运筹学课程实验教学探讨

方霞 曹洁 张平凤

（湖南文理学院计算机学院，湖南常德415000）

运筹学课程实验教学探讨

方霞 曹洁 张平凤

（湖南文理学院计算机学院，湖南常德415000）

分析当前运筹学实验教学现状和存在的问题，将理论教学融合实践，充分利用EXCEL规划求解、突出案例教学、适当增设游戏环节，实验教学中分别运用EXCEL、LINGO、MATLAB等软件，可以分层次提高学生的动手能力。实践证明，这些方法的运用能够极大提高学生的学习热情。

运筹学；实验教学；LINGO；MATLAB

运筹学运用分析、实验、量化等科学方法和技术，对经济管理系统中的人、物、财等有限资源进行统筹安排，目的是帮助决策者科学地制定方针和政策，以实现最有效的管理。进一步做好信息管理类专业运筹学的教学具有重要的现实意义，如何充分使用计算机应用软件有效解决实际生活中的难题，这是目前运筹学教学过程中重点要探讨的课题，在当前传统教学重理论轻实验的环境下，探讨和改进运筹学课程的实验教学尤其重要［1］。在强调运筹学基本理论、基本方法的同时，增强学生上机实验动手能力，培养学生利用运筹学思想分析问题、利用计算机技术解决问题的能力，去分析和解决实际生活中存在的大量优化问题［2］。

一、运筹学实验教学目前现状和存在的问题

在向学生传授知识的过程中，执教的教师比较热衷于讲授运筹学数学模型的复杂和数学方法的精巧，很容易将授课重点放在算题、解题环节上，而忽视了运筹学解决跨学科的大量实际问题能力。主要体现以下几个方面：

（一）重理论轻应用

目前许多信息管理专业运筹学的教学内容方面过于注重定义的解释、定理的推导、手工演算的教学，将运筹学变成了一门数学课，缺乏运筹学的应用及分析问题、解决问题方法的讲授，不能将实践和理论有效结合，忽略了问题对应的管理原型和经济意义。

（二）实验教学内容单一

受制于实验软件和实验教材等因素的影响，教学中往往不能紧跟计算机技术的发展，实验教学内容单一。学生仅仅把现成的题目及参数输入应用软件，得到结果，不加分析就能完成计算任务，却没有能够体验运筹学的实际应用价值。

（三）实验环节安排课时有限

高校中的运筹学课程实验学时设置一般不超过10学时，可选修课程设计1周。要想在这仅有的学时内达到最佳学习效果，既要使学生扩展眼界，学到新技术新知识，又让学生具备动手能力，熟练掌握相关技术来解决实际问题，这本身就是一个矛盾。

二、解决方案

运筹学理论教学目的在于培养学生基本理论功底，训练学生的抽象思维能力；实验教学以提高学生解决实际问题的能力、培养学生观察和动手能力为宗旨。二者的有机结合有利于培养学生的创新意识和创新能力，从这两方面着手探讨改进：

（一）理论教学融入实践

教学方法上，适当将多媒体辅助教学与传统黑板板书有机结合起来，提高教学质量和教学效果，具体实施如下：

1.突出案例教学实践

在教学中引入案例，有效和教学中的各个知识点相结合，使得理论有直接的应用背景，具体、生动的案例可以有效调动学生的积极性和主动性。

在案例选择方面，可以挑选与信息管理类专业相关，又能反映实际的经济或社会问题的案例，如：运输问题、河流治理问题、资源分配问题、企业库存问题、生产作业计划问题、垃圾处理回收问题、菜市场地址选择方案配置问题等。

2.充分利用EXCEL规划求解

EXCEL中应用Spreadsheet建模与求解工具不但可以处理线性规划问题，还可以处理整数规划、目标规划、图论、网络计划、对策论、排队论、存储伦等经典问题。EXCEL中内置规划求解工具，在运筹学理论教学中可以充分融入，方便轻松解决案例问题，大大简化了纷繁复杂的数学计算量，培养信息管理学生的实际动手能力和学习热情［3］。

通过针对需要解决的问题进行分析，建立数学模型，使用EXCEL命令与功能进行模拟优化等分析。实践证明，学生学习的过程中容易动手体验成就感，方便又实用，学习热情很高，具体操作步骤可参考文献［3］中介绍。

3.增设游戏环节

理论教学过程中，亦需要从学生的兴趣爱好出发，不妨在合适的知识点介绍时，将所要学习的知识转换成游戏，引导学生在轻松愉快的游戏中掌握［4］。游戏法需要根据教学内容、目标及特点来选择和设计合适的游戏，需要教师充分做好课前准备。

例如在学习动态规划法求解多阶段最优化问题时，可以适当选择火柴棒游戏。2人一组，自愿选择伙伴，先设定n根火柴，拿到最后一根火柴为胜者，每一次只能拿1根或2根火柴。分组进行游戏，老师亦可参与其中，因为老师知道其中的最优策略，可以控制输赢。通过游戏体验，在想获胜的思想指挥下，学生经过讨论、分析，最后得到相应的数学模型，通过动态规划法来求解实际问题。学生体验游戏之后，更重要的是引导学生思考，如何提高解决问题的能力，激发学生的学习动机和学习热情，才能真正提高教学效果。

4.紧跟科学前沿动态

为了更好的激发学生的学习积极性，可以结合管理科学的前沿，介绍一些最新的发展动态，如供应链管理、ERP等，使学生认识到管理科学的最新发展大多都广泛运用了运筹学的工具。也可通过一些运筹学实验教学的成功范例来激励（如同济大学朱德通关于运筹学中最优化模型与实验的相关实践），以此拓展实验教学的思路［5］。

