工程管理类专业运筹学课堂教学改革探讨

张亚阳

(集美大学 理学院,福建 厦门361021)

工程管理类专业运筹学课堂教学改革探讨

张亚阳

(集美大学 理学院,福建 厦门361021)

文章通过对运筹学特点的概括,结合工程管理类专业人才培养的要求,分析了运筹学教学中存在的主要问题,从教学内容和教学方法等方面对课堂教学工作提出了改革方案。

运筹学;教学改革;工程管理专业

运筹学是工程管理类专业的一门非常重要的专业基础课,这门学科是20世纪40年代发展起来的一门新兴学科,其主要目的是为管理者提供决策目标和数量分析的工具,确切地说,运筹学是应用分析、实验、量化的方法,对经济管理系统中的人、财、物等有限资源进行统筹安排,为决策者提供有依据的最优方案,以实现最有效的管理。因为运筹学是一门实践性很强的学科,而目前运筹学课程教学仍然停留在传统的模式上,过分注重定义的解释,定理的证明,缺乏应用运筹学的原理、方法,去分析和解决实际问题的训练,因而培养出来的学生普遍存在“眼高手低”的通病。很多学生对运筹学的基本理论和求解方法掌握得很好,但每当遇到实际问题的时候,却显得茫然无措,不知从何下手,运筹学的真正实用价值不能得到很好的体现。因此如何进行运筹学课堂教学改革,是摆在每个从事运筹学教学工作者面前必须深思的问题。

一、运筹学的特点

(一)系统的整体优化

运筹学不是对每一个决策行为孤立进行评价,而是把它同系统内所有其它重要的相互作用结合起来作出评价,把相互影响的各方面作为一个统一体,从总体利益的观点出发,寻找一个优化协调的方案。例如一个企业的经营管理是由许多子系统组成的,包括生产、销售、供给、财务、技术等,各个子系统工作的好坏直接影响到企业经营管理的好坏,但各子系统的目标往往不相一致,生产部门为提高产量希望尽可能扩大生产;销售部门为满足为满足不同用户的需求,希望增加产品的花色种类;财务部门希望加速资金周转、减少产品库存,以降低成本。作为一个企业决策管理者,必须要从企业的总体利益出发,对各个子系统的利益做到统筹兼顾、协调发展。

(二)多学科的交叉

运筹学广泛应用现有的科学技术知识和方法,为人们提供最优决策服务,是多学科交叉的一门学科,自20世纪40年代产生以来,经过半个多世纪的发展,已经成为具有坚实的理论基础、完善的结构体系,并形成了一系列的分支,包括数学规划、存贮论、排队论、决策论、对策论、图论与网络等。它综合应用了经济学、管理学、数学、物理学、计算机等学科的方法,并将它们相互交叉、相互渗透、综合应用。例如一个企业的有效管理可能涉及到来自不同领域、具有不同经验和技能的专家,由于这些专家来自不同的学科领域、有着不同的工作经历和经验,因而在选定和探索解决问题的途径时,各学科的协调配合可为企业决策者提供最优方案开辟广阔的空间。

(三)模型方法的应用

运筹学一开始就有强烈的实践性和应用性,具体表现为,通过对问题建立模型,然后输入各种数据资料,分析各种因素同系数目标之间的因果关系,从而确立一整套逻辑的分析问题的程序方法,为管理者选择最优决策提供定量依据,并根据实际情况检验问题结果,进行灵敏度分析,以便更好地应用于实践。

二、运筹学课程教学中存在的问题

(一)教学内容不恰当

运筹学课程包括若干分支,而教学时数有限,运筹学课堂教学不可能涉及各个分支,并且不同层次、不同专业、不同类型的类型人才培养目标不尽相同,学生素质及知识结构也存在差异,因而要求运筹学课程在教学内容的选择、难度的掌控、教学侧重点等一系列问题上应做到因材施教。目前在运筹学的教学中,教学内容的选择带有一定的随意性和盲目性,甚至存在着教学内容因人而设或因教材而设的现象。

(二)教学方法不科学

现阶段运筹学的教学大多还是采用传统的讲授法,老师和学生把大量的精力投入到定义解释和定理的推导,以及手工演算的培训上,而运筹学的应用和分析问题、解决问题的方法讲授的太少,而且大多数运筹学老师还是采用传统的“粉笔加黑板”的授课方式,系统且严谨地进行数学推理和传授解题技巧,学生花了大量的时间和精力在解题方法与技巧上,对如何提高实践能力投入的时间很少,因此培养出的学生对运筹学的基础理论、模型及其求解方法可能有很好的掌握,但如何利用所学的知识去分析和解决实际问题,许多学生仍然是茫然无措,不知从何下手。

(三)教学目的不明确

运筹学的教学目的应明确定位在对基本概念、基本原理的理解和掌握以及对基本方法的应用上,通过对该课程的学习,使学生能够运用运筹学的基本思想、方法、原理去分析和解决实际工作中存在的问题。目前,很多运筹学的教材存在着重理论、轻应用的倾向,教师在讲授这门课程的时候,由于受到教材的局限,理论讲授得太多,实际应用的例子讲得太少。

(四)教与学信息的反馈不及时,师生互动不强

在传统教学中,教师讲授的时间太长,相应留给学生思考的时间太短,学生可能有问题也没有时间解决,并且教师除授课外,与学生的联系很少,学生可能在课后自学和做课后练习中随时会遇到各种问题,因无法及时与老师交流而使问题堆积,使得后续内容学习越加困难。

