運籌學知識點范文

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運籌學知識點

篇1

管理運籌學是工商管理專業(yè)的一門骨干課,同時也是一門管理學、應用數(shù)學、計算機學等學科交叉學科。在本科教學向應用型轉(zhuǎn)變的大背景下,管理運籌學的課程設計也應做出相應變化。應當對管理運籌學課程進行重新設計,提高案例教學和啟發(fā)式教學的比重,增加管理運籌學軟件的學習課時,對考核方式進行調(diào)整和優(yōu)化,為培養(yǎng)應用型管理人才貢獻一份力量。

關鍵詞:

應用型本科;工商管理;管理運籌學

運籌學是一門新興的學科,是使用定量方法進行決策的一門科學,自20世紀30年代誕生以來,取得了長足發(fā)展,特別是計算機技術的發(fā)展,極大的拓寬了運籌學的研究范圍。同時運籌學還是一門應用型很強的學科,在軍事、農(nóng)業(yè)、系統(tǒng)工程等領域有著廣泛應用,而管理運籌學就是使用運籌學的方法來解決工商管理中的實際問題。目前很多學校在向應用型進行轉(zhuǎn)變,在此背景下,管理運籌學的教學也應當更加注重應用性,為培養(yǎng)應用型人才做出自己的貢獻。

1管理運籌學學科的特點

1.1引進數(shù)學的研究方法

管理運籌學是一門交叉學科,囊括了管理、經(jīng)濟、數(shù)學、計算機等學科的思想,其主要研究的問題來自于社會的經(jīng)濟管理實踐,而主要的解決手段就是各種數(shù)學方法。因此,要學好管理運籌學,就需要學生具備一定的數(shù)學基礎。如在構建和求解線性規(guī)劃模型的過程中,首先需要學生將具體的問題抽象成函數(shù)的表達形式,其次在求解的過程中,無論使用圖解法還是單純形表法,都需要學生具備一定的高等數(shù)學和線性代數(shù)的知識。

1.2注重對實際問題的分析

管理運籌學注重對工商管理中實際問題的研究。管理是一門藝術,同時也是一門科學,而管理運籌學正是管理科學性的重要體現(xiàn)。目前管理運籌學主要的研究問題有以下幾個方面:生產(chǎn)計劃、運輸問題、存儲問題、人力資源管理問題等。這些問題都來源于管理實踐,需要使用運籌學的方法進行解決。如生產(chǎn)計劃問題,其目標就是在給定生產(chǎn)資料下,實現(xiàn)企業(yè)利潤的最大化,或在給定生產(chǎn)目標下,實現(xiàn)生產(chǎn)成本的最小化。由此可見,管理運籌學所研究的問題有著十足的現(xiàn)實意義。

1.3理論與實踐相互促進

近年來,管理運籌學取得了長足發(fā)展,其中一個重要原因就是該學科重視理論和實踐的相互促進。從上文中我們可以發(fā)現(xiàn),管理運籌學的研究問題來自于工商管理的實踐,而管理運籌學的理論主要體現(xiàn)在數(shù)學方法上。運籌學理論的發(fā)展,促進了運籌學研究范圍的進一步擴大;同時實踐問題的不斷革新,也對管理運籌學理論提出了更高的要求。作為工商管理類的學生,需要更加關注對管理實踐問題的梳理和總結;對管理運籌學的最新手段需要及時掌握,而不需要對相關理論進行深入研究。

2管理運籌學教學中存在的問題

2.1學生抵觸學習

數(shù)學作為管理運籌學的基本工具,在管理運籌學中有著重要作用,學生是否具備一定的數(shù)學基礎,是決定其能否學好管理運籌學的關鍵因素。但在實踐中,工商管理類屬于文理兼招,并且文科生所占的比重很高;從學生的性別來看,工商管理類各專業(yè)中女生往往占據(jù)著絕對多數(shù),這兩個原因?qū)е鹿ど坦芾眍惖膶W生數(shù)學基礎較為薄弱。管理運籌學同工商管理類開設的其他課程有著較大差別,也是造成學生抵觸學習的原因之一。如對于會計專業(yè)的學生而言,其各個學期學習的課程幾乎都是圍繞著會計學,如成本會計、管理會計、審計等。這使得學生無法對這門課進行定位,不能充分認識到這門課的重要性,會造成學生主觀認為這門課同其未來的就業(yè)缺乏聯(lián)系,降低其學習興趣。

2.2過分重視理論

管理運籌學是運籌學在管理學中的應用,管理運籌學的很多研究者都來自于運籌學領域,因此他們編著的教材更加偏重于理論部分,如各種數(shù)學模型的推導,而管理學的內(nèi)容所占篇幅較少。教材的編寫過分重視理論,不僅導致了教材晦澀難懂,同時也極大的影響了學生學習的積極性。隨著計算機技術的快速發(fā)展,管理運籌學問題的求解過程變得十分簡便,計算的精度也大大提高,因此不需要過分強調(diào)學生一定要掌握手工計算的方法。同時過分重視理論學習,也使得管理運籌學背離了應用型學科的初始設定。學習管理運籌學更是希望學生在面對管理的實際問題時,能夠具備全面、系統(tǒng)的思維方式。

2.3考核方式單一

目前,管理運籌學在很多學校都是以考試的形式進行考核。而考試的形式,又決定了考察的內(nèi)容主要以理論為主,相應的計算題也比較簡單,而不能充分反映學生對管理運籌學的實際應用能力。隨著計算機技術的快速發(fā)展,特別是管理運籌學相關軟件的普遍應用,很多學校在教學中已經(jīng)設置了一定比例的上機操作。但由于上機操作部分不在考試內(nèi)容之中,學生在學習時往往不夠認真,學習效果也十分有限。

