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关于“运筹学”课程教学改革的若干问题探讨

时间:2022-03-22 11:06:48 浏览次数:

摘要:运筹学是一门与实际紧密联系的学科,文章分析了该课程的特点和教学中存在的不足,提出了优化教学内容,改善教学方法,结合现代化的教学手段,加强实践环节,建立多元化的考核体系等方面的教改思路。

关键词:运筹学;教学改革;教学方法;教学手段

作者简介:王周峰(1980-),男,陕西渭南人,河南科技大学数学与统计学院,助教;宋红伟(1978-),男,河南漯河人,河南科技大学数学与统计学院,助教。(河南 洛阳 471003)

基金项目:本文系河南省教育厅自然科学基金项目(项目编号:2011B110014)的研究成果。

中图分类号:G642.3     文献标识码:A     文章编号:1007-0079(2011)26-0115-02

运筹学是20世纪30年代末产生、发展起来的一门多学科的综合性学科,它广泛应用现有的科学技术知识和数学方法,解决实际中提出的一些特定问题,以定量分析为主,通过建立数学模型,检验并求解数学模型的方法来为决策者选择最优决策提供科学依据。随着经济、社会的发展,运筹学在工业、农业、军事、科技、资源、环境、经济等领域得到了广泛应用,作为一门优化决策的学科受到了前所未有的重视。目前高校很多专业都开设了这样一门课程,目的在于培养学生利用运筹学思想方法解决实际问题的能力,成为具备科学管理能力的复合型人才。因此做好运筹学课程的教学,对培养新世纪的人才具有重要作用。

一、目前高校“运筹学”课程中存在的问题

1.教学目的不明确

目前,多数运筹学教材中存在着重理论、轻应用的倾向,给人感觉将课程的重心置于一大堆定理、公式的证明和算法的推导,而涉及到运用运筹学解决实际问题的案例反而很少。因此,有些教师在讲授中也没有结合学生专业背景,热衷于讲授运筹学中高深枯燥的数学理论,而忘掉了运筹学的原有特色,重在培养学生分析应用运筹学解决实际问题的能力,课堂上自然提不起学生的兴趣,学生也只会盲目地去记忆模型的解法算题,而不知道这些解法可以用在哪里,致使在学完运筹学课后仍然无法解决实际问题。

2.教学内容安排不合理

运筹学分支众多,涉及的知识面广,而实际教学中学时数又有限,不可能囊括所有的内容,这就要求授课教师根据学生所学专业特点,合理选择教学内容,突出重点难点,更好地满足教学需要。目前,高校很多专业制定运筹学教学大纲时存在很大的自主性,很少考虑授课教师意见和学生自身的特点,其结果往往与课程培养目标定位不吻合。还有许多授课教师在选择教学内容时带有一定的随意性和盲目性,存在着教材因人而定和教学内容因人而设等问题,直接影响着运筹学的教学效果,也不能很好地为专业素质的培养提供服务。

3.教学方法和手段落后

绝大多数院校“运筹学”课还是采用传统数学课的教学模式,以一本教材、一支粉笔和一块黑板的课堂理论教学为主,涉及到数学实验与多媒体相结合的教学手段很少,使得教学模式过于单一,学生学习的积极性不高、创造性和灵活性得不到充分发挥,使得学生课堂上参与性不够,师生互动有限,造成学生缺乏独立自主获取知识的习惯,整体学习效果一般。如果不进行教学方法的改革和优化,只会使学生学习的积极性和主动性进一步减退。

4.缺乏实践性教学环节

实践性教学是“运筹学”课程教学的一个重要环节,是理论与实践相结合的主要途径,而目前高校很多专业这门课的教学只重视算法理论的推导,而忽视甚至没有实验教学这一环节,其结果使学生对一些基本的优化软件如Lingo,Lindo等都不熟悉,谈何运用这些软件进行相关问题的数据处理和分析?这里需强调的一点就是运筹学思想和计算机应用软件相结合解决实际问题的能力更是这门课程的一个非常重要的组成部分。

二、“运筹学”教学改革的思考

1.明确教学目的

明确课程教学目的首先要明确授课对象及专业特点,然后再结合办学层次、专业背景、人才培养目标来确定教学的目的。“运筹学”是经济管理类专业、系统科学类专业、信息与计算类等专业的一门重要的专业基础课,其教学目的应该使学生掌握运筹学的基本理论和方法,能够运用运筹学的优化思想和原理并在计算机软件的辅助下分析和解决生活工作中出现的一些简单的最优化模型问题。这门课在教学过程中要注重对学生思维能力、应用能力和借助计算机解决实际问题的创新能力的培养。