三、工程管理类教学改革的思路

(一)根据教学目的确定教学内容

运筹学是由很多分支组成,其涵盖的内容非常丰富,不同办学层次、专业背景、学校类型的人才培养目标不同,学生的知识结构存在差异,因而在教学内容的选择上,应考虑专业特点。

针对工程管理专业的特点,其教学目的应定位在对课程基本概念、基本原理的理解,以及对基本方法的掌握和运用上,使学生通过运筹学课程学习,能够运用运筹学的思想、原理、方法,去分析和解决工程管理工作中存在大量的最优化问题,即将教学重点放在运筹学的运用领域。2008、2009年度我们精心设计了教学内容,对线性规划及其对偶理论着重讲解其原理和方法,对运输问题、动态规划、存贮论、图论着重理论联系实际,尽量从工程管理专业的学生以后可能从事的工作出发,找出一些实际问题,引导学生如何运用运筹学的思想、原理,将它转化为一个可以利用运筹学的方法解决的问题。例如 ,有一个这样的问题 ,有 8 种药品 a、b、c、d、e、f、g、h要放进存贮室保管,出于安全原因,下列各种药品不能贮在同一室内 af、ac、ah、ef、eg、gh、hb、hd、bd、fg、dc、fb、gc、ed、gd,问贮存这8种药品至少需要多少间贮藏室?对于以后从事物流、仓贮管理的学生来说,这个问题就是一个可能要面对的实际问题。

(二)改善教学方法

1.应用启发式教学方法,激发学生学习兴趣。改变过去传统单一的“传授式”教学方法,将启发式、讨论式等多种灵活生动的教学方法应用到教学之中,通过具有启发式的例题,对学生进行启迪,引发其思考,从而激发学生学习的兴趣。学生只有对运筹学产生浓厚的兴趣,学习才能有主动性和积极性,也才能不断地观察、思考和想象。例如,在讲授产销平衡的运输问题这部分内容的时候,可以先让学生知道运输问题实际上是一个线性规划问题。引导学生建立该问题的数学模型,从这个模型中可以看出,随着产地、销地的增加,变量的个数会成倍地增加,如果运用传统的单纯形法去解决的话,是非常麻烦的,有没有更快捷的方法呢?从而引出表上作业法。这样不仅集中了学生的注意力,而且增强了学生的求知欲,还可以进一步启发学生思考另一个问题,当产销不平衡时,如何解决?这样步步深入,环环相扣,让学生在学习方法的同时,还领会到了数学的美妙之处。

2.在教学中加强教与学的互动。传统的教学方法往往容易忽视教与学的互动,而现代教学方法主要是挖掘学生的学习潜力,从学生学习主体出发,使学生处于再发现的地位。为此在运筹学教学中,教师可以提出一些学生力所能及的问题。如对某个问题的思考,某个定理或结论的证明,可以先让学生去探索,放开学生的手脚,让学生充分融入到课堂中来,这样不仅可以提高学生学习的积极性,还可以加强学生对运筹学课程内容的理解和掌握。例如,在讲授单纯形法的进一步讨论这一节时,可以设计一些小问题,如当目标函数为最小时,怎么办?当约束条件出现“小于等于”或“等于”时,怎么办?显然出现这些问题时,仅用已学的方法是不够的。让学生通过思考这些问题,从而达到对人工变量法和两阶段法的理解,进而加深对单纯形法的理解。

3.适当运用计算机辅助教学。由于运筹学主要是用于解决系统的各种最优化的问题,可能涉及的变量多,约束条件复杂,因而计算量非常大,因此利用计算机辅助教学,无论是对运筹学的发展,还是对运筹学教学本身,都有非常重要的意义。例如,用单纯形法求解线性规划问题

该问题有三个变量,如果学生不用计算机,至少要20分钟算出结果,但很容易由于一个数字计算错误造成整个计算结果错误,这不仅增加学生学习的负担,而且还会在一定程度上打击学生学生运筹学课程的积极性,如果利用软件Lin-G o、LinDo求解,只需2-3分钟时间就可求出结果,而且准确无误。尤其是当变量的个数、约束条件的个数再增加,计算量会成倍地增加,用手工计算可能是无法完成的事情。因此利用计算机辅助教学不仅可以增强教学效果,激发学生的学习兴趣,而且也是运筹学学科发展的内在要求。

4.加强课外辅导。建立定期课外辅导制度,可以加强师生的联系,及时了解学生的学习状况,发现学生在学习中存在的问题,在帮助学生解决学习困难的同时,可以提高学生学习的兴趣。

四、结论

从最近的教学情况来看,采取上述改革措施,教学效果取得了明显的进步,学生学习运筹学的兴趣有了很大的提高,很多学生由原来的被动学习,即只会对书本的定义的解释、定理的证明、计算步骤的记忆,转化为现在的主动学习,在对书本知识的理解、掌握的基础上,能够结合自己的专业特点,找出一些实际问题,寻求运筹学中已学的方法,加以解决。当然改革永无止境,它只有起点,没有终点,还要许多问题值得深思,如对现行的考核方式能否作一下调整?能否让学生到企业中去,看有没有实际的问题可以用运筹学的方法加以解决?我相信,只有我们不断地努力,运筹学的教学改革一定会取得丰硕的成果。

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[责任编辑:李志清]