3管理運籌學課程改革思路

3.1對管理運籌學課程進行重新設計

針對管理運籌學教學中存在的諸多問題,特別是為了適應教學向應用型轉(zhuǎn)變,應當對管理運籌學課程進行重新設計。首先,為了解決學生數(shù)學基礎差,在線性規(guī)劃建模和求解過程的困難。應當將管理運籌學設置在第四學期,也就是在學生完成高等數(shù)學和線性代數(shù)的課程學習,一些管理運籌學所需的數(shù)學知識還掌握的比較牢固。同時在教學過程中,教師也應對一些基礎數(shù)學知識進行講解,增強學生對所涉及數(shù)學問題的認識和理解。在教學手段上,不能過分依賴多媒體教學。通過實踐,我們發(fā)現(xiàn)使用多媒體教學雖然是對課堂的豐富,也能減輕教師的教學負擔。當多媒體的教學手段,同樣也會導致授課節(jié)奏變快,進一步增加學生對管理運籌學知識學習的難度。因此,應當適當增加黑板教學的比重,特別是在理論教學部分,使學生有充足的時間來理解所學知識,提升管理運籌學的教學效果。管理運籌學是工商管理專業(yè)的一門專業(yè)基礎課,幾乎所有的學生都需要學習這門課,同時上課的人數(shù)往往在100人左右。而過多的學生,也增加了授課的難度,同時也對學生的聽課效果產(chǎn)生了負面影響。因此,建議應嚴格控制管理運籌學的課程規(guī)模,以1~2個班,不超過50個人為優(yōu)。

3.2提高案例教學和啟發(fā)式教學的比重

管理運籌學是一門應用性很強的學科,是使用運籌學的手段來解決管理學中的實際問題,因此,管理運籌學的教學內(nèi)容應當緊密同實際進行聯(lián)系。特別是在本科教育應用型轉(zhuǎn)型的大背景下,更應增加案例教學在管理運籌學中的比重。案例教學能夠提高學生學習的積極性,同時通過豐富的案例教學,也能使學生更加認識到管理運籌學在管理中所發(fā)揮的巨大作用。同時為了進一步提升學生學習案例教學的興趣,也可以在課程的初始階段,鼓勵學生提供一些管理運籌應用的素材,而老師對學生提出的實踐問題進行加工和優(yōu)化,使其真正成為一個管理運籌學的典型案例。同時也要加強啟發(fā)式教育。傳統(tǒng)的管理運籌學以“填鴨式”教學為主,不僅教學效果較差,同時也使得學生缺乏主動學習的機會。因此,應當加強啟發(fā)式教育在管理運籌學教學中的應用。教師針對每個章節(jié)的內(nèi)容,設置一些實際問題,通過對實際問題的分析,引出本節(jié)課的主要知識點。對線性規(guī)劃模型的求解過程,也應緊密同已學過的知識點進行聯(lián)系,通過學生的自主學習和主動探索來加深其對新知識點的認識和理解。如在學習單純性表法求解前,可以緊密同圖解法進行聯(lián)系,指出每一個基本可行解在圖中的位置,這樣可以使知識點聯(lián)會貫通,同時也能使學生體會到管理運籌學并沒有那么難以學習。

3.3增加管理運籌學軟件的學習課時

管理運籌學軟件的普遍應用,是管理運籌學教學的一大突破。目前各個學校普遍使用的教學軟件有Lindo、Lingo、Excel等,這些軟件的應用,不僅極大的降低了學生手工求解線性規(guī)劃問題的難度,同時也使學生掌握了一門實用工具,對其未來的就業(yè)提供較大的幫助。傳統(tǒng)的手工求解線性規(guī)劃問題,不僅過程繁瑣、求解速度慢,同時當決策變量的數(shù)量多于10個時,學生幾乎不能進行求解。而管理運籌學軟件的應用就解決了這一問題,即提高了運算的精度,又極大的降低了學生學習的難度,提高了其學習的積極性。因此,應當增加管理運籌學軟件學習的課時量,通過實踐證明,將軟件學習的課時量占到總學時的20%,就能夠使學生基本掌握軟件的操作過程,同時也能對學生掌握理論知識有著很好的促進作用。在課下,也應組織一些興趣小組,將有想深入學習管理運籌學的同學組織起來,組織大家對管理中的實際問題進行研究,鼓勵同學進工廠、進企業(yè)進行調(diào)研,并將所學知識應用到實踐中。通過這樣的學習過程,打破課堂同實踐之間的隔閡,使同學認識到管理運籌學在實踐中的巨大作用,并實現(xiàn)將學生培養(yǎng)成應用型人才的目標。

3.4對考核方式進行調(diào)整和優(yōu)化

最后,應當對管理運籌學的考核方式進行調(diào)整和優(yōu)化。為了實現(xiàn)本科教學向應用型轉(zhuǎn)型,我們對管理運籌學的課程進行了全新設計,在課堂教學中提高案例教學和啟發(fā)式教學的比重,增加管理運籌學軟件學習的課時量;在課后,組成管理運籌學興趣小組,鼓勵同學將所學的運籌學知識應用到管理實踐之中。這樣的課程設計,符合本科應用型教學的培養(yǎng)目標,同時也保證了對學生全面能力的培養(yǎng)。因此,管理運籌學的考核方式也應適應這樣的變化,對考核方式進行調(diào)整和優(yōu)化。應當適當降低筆試考試的所在比重,而增加對學生上機操作和課外實踐的考核,通過全面的考核體系,即增強學生對上機操作和課外實踐的重視程度,同時也是對其自身全面能力提升的一種督促和促進。

4結語

本科教學向應用型轉(zhuǎn)變是我國教育的發(fā)展方向,管理運籌學作為工商管理類專業(yè)的一門重要課程,也應進行重新設計以實現(xiàn)這一目標。本文通過對目前管理運籌學特點以及存在問題的梳理,提出應用型本科工商管理專業(yè)管理運籌學課程設計的實施辦法,希望對提高管理運籌學的教學效果提供一些幫助,同時這也是培養(yǎng)應用型管理人才的一種有益嘗試。

作者:李森 單位:沈陽建筑大學商學院

參考文獻

[1]楊嘉歆.管理運籌學中板書和多媒體教學的有機結合[J].價值工程,2012(06).

[2]何麗紅,陳士成.管理運籌學課程的教學改革與實踐[J].教育教學論壇,2011(34).