2.合理安排教学内容

运筹学是一门具有较多分支的学科,实际教学时课时数又有限,不可能面面俱到都做介绍,这就要求教师在授课中根据学生所学专业特点,科学合理地选择授课内容。运筹学教学中,线性规划部分是重点内容,也是难点内容。在这一部分的授课中要让学生深刻理解一些基本概念和原理,熟练掌握关于线性规划问题的一些基本求解方法,如单纯形法、对偶单纯形法、人工变量法等等。必要时需结合相关的运筹学软件来处理解决一些实际案例,以加深、丰富学生对这部分内容的理解。因为后续的运输问题、指派问题、整数规划、图与网络、矩阵对策等问题在讲解时都会涉及线性规划理论,因此毫不夸张地说,线性规划学习的好坏直接影响着运筹学这门课的教学效果。

3.改善教学方法

当前运筹学的教学过程中,我们应该避开纯粹的理论推导和算法讲解。应该将理论和实践很好地结合起来,并且突出学生在教学中的中心地位,每部分内容在讲解时,尽可能多地介绍相关问题的背景知识及一些最新发展动态,这样有助于提高学生的学习兴趣,然后可以先选择几个具有典型意义的例题,引导学生去分析问题,启发学生给出相关问题模型及其求解,最后通过总结算例引出理论知识和算法,貌似抽象复杂的知识这样传授不但能使学生轻松掌握并且一定会印象深刻。为了使学生成为课堂的主体,教师可以合理选择一些内容进行案例教学,本着实践的原则,让学生分组进行讨论学习,教师只是起引导和协调的作用,通过这种模拟实践的教学活动,可以培养学生学习的热情和沟通合作能力,更重要的是可以提高学生分析问题解决问题的能力。

4.结合现代化的教学手段

在“运筹学”课程的课堂教学中,应根据不同教学内容的特点,灵活选择不同的教学手段。这样做有助于提高授课教师的教学效果,同时能降低学生对该课程的学习难度。对于一些复杂的公式推导,为了让学生能更好地跟上教师的思路,授课教师可以采用传统板书的方式讲解,这种交流加互动,有助于营造生动活泼的课堂气氛。对于一些模型构造及其求解,为了更清晰描绘它的来龙去脉,可以采用多媒体课件方式讲授,因为这样做可以节省书写时间,更重要的是可以将枯燥、抽象、繁琐的求解变得形象、直观、清晰,再结合多媒体的声音、视频、动画等优势,既能调动学生的兴趣和积极性,又能提高运筹学的教学效率。对于运筹学中线性规划问题、运输问题等问题,由于涉及复杂的理论推导和繁琐的图表计算,因此讲授时可以采用板书和多媒体相结合的方式,只有这样才能更好地做到推导过程严密、清晰、连贯,计算过程直观、形象、有趣,有助于学生对教学内容的深入理解,起到事半功倍的效果。

5.开设数学实验课

“运筹学”是一门把理论与实际紧密结合的课程,为了让学生更好地体会运筹学在实际生活中的应用,同时为了培养学生综合运用相关知识和各种操作软件来解决问题的能力,在教学过程中应加强实践环节训练。在学习了相关理论知识后,需安排相关的数学实验课,给出学生上机算例,让学生根据所学知识使用运筹学优化软件,比如matlab、mathematic、lingdo等,通过分析思考写出计算过程和算法程序,然后上机调试,最后给出计算结果。这样就可以加深学生对所学内容的理解,并能亲身体验到经过自己努力解决一些实际问题和得到一些“成果”,同时也培养了学生的计算机应用能力和学习运筹学的兴趣。

6.建立多元化的考核体系

课程考核是评估教学质量和学习水平的重要环节,对促进学生更好地掌握所学知识、加强分析问题解决问题能力、提高思维的灵活性及创造力有着重要的作用。

但目前很多高校“运筹学”课的考核只是形式单一的笔试,其结果使学生过于重视理论学习,而忽略了其动手实践的能力。为了转变这种局面,更为了有效地提高学生素质和应用技能,应建立多元化的考核评价体系。例如教师可以将平时上机和实践操作作为课程考核的一部分,通过这种考核,有助于了解学生对相关内容的掌握程度,并能通过反馈信息及时修正学生学习和教师教学中出现的不足;定期适当地进行运筹学案例测验,让学生在规定的时间内完成,并将评价结果记入课程考核之中;针对课程中的相关问题,让学生撰写小论文,要求学生通过多种渠道查找相关资料,最后将小论文成绩加入考核成绩;同时可以将教师评价,学生的社会实践调研报告等纳入考核体系。这种新的多方位的考核过程,一定能将学生培养成真正符合素质教育要求的复合型人才。

三、结束语

本文系统地分析了运筹学课程教学中存在一些不足,根据运筹学的课程特点提出了该课程教学改革的一些建议,指明了当前运筹学教学中既要重视基本理论和方法,更要注重培养学生解决实际问题的实践能力,对进一步提升该课程的教学质量和教学效果有一定的指导意义。

参考文献:

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[2]罗荣桂,原海英.运筹学教学改革与探索[J].理工高教研究,2005,24(3):49-50.

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[5]胡发胜,刘桂真.国家精品课程运筹学的教学改革与实践[J].大学数学,2006,(7):9-10.

(责任编辑:刘辉)

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