（二）实验教学重点：提高动手能力

实验教学以安排学生上机的方式完成，让学生掌握最基本的计算机软件（如EXCEL、LINGO、MATLAB等）求解运筹学模型的方法［6］。结合学生的实际接收水平，软件应用由简到难具体安排顺序如下：

1.EXCEL、韩伯棠软件系统——简单的上机实践

我们可以课后作业的形式来要求学生加强知识点的掌握。课后作业使用简单好用的软件来完成，结合上课时使用的EXCEL软件、韩伯棠教材配套开发的管理运筹学软件等，可以不拘泥于某一分析软件，完成后重点对于所求的数据进行分析，了解实际应用价值。

图1 实例采用韩伯棠软件求解结果

对于信息管理类专业来说，韩伯棠软件特别注重案例的实用意义和经济意义分析。结合某实例演示结果如图1分析可知：（1）目标函数最优值为:2640元；（2）变量x1=3.2，x2=8.4；（3）对偶价格说明，在其他约束不变的情况下：对资源1能力每增加一个单位，利润可增加60元（约束1）；对资源2能力每增加一个单位，利润可增加80元（约束2）；对甲的需求量每增加一单位，利润不变（约束3）；（4）目标函数系数c1在（100，600）的范围内变动，最优解不变；目标函数系数c2在（100，600）的范围内变动，最优解不变；（5）约束1右边的值在（11，36）的范围内变动，其对偶价格不变；约束2右边的值在（10，22.5）的范围内变动，其对偶价格不变；约束条件3右边的值在（3.2，+∝）的范围内变动，其对偶价格不变。

使用该软件，结合理论教学的教材分析，帮助学生理解相关数据的含义，了解对应的管理原型和经济意义。

2.LINGO、LINDO、WINQSB软件应用

LINGO、LINDO、WINQSB等软件在工业、商业、服务、教学和科研等领域得到广泛应用。全球500强企业有一半以上使用它来求解分析工业管理中遇到的最优化问题，为管理者的决策提供了可靠的理论依据［7］。

以LINGO软件为例，LINGO内部含有大量的函数，可供用户建立优化模型时使用。当使用集合和属性求解大规模问题时，LINGO软件可以将问题的原始模型直观地显示出来，方便用户理解。基于LINGO软件包的运筹学实验教学可以增加教学的直观性，开阔学生的视野，激发学生的兴趣，收到良好的教学效果，学生无论在毕业设计还是在以后的工作生活中都会受益匪浅。

3.MATLAB程序编写

对于信息管理专业学生来说，学会自己动手编程是有趣而又充满挑战的一件事情。MATLAB编程软件具有强大的目标规划求解功能，可以轻松处理复杂程度更高的数学模型问题。选择MATLAB等软件为平台，让学生根据所学的重要案例，由简到繁，自己编程设计算法来实现，这将极大提升学生的学习技能和信心。在学会分析问题、解决问题、自己编程的基础上，能够分析实验结果，写出实验分析及案例分析报告，这是一个整体训练的过程。

三、提升部分

运筹学课程还应和其他管理类课程紧密联系，如学校开设的电子沙盘实践环节，学生若能在参加ERP电子沙盘实践时联系运筹学的相关理论，将运筹学思想运用到管理实践中去，必能在电子沙盘实战中大显身手，同时ERP企业模拟会战亦成为运筹学课程不可多得的先进开放的实践环境和条件。

课余，教师可以鼓励学生结合学习内容自行寻找问题进行分析解决、自主讨论分析问题；鼓励学生参加教师的横向、纵向课题的相关基础性工作；鼓励学生积极参与各类数学建模大赛、国际企业管理挑战赛GMC大赛等，达到培养应用创新型人才的目的。

四、结束语

由于运筹学课程是信息管理类专业的重要主干课程，为了更好的培养学生分析和解决实际问题的能力，其实验教学更显重要。本文结合信息管理专业目前的发展状况和存在的问题，对于教学中提高学生动手能力方面进行了探讨和研究，教学相长，有利于提高学生的学习主动性和提高学生分析和解决实际问题的能力。

［1］邵国培，徐学文，刘奇志，等.军事运筹学的过去、现在和未来［J］.运筹学学报，2013，17（1）：10-16.

［2］韩伯棠.管理运筹学［M］.北京：高等教育出版社，2010.

［3］陈士成.实用管理运筹学——基于Excel［M］.北京：清华大学出版社，2011.

［4］覃频频，钱峙元，黄大明.游戏教学法在“运筹学”课程实验教学中的应用［J］.实验室研究与探索，2011，30（11）：105-107.

［5］王勤.关于运筹学实验教学方法探讨［J］.中国科教创新导刊，2009，26：79.

［6］韦福雷，胡彩梅.理论与实践互动的经管类运筹学教学体系研讨［J］.实验室研究与探索，2011，30（2）：177-179.

［7］洪文，朱云娟，金震，等.LINGO在运筹学实验教学中的应用［J］.实验室研究与探索，2014，31（4）：265-270.

This paper discusses the present situation and the existing problems of the experiment teaching in Operation Research.By integrating the teaching theory and practice，we can make full use of programming solver in EXCEL，outstanding case teaching，adding game loops appropriately，etc.To improve students'practical ability in the experimental teaching，we can respectively use EXCEL software，operating research software such as EXCEL，LINGO，MATLAB，etc.It has been practiced that these measures can greatly improve students'emotion to study this subject.

operation research；experiment teaching；LINGO；MATLAB

G642

A

2096-000X（2016）19-0083-02

方霞（1972-），女，高级实验师，主要研究智能控制与优化，研究方向：智能优化与应用。