篇2

[關鍵詞]運籌學;教學模式;翻轉(zhuǎn)課堂

[中圖分類號]G642[文獻標識碼]A[文章編號]1671-5918(2017)12-0114-02

doi:10.3969/j.issn.1671-5918.2017.12.050[本刊網(wǎng)址]http:∥hbxb.net

一、引言

運籌學在工程造價專業(yè)課程中占有非常重要的地位,在解決工程問題時具有很強的實用性,它運用已有的數(shù)學方法和科學技術知識,解決現(xiàn)實工程里所遇到的各種專門問題,為工程技術人員選擇最好的工程方案提供定量的依據(jù)。運籌學是一門綜合性很強的學科,如綜合運用數(shù)學、心理學、經(jīng)濟學、管理學、物理學等方法。對于以培養(yǎng)“應用型、創(chuàng)新型、專業(yè)型”人才為辦學目標的高校來說,在工程造價專業(yè)課程設置中開設運籌學,目的就是通過運籌學的學習,可以使學生在掌握基本理論、基礎知識以及基本方法的基礎上,能夠熟練運用運籌學相關方法來解決工程中的有關優(yōu)化決策問題,如工期優(yōu)化、費用優(yōu)化、資源優(yōu)化等,培養(yǎng)學生的系統(tǒng)思維方式和創(chuàng)新思維的能力,增強學生的定量分析能力,從而提高了學生分析和解決工程中遇到的各種實際問題的綜合能力。運籌學的內(nèi)容一般包括規(guī)劃論(包括線性、非線性、目標、整數(shù)、動態(tài)規(guī)劃)、圖和網(wǎng)絡分析、排隊論、存儲論、對策論和決策論等。

二、教學過程中存在的一些問題

(一)數(shù)學專業(yè)和工程造價專業(yè)教學的內(nèi)容相同,教學方法單一

我校有兩個學院開設“運籌學”課程,信息工程學院的數(shù)學與應用數(shù)學專業(yè)、農(nóng)業(yè)與水利工程學院的工程造價專業(yè)。數(shù)學與應用數(shù)學專業(yè)學生所學到的數(shù)學基礎知識、基本理論比較多,而工程造價專業(yè)的學生只學習了工科數(shù)學分析、概率論與數(shù)理統(tǒng)計、線性代數(shù)這三門課程的相關基礎知識和基本理論,因此,兩個專業(yè)的教學內(nèi)容和教學方法不能一概而論。數(shù)學與應用數(shù)學專業(yè)的教學要注重運籌學的基礎知識和基本方法的講解、定理的理論推導與實際應用并重,而工程造價專業(yè)的運籌學教學則應該重點介紹運籌學的基礎知識、基本方法以及運籌學在工程中的實際應用,而對于定理理論推導可以簡要說明。

(二)不同專業(yè)的教學大綱、授課學時不同,教學的側(cè)重點相同

我校數(shù)學與應用數(shù)學專業(yè)運籌學的授課學時是72學時,而工程造價專業(yè)運籌學的授課學時只有48學時,要想講授全部的內(nèi)容是不可能的,因此,要結合工程造價專業(yè)的專業(yè)特點及培養(yǎng)目標,對教學內(nèi)容、教學側(cè)重點進行適當?shù)膭h減,應盡量選擇與工程實際聯(lián)系比較緊密的相關內(nèi)容進行教學,并結合工程中的實際案例進行講解,而對于一些定理的推導過程可以略講,只需講清定理的證明思路即可。

因此,針對以上教學過程中出現(xiàn)的一些問題,在工程造價專業(yè)教學中,要著重從教學內(nèi)容和教學方法這兩個方面進行改革。

三、講授內(nèi)容及教學方式改革的措施

(一)以工程實際問題為背景,恰當、合理選擇教學內(nèi)容和教學案例

考慮工程造價專業(yè)學生的培養(yǎng)目標,結合工程造價專業(yè)的特點,合理選擇教學內(nèi)容。例如線性規(guī)劃理論中,可以主要介紹線性規(guī)劃模型及單純形方法、線性規(guī)劃的對偶理論及靈敏度分析、線性規(guī)劃的軟件求解及應用舉例;運輸問題中,主要講解運輸問題數(shù)學模型及表上作業(yè)法、產(chǎn)銷不平衡的問題及其求解方法、產(chǎn)銷不平衡的問題應用舉例;目標規(guī)劃中,重點介紹目標規(guī)劃的數(shù)學模型及圖解分析法、解目標規(guī)劃的單純形法、目標規(guī)劃的靈敏度分析及應用舉例;整數(shù)規(guī)劃與分配問題中,主要介紹整數(shù)規(guī)劃問題特點及求解方法、分配問題及匈牙利法、整數(shù)規(guī)劃問題應用舉例;動態(tài)規(guī)劃理論中,重點講解多階段決策問題、動態(tài)規(guī)劃基本概念和基本方程、資源分配問題和排序問題;圖與網(wǎng)絡分析理論中,主要介紹圖的基本概念、樹和最小支撐樹、最短路、網(wǎng)絡最大流和最小費用最大流問題;網(wǎng)絡計劃理論中,主要介紹PERT網(wǎng)絡圖的繪制、PERT網(wǎng)絡圖的計算、關鍵路線和網(wǎng)絡計劃的優(yōu)化和有關軟件。

運籌學中涉及到的相關軟件,如LINDO、MATLAB、LINGO和EXCEL等的相關介紹應結合工程中的實際案例進行講解,要注重教學內(nèi)容與工程造價專業(yè)之間的聯(lián)系性、交叉性以及解決問題的多樣性,對運籌學的相關分支的教學內(nèi)容精細挑選,以工程為背景,選擇工程中的實際問題作為教學案例。

(二)TBL+PBL+“翻轉(zhuǎn)課堂”相結合的教學模式

TBL(TaskBasedLearning)是以課前布置學習任務為主要線索,將學生所要掌握的知識與方法隱含在具體任務中,學生首先要分析任務,指出有疑問的地方、明確解決問題所需要的知識體系,并在老師的指導下解決問題,進而,使學生在完成所給任務的過程中理解相應知識,并獲取相關技能的一種方法。任務的設計不僅要考慮工程造價專業(yè)學生的基礎水平差異由淺入深,還要有綜合性、趣味性、真實性和可操作性,以便讓學生參照所給出的步驟進行相應的操作,從而達到掌握與鞏固所學習的知識點和操作技能的目的。

“翻轉(zhuǎn)課堂”的產(chǎn)生源于美國的科羅拉多州的一所高中,因?qū)W校建在山區(qū),氣候非常惡劣,學生經(jīng)常不能來校學習,為了讓沒來的學生能夠?qū)W習講過的知識,該校老師采用錄屏的軟件來錄制課堂中的演示文稿及講解視頻,并傳給缺席在家的學生自學。漸漸地,這種學生在課外或在家觀看教學視頻自學,教師在課堂與學生進行討論、答疑輔導、指導學生完成作業(yè)的教學模式,就是“翻轉(zhuǎn)課堂”的由來。針對工程造價專業(yè)的教學目標,設計出適合工程造價專業(yè)學生的學習資源和符合學生能力與知識水平的任務,明確學生應該獲取的理論知識的視頻。視頻要具有資源容量較少、講授的時間較短,且能滿足學生對運籌學相關知識點的學習、按照需要選擇要學習的視頻,這樣,既能查缺補漏,又能鞏固強化知識的特點。

PBL(ProblembasedLearning)是以問題為導向的教學模式。PBL教學模式對教師的能力和學生的素質(zhì)有很高的要求,因此,在學生學完每個章節(jié)后,教師需要以實際問題為基礎,設計一些綜合多個知識點的問題,讓學生以小組的形式對問題進行探究,運用所學到的知識提出解決方案,進而達到培養(yǎng)學生運用已學知識分析工程問題和解決工程問題的綜合能力。

以“單純形法”的課堂教學為例。課前教師將單純形法的教學視頻和單純形法課堂教學的PPT傳給學生,要求學生在課外結合PPT自學視頻內(nèi)容??梢詮囊韵聨讉€方面進行設計:

1.教學內(nèi)容與教學要求

教學內(nèi)容:(1)單純形方法解線性規(guī)劃問題的基本思路。(2)單純形方法的表格形式。(3)求目標函數(shù)取最大值的線性規(guī)劃的單純形方法。(4)線性規(guī)劃問題最優(yōu)解的判定。

教學要求:(1)了解單純形方法解線性規(guī)劃問題的基本思想。(2)熟練掌握單純形法表格的基本形式。(3)掌握判定線性規(guī)劃問題最優(yōu)解的方法。(4)會用單純形表格形式求解線性規(guī)劃。

2.教學重點與難點

教學重點:(1)單純形方法表格形式。(2)線性規(guī)劃問題最優(yōu)解的判定。

教學難點:(1)單純形方法解線性規(guī)劃的基本原理。(2)單純形方法表格形式。

3.教學過程

課上重點解決教學視頻中所提出的相關問題,布置綜合性練習,輔導答疑,講評練習。

(1)單純形方法解線性規(guī)劃問題與線性代數(shù)的哪些知識相關?(2)單純形表格中初始基變量怎樣確定?(3)在換基迭代過程中人基變量和出基變量如何確定?(4)最優(yōu)解怎樣判定?

四、結語

翻轉(zhuǎn)課堂改變了教學結構順序,充分利用學生的課后時間,學生可以反復看視頻,減少了課堂上講授的時間,增多了輔導答疑的時間,實現(xiàn)了“個性化”教學,做到了因材施教,提高了課堂教學效率。在任務的驅(qū)動下,實現(xiàn)了老師的主導地位和學生學習的主體地位,體現(xiàn)了教學并重的教學理念,有利于調(diào)動學生的學習的主動性和積極性,進而提高學習的效率。PBL教學法注重學生解決綜合性問題的能力,通過學生在課上交流討論后,確定解題思路,最終解決實際問題。

篇3

【關鍵詞】運籌學;教學研究;課程建設

自20世紀50年代以來,運籌學的研究與實踐在我國得到長足的發(fā)展,在工程建設、企業(yè)管理、科研規(guī)劃以及國民經(jīng)濟發(fā)展的其他方面都發(fā)揮了巨大的作用。運籌學作為工程設計和現(xiàn)代化管理的理論基礎在管理類各專業(yè)以及計算機應用、系統(tǒng)工程、建筑經(jīng)濟管理等專業(yè)的教育中也起著十分重要的作用。因此,作為一門優(yōu)化決策的學科,運籌學在我國高校中受到了前所未有的重視,許多學校對運籌學課程都安排了充足的學時以視重視。運籌學課程逐漸成為管理科學、系統(tǒng)科學、信息技術、工程管理、物流管理等專業(yè)的基礎課程之一。

然而,運籌學是一門實踐性很強、數(shù)學味很濃的學科。傳統(tǒng)的運籌學教學模式過于注重定義的解釋,定理的推導,手工演算的培訓,缺乏運籌學分析問題、解決問題的方法講授,學生普遍覺得運籌學難學,培養(yǎng)出的學生也普遍存在“學而不知其用”的通病。因此,筆者認為,在運籌學的教學上,應注意以下四個方面的問題,以利于學科知識的講授和進一步推廣。

一、注重運籌學學習必要性的論述

運籌學區(qū)別于其他科學,如:數(shù)學、物理、生命科學等,有其特定的研究對象,有自成系統(tǒng)的基礎理論,以及相對獨立的研究方法和工具。運籌學是使用科學的方法去研究人類對各種資源的運用、籌劃活動的基本規(guī)律,以便發(fā)揮有限資源的最大效益,來達到總體全局優(yōu)化的目標。它的方法和實踐已在科學管理、工程技術、社會經(jīng)濟、軍事決策等方面起著重要的作用,已產(chǎn)生并將繼續(xù)產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟效益和社會效益。因此,運籌學應該成為高素質(zhì)人員和有意成為高素質(zhì)人員的必修課之一。

另外,和古老而又富于生命力的數(shù)學、物理、生命科學等相比較,運籌學顯然是一門年輕的新興科學。近代運籌學的興起可以追溯到二十世紀初期,但其概念和方法的系統(tǒng)提出卻是在第二次世界大戰(zhàn)期間。我國的運籌學研究從上世紀50年代后期才開始。運籌學的發(fā)展與社會科學、技術科學和軍事科學的發(fā)展緊密相連。時至今日,運籌學己經(jīng)成為工程與管理學科不可缺少的基礎性學科。因此,從學科發(fā)展趨勢來看,運籌學是一門大有潛力可挖的新興科學。

作為運籌學課程的講授人員,在課程伊始就應特別強調(diào)本課程學習的必要性,而不應把它當作課程緒論的一小部分,一帶而過,講授人員應充分認識到上述兩點,并讓學生樹立必修意識。

二、強調(diào)“系統(tǒng)集成、學科交叉、講求效益”的觀點

應該說“系統(tǒng)集成、學科交叉、講求效益”的觀點,在近代運籌學產(chǎn)生之初就已經(jīng)確立。近代運籌學的軍事背景是上述觀點的最好佐證。我國運籌學的先驅(qū)錢學森先生也一再強調(diào)樹立上述觀點的重要性。他在會見有關人員時,曾多次語重心長地提到,實踐中所遇到的問題都帶有綜合性,如果各人只從本專業(yè)出發(fā),往往帶有局限性。因此,應該提倡學科交叉之間的相互交流與討論,學科的發(fā)展,離不開互相交叉、互相作用和互相借鑒。因此,運籌學教學人員要以身作則,鼓勵并帶領學生加強與相關學科的合作,共同研討,實現(xiàn)共贏。

在“系統(tǒng)集成、學科交叉”的問題上,筆者認為,運籌學的講授和學習人員,應與工程、技術等多個學科的人員通力合作、密切協(xié)同,以社會客觀需求為牽引,技術發(fā)展為推動力,明確目的任務,并且運用運籌學理論和方法解決實際問題,促進學科建設與創(chuàng)新,努力尋求管理理論與科學決策的突破。為此,運籌學的講授人員應在教學過程中大力倡導“努力鉆研現(xiàn)代科學技術,掌握先進的方法和手段,改進傳統(tǒng)的單純定性分析的思維習慣?!敝劣凇爸v求效益”的觀點,更是不言而喻的了。應當說,運籌學學科的產(chǎn)生、建設與創(chuàng)新,就是以追求社會效益和經(jīng)濟效益的定量分析為其重要特色的,這也是運籌學與其他學科的重要區(qū)別。與此同時,由于我國經(jīng)濟所面臨的資源高消耗和高物流成本的實際情況,“講求效益”的問題更顯得格外突出。我國在相當長的一個時期里,在綠色GDP方面將承受巨大的壓力。追求資源優(yōu)化的運籌學在這方面應發(fā)揮重要的作用,運籌學教學應為作用的發(fā)揮提供應有的教學功能服務。

三、增強運籌學案例教學重要性的認識,提高案例教學的課時比例

事實上,運籌學擔負著訓練、培養(yǎng)學生對管理和經(jīng)濟系統(tǒng)中的問題進行系統(tǒng)地、定量地分析和決策的能力,因此對運籌學案例教學的認識應給予充分的重視。

首先,運籌學案例中所包含的有效數(shù)據(jù)和無效數(shù)據(jù)、規(guī)范數(shù)據(jù)和部分不規(guī)范數(shù)據(jù),巧妙的數(shù)據(jù)陷阱,對訓練、培養(yǎng)學生的數(shù)據(jù)資料識別能力、分析和整理的能力,以及對有效數(shù)據(jù)的敏感性,都有非常重要的作用。

其次,為了培養(yǎng)學生應用運籌學的知識,分析、解決實際的管理問題,最重要的一步就是建立運籌學模型,而運籌學案例就能夠圍繞這一目的。培養(yǎng)學生對建立模型所要求的重要因素,即決策變量的選擇、環(huán)境約束條件的分析、決策目標的確定三大要素的深入分析的能力和創(chuàng)造性的思維。

第三,運籌學的目的是要定量地處理實際問題,然而,實際問題往往具有復雜性和多樣性。一個合適的案例不僅能引導學生對正確求解運籌學模型方法的選擇,而且還具有培養(yǎng)學生對計算結果進行合理性、可行性分析的特點,從而使學生對所確定的決策方案在實施過程中可能出現(xiàn)的問題進行分析、推斷。

正是基于上述三點,筆者認為,作為運籌學的講授人員,應充分重視自身案例教學能力的培養(yǎng)和提高,在運籌學的教學過程中應格外注重案例教學,在學時分配上應給與適當?shù)膬A斜,這既有利于培養(yǎng)學生對運籌學的學習興趣,也有利于學生分析問題、解決問題能力的提高。

四、謹慎引用多媒體教學手段

應該說,現(xiàn)代教育技術的飛速發(fā)展,教學多媒體化是一種趨勢,在課堂教學中扮演著重要的角色,在一定程度上對提高教學質(zhì)量和教學效率有十分重要的作用。但是,我們也應該清醒地認識到目前運籌學多媒體教學的不足之處。

多年的高校擴招致使教室成了大禮堂,多媒體的基本構件投影屏幕越做越大,為了保證兩邊的學生均能看到教學內(nèi)容,屏幕也只能掛在中間,幾乎遮蓋了整個黑板,這種現(xiàn)象在高校已是普遍現(xiàn)象。但多媒體并不能完全代替黑板、圖像、聲音、演示等功能是多媒體教學的強項,部分定理的證明、例題的講解等則更需黑板來實現(xiàn)。在小班化教學未實現(xiàn)之前,遮蓋黑板與需要黑板之間的矛盾是運籌學教學多媒體化不可逾越的一道坎。

其次,部分教師為了讓運籌學的多媒體課件更能吸引學生的注意力,在多媒體課件中引入了大量的影音資料,有時難免會出現(xiàn)教學課件娛樂化的傾向,喧賓奪主的課件時有出現(xiàn);亦有部分教師未能正確處理好多媒體和老師之間的正確關系。讓計算機成了課堂的主角,學生成了觀眾,而老師成了電腦操作員,計算機的輔助教學變成了主宰教學。

另外,很多教師往往沉浸于多媒體教學數(shù)字化技術帶來的信息量大、快速便捷的優(yōu)勢之中,更有甚者將之等價于授課效率高,水準高,卻忽視了學生高強度、長時間集中精力的困難,所以多媒體教學的實際效率與其效益(主要是指學生攝取的知識量)未必同步增長。因此,對于重點、難點偏多且連續(xù)的章節(jié),應多采用傳統(tǒng)教學模式,讓學生利用板書時間,作短時間的整理停頓和思考準備,調(diào)整思維進入下一個知識點。

因此,筆者認為,在運籌學教學中,書寫不方便(如案例資料)、書寫表達不直觀(如圖論與網(wǎng)絡)、在本次教學開始時對上次教學的溫習、運籌學問題的計算機求解等情況下,多媒體教學手段適宜使用,否則應格外謹慎。

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古樸的運籌學思想可以追溯到古代先秦時期。我們運籌學的先驅(qū)從《史記》“運籌于帷幄之中,決勝于千里之外”一語中摘取“運籌”兩字作為這門學科的名稱,既顯示其軍事起源,也表明其樸素的思想早已出現(xiàn)在幾千年前的中國。但世上公認的運籌學學科起源于二次世界大戰(zhàn)期間,英、美等國的軍事部門為戰(zhàn)爭需要而成立的一些研究小組的活動。其熱點是集中多個學科領域的科研人員,對某一特定問題進行全面、系統(tǒng)的分析,提出提高某武器系統(tǒng)效率的操作方法和執(zhí)行策略。第二次世界大戰(zhàn)結束后,運籌學的研究方法在理論上得到全面發(fā)展。作為一種重要的管理決策分析工具,運籌學的應用領域也從軍事部門迅速向工商、管理和工業(yè)部門轉(zhuǎn)移。運籌學是研究各種廣義資源的運用、籌劃以及相關決策等問題的近代新興學科。在我國已有五十多年歷史,其目的是根據(jù)問題的需求,通過數(shù)學的分析和運算,做出綜合性的、合理的優(yōu)化安排,以便更有效地發(fā)展有限資源的效益。“運籌學”名稱最早于1938年出現(xiàn)在英國,當時稱之為“OperationalResearch”,1942年美國開始從事這項研究工作,稱之為“OperationsResearch”。運籌學的發(fā)展、運籌學在各領域的廣泛應用、運籌學的定量分析對于解決實際問題的思路及其特點,適合當今社會發(fā)展對高級管理決策人才的迫切需要。本課程是工商管理類專業(yè)重要的專業(yè)基礎課,也是一門實踐性和應用型很強的學科。21世紀,科技進步與社會發(fā)展提出了培養(yǎng)信息社會高素質(zhì)人才的要求,高等教育改革不斷深化,《管理運籌學》課程教學面臨新的挑戰(zhàn),必須重新對課程原有的教學體系和教學方法進行全面的審視和思考。

2工商管理專業(yè)《管理運籌學》課程教學中存在的問題

當前的工商管理專業(yè)《管理運籌學》課程教學主要存在以下問題:一是教學目的不明確,教學方式單一。多數(shù)講授《管理運籌學》課程的教師是學數(shù)學出身,缺乏必要的工程技術和管理知識,使得目前《管理運籌學》教學普遍存在著偏重教學理論與解題技巧的傳授,將《管理運籌學》當作一門純數(shù)學學科進行教學。這與工商管理專業(yè)培養(yǎng)要求相脫節(jié),學生在學習過程中感受不到《管理運籌學》在管理中的應用。在教學方式上,也一直延用傳統(tǒng)單一的傳授方式,當學生運用所學知識去分析和解決實際問題時,顯得茫然無措,無從下手。二是學生學習興趣不濃厚?!豆芾磉\籌學》研究問題的基本手段是建立數(shù)學模型,并較多地運用各種教學工具。學習《管理運籌學》課程,需要有良好的數(shù)學基礎;其前期必修課程包括微積分、線性代數(shù)、概率論、概率論與數(shù)理統(tǒng)計??梢哉f《管理運籌學》是軟科學中“硬度”較大的一門學科,兼有邏輯的數(shù)學和數(shù)學的邏輯的性質(zhì)。工商管理類專業(yè)的學生絕大多數(shù)是文科生源,不少學生害怕數(shù)學。比如線性規(guī)劃的單純形法及對偶理論,要想完全領會其原理,需要大量運用線性代數(shù)的工具進行推理,因而非常抽象。在課時總體壓縮的背景下,教師要在較短時間內(nèi)講授完抽象數(shù)學原理的推導,學生聽不懂只好放棄這門課程的學習,進而也打擊了學生學習《管理運籌學》的興趣。三是教學內(nèi)容不恰當?!豆芾磉\籌學》課程包括若干分支,而教學時數(shù)有限,因而《管理運籌學》教學不可能囊括所有分支。目前在《管理運籌學》課程的教學中,教學內(nèi)容的選擇存在一定的隨意行和盲目性,甚至存在教學內(nèi)容因人而設或因教材而設的現(xiàn)象。四是教學方法不科學。主要表現(xiàn)在講授方法單一,教學手段不靈活。老師講,學生聽,學生缺乏思考及案例的討論,掌握知識不能做到融會貫通,更不能做到靈活應用,考試方法、考試內(nèi)容傳統(tǒng),對于學生學完課程是否能夠運用《運籌學》來解決實際問題,教室較少顧及。五是實踐教學環(huán)節(jié)薄弱。如果在《管理運籌學》教學中缺少足夠的實踐環(huán)節(jié),學生在學習中即使掌握了《管理運籌學》的建模方法和手工運算能力,但在遇到一些變量較多的數(shù)學模型時,也只能一籌莫展。由于缺少上機實踐機會,學生不能利用相應軟件求解模型,從而大大降低了課程應用的可操作性。

3《管理運籌學》課程教學創(chuàng)新實踐改革的必要性

人類社會正在經(jīng)歷從資本經(jīng)營到知識經(jīng)濟時代的轉(zhuǎn)移,知識經(jīng)濟的迅速發(fā)展將引起教育內(nèi)容和教學方法的重大變化。根據(jù)知識經(jīng)濟對企業(yè)管理模式產(chǎn)生的重大影響,應該對管理科學模型方法課程的教學內(nèi)容、教學手段、教學方法和教學目標不斷進行改革和創(chuàng)新。強化學生的創(chuàng)新意識,主動預見變化、適應變化、管理變化,并根據(jù)內(nèi)容和外部環(huán)境不斷更新觀念,設計未來;重視信息,學會與人合作,講究團隊精神;重視素質(zhì)教育,培養(yǎng)復合型人才;掌握領導科學,提高管理能力;增加社會實踐,改革教學模式;教學以培養(yǎng)學生建模和解決實際問題的能力為主線;要求學生掌握相關軟件操作,接觸企業(yè)決策試驗;培養(yǎng)學生信息檢索能力,組織小組研讀論文,培養(yǎng)學生具備初步的理論研究能力;課外關注應用案例,引導培養(yǎng)其對課程的興趣愛好;并最終以大型作業(yè)的形式進行知識的綜合運用與總結提高。社會經(jīng)濟的發(fā)展向《管理運籌學》提出了嚴峻的挑戰(zhàn),很多實際問題,如風險管理、沖突分析、多目標決策以及對未來變化的預測和駕馭等,都迫切需要分析研究和解決,而按照傳統(tǒng)的教學計劃和方法,學生沒有機會接觸《管理運籌學》這些新的分支?!豆芾磉\籌學》內(nèi)容豐富多彩,可以分成數(shù)學理論、建立模型、計算機軟件的重點都放在討論有限的數(shù)學理論方面,因而學生在有限的數(shù)學計劃學時內(nèi)無法學習了解《管理運籌學》形形的模型和算法,從而使學生對許多實際問題缺乏聯(lián)想。在科學技術迅速發(fā)展,知識激增的情況下,教師不僅要向?qū)W生傳授知識,更重要的是要幫助學生提高獲取知識的能力,特別是觀察、聯(lián)想、思考、銳意創(chuàng)新等方面的能力。對于《管理運籌學》這門多學科交叉的課程,如果教師在教學時只按傳統(tǒng)的方法向?qū)W生灌輸一些概念、理論和方法,就會降低學生的學習積極性,以至達不到《管理運籌學》教學的目的。隨著社會的發(fā)展和科學技術的進步,社會更需要復合型管理人才,《管理運籌學》以其內(nèi)容豐富、覆蓋面寬、應用范圍廣和多學科交叉性等特點,為學生提供管理和決策技能,提供解決實際問題的途徑和方法?!豆芾磉\籌學》教學體系和方法應隨著教學對象和社會發(fā)展的變化而進行適時調(diào)整和革新。

4PBL教學法概述

PBL的全稱是“Problem-BasedLearning”,即以問題為基礎的學習法,由美國的神經(jīng)病學教授Barrow于1969年在加拿大的麥克馬斯特大學首創(chuàng)。PBL的基本熱點是以教師為引導,以學生為中心,通過解決問題來學習。在PBL的學習方法中,學生由知識的被動接受者轉(zhuǎn)變?yōu)榍笏髡?,同時在實踐PBL過程中養(yǎng)成發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的學習技能,對其終身教育具有深遠影響。PBL教學法在西方國家得到廣泛的推廣和應用,而在我國則處于實驗性探索階段。我院對2006級工商管理專業(yè)學生實驗性地實施了PBL教學法,收到了較好的效果。比較而言,我們認為PBL教學法既是一種比較先進的教學方法和理念,也是和我國目前所倡導的素質(zhì)教育的教育思想和目標相一致的。PBL教學法的優(yōu)點可概括為:(1)強調(diào)學生學習能力的培養(yǎng),使學生在學習過程中,通過查找所需的信息源,培養(yǎng)終身學習的能力;(2)充分發(fā)揮學生學習的主動性,使學生的學習按需要來驅(qū)動;(3)有利于培養(yǎng)學生解決問題的能力和自學能力;(4)加強了各學科間的聯(lián)系,同時避免了學科間不必要的重復,有利于學生將不同學科信息進行綜合;(5)密切了師生間、同學間的關系,培養(yǎng)了學生人際交流、溝通和合作共事的能力。PBL教學法的特點為:(1)以重能力培養(yǎng)代替重知識傳授;(2)以綜合課代替以學科為基礎的課程;(3)以學生為中心代替以教師為中心:(4)以小組討論代替班級授課;(5)以“提出問題、建立假設、收集資料、論證假設、總結”的五段教學法代替“組織教學、復習舊課、上新課、鞏固新課、布置作業(yè)。”鑒于這些特點,世界上許多國家,尤其是發(fā)達國家有相當一部分商學院都在應用這一教學方法。而且實踐表明,這一教學方法在商學教育領域中的應用非常成功,正如美國哈弗大學校長ToslesonD教授所說,“PBL教學法是一種有效果的和高效率的教學方法”。

5基于PBL教學法的《管理運籌學》課程教學改革與實踐的思考

綜上所述,改革《管理運籌學》課程的“學方法,應該從突出課程的應用型入手。這樣,PBL教學法就特別適合應用于《管理運籌學》的課程教學中。依據(jù)PBL教學法的基本理論,全面改革該課程的各個教學環(huán)節(jié),重新整合各個知識點,提出以問題為基礎的《管理運籌學》課程啟發(fā)式教學法,必將能夠解決現(xiàn)實教學中存在的問題,顯著地改善教學效果。

(1)教材的選用應根據(jù)PBL教學法的特點選擇合適的教材。我們更換了原有的教材,新教材以教案為中心,突出實際問題的提出、分析和解決方法,強化計算機的應用,弱化數(shù)學理論的推導。雖然新教材并不是為PBL教學法設計的,但其教學理念與PBL教學法同出一轍,為順利實施PBL教學法奠定了基礎。同時,我們針對教材中存在不足,還自編了部分教學內(nèi)容。

(2)問題的設計。設計問題是PBL教學法的基礎。在傳統(tǒng)的教學過程中,教學內(nèi)容與實際嚴重脫節(jié)。教學中所提的問題僅僅是為了組織教學,說明相關的數(shù)學理論。而PBL教學法則從實際問題出發(fā)來組織教學,將數(shù)學理論隱含在解決實際問題的過程中,從而達到讓數(shù)學理論服務于培養(yǎng)學生解決實際問題能力的目的。因此,每個問題的提出都應該有明確的目的和要求,要與生活和科學實踐的真實情景聯(lián)系,與教學要求的基本概念、基本結論和基本方法聯(lián)系;問題還應具有一定的復雜性和難度,能夠激發(fā)學生的探索精神,鍛煉學生的團隊合作精神。問題主要涉及生產(chǎn)計劃、銷售計劃、運輸計劃、投資計劃、設備管理和存貯策略等管理領域。

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【關鍵詞】工程能力培養(yǎng) 教學改革 實例講解 項目教學 運籌學

【中圖分類號】G64 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089(2015)09-0047-02

1.引言

隨著我國民航事業(yè)的飛速發(fā)展,飛行流量不斷上升,空中交通安全及效率問題越來越引起從業(yè)人員的關注??展苋藛T面臨的問題不再是簡單的指揮航班完成飛行任務,流量容量管理已成為日常工作的重要方面。在新的形勢下,空管專業(yè)的畢業(yè)生在學校不僅需要扎實的行業(yè)基本知識,還需要具有將所學的基礎知識運用到工程中去,以解決實際工作工程中存在的復雜問題,同時需要團隊協(xié)作能力[1]??罩薪煌ㄏ到y(tǒng)優(yōu)化與管理是一門以管理運籌學為基礎理論知識,結合空中交通管理行業(yè)專業(yè)知識的一門交叉學科,是空中交通流向管理人員必須掌握的課程。本文以培養(yǎng)工程技術人才為目標,結合空管行業(yè)特點,對本課程理論教學方法和實踐教學實施方案進行探索,結合項目團隊合作的教學理念[2],在教學中以項目為中心,以問題為導向,引導學生自主學習[3]。

2.課程改革整體構思

本課程是交通運輸專業(yè)各方向本科學生必修的學科基礎課。通過學習該課程,應了解運籌學對整體優(yōu)化決策問題進行定量研究的特點,結合本專業(yè)的實際問題,理解線性規(guī)劃、對偶問題、運輸問題、整數(shù)規(guī)劃、動態(tài)規(guī)劃、圖與網(wǎng)絡分析、網(wǎng)絡計劃技術、排隊論、決策論等分支的基本優(yōu)化原理,掌握其中常用的模型和算法,具備一定的從實際問題出發(fā)的數(shù)學建模能力,同時了解和掌握系統(tǒng)工程的一些基本理論與方法,從而為今后在工作中應用系統(tǒng)工程的科學觀點與方法去處理空中交通管理問題、航空公司運行管理和機場現(xiàn)場管理的問題打下良好的基礎[4]。

本課程教學分為理論教學和實踐教學兩方面,實踐課環(huán)節(jié)是教學關鍵。學生通過理論課的學習掌握運籌學基本概念、模型和方法。實踐環(huán)節(jié)不但可以對所學的理論加深理解,并通過組內(nèi)合作、任務分解、合理分工、團結協(xié)作共同完成一項任務。在任務執(zhí)行過程中,學生必須主動思考所學知識點,并能夠?qū)⑵鋺玫巾椖客瓿蛇^程中去,培養(yǎng)了學生綜合運用知識、分析、解決問題的能力及團隊協(xié)作等能力。

3.理論講解與項目實踐相結合的教學方法

理論課程的講解是為實踐環(huán)節(jié)服務的,因此在該階段設計講解重點為基本理論知識的原理介紹,可以將理論知識點的范圍擴大,但難度應當適中。理論講解的任務是使學生掌握運籌學的基本思維方式:系統(tǒng)的好優(yōu)化的思想,同時使學生掌握繼續(xù)深入學習課程理論知識的學習方法和學習工具。學會查工具書、學會基本計算機輔助運算是學生學習理論知識的評價標準之一。

實踐環(huán)節(jié)是本文研究的重點,也是該課程的核心與靈魂所在,是提高學生理解知識、運用知識、創(chuàng)造知識的關鍵環(huán)節(jié),該環(huán)節(jié)的教學質(zhì)量直接影響該課程的教學評價。該部分分為以下幾個環(huán)節(jié):科學選擇項目主題、合理組合知識點、預先設計小組人員分工、設計教學內(nèi)容及過程、設計項目講評及學生成績評定方案等。在培養(yǎng)學生工程實踐能力的同時,注重學生綜合素質(zhì)的發(fā)展,滿足崗位對學生大工程能力的需求。通過對相關單位管制員崗位的業(yè)務內(nèi)容進行分析,結合該課程的教學目標,構思設計了一個項目:基于容量約束的進離場航班流量管理。實踐環(huán)節(jié)項目教學的實施分為項目準備、項目實施、項目評估三個階段[5,6],在完成項目的過程中體現(xiàn)“以任務為中心、以學生為主體、以教師為引導”的中心思想,激發(fā)學生團隊組織能力、分工協(xié)作能力及知識創(chuàng)造能力。

該項目主要任務為:(1)機場容量評估方法;(2)進離場容量分配的線性規(guī)劃模型建立;(3)基于MATLAB的模型機算法編程實現(xiàn)。不同階段的任務如圖1所示。

圖1 項目主要任務

3.1 項目準備

首先教師針對同一項目根據(jù)由易到難的原則設計出難易程度不同的項目,編寫項目任務說明書。在任務書中盡量減少說明性文字,增加啟發(fā)式問題并附帶背景材料及參考文獻,鼓勵學生通過科技文獻數(shù)據(jù)庫查找相關文獻支持完成項目所需的知識點和思路。本項目中需要引導學生對機場容量的影響因素、評估方法及優(yōu)缺點進行參考文獻查閱,掌握線性規(guī)劃數(shù)學模型建立和MATLAB編程基本方法。首先由教師介紹項目任務和完成步驟;然后學生根據(jù)自身能力和特點進行自由分組,并推選項目負責人;最后,教師會明確本次實踐項目的意義:一是綜合運用理論課中所學的運籌學知識以及相關前導課程的知識完成任務說明書中的要求;二是學會團隊合作、交流的工作方法;三是查閱參考文獻方法;四是MATLAB建模及編程方法。

3.2 項目實施

1)首先,項目小組對項目進行分析,確定分工,制定完成項目的步驟、方法。

如本文提出的實踐項目――基于容量約束的進離場航班流量管理,學生首先對機場容量進行評估。在對機場容量影響因素及評估方法總結的基礎之上,分析教師提供的基礎數(shù)據(jù),設計基于歷史統(tǒng)計數(shù)據(jù)的機場運行情況表示方法,通過EXEL或者MATLAB編程實現(xiàn)機場容量評估。

其次,根據(jù)教師提供的基本思路,對該項目的進離場航班流量管理建立線性規(guī)劃模型。在這一階段,學生主要運用理論課程學習的整數(shù)規(guī)劃模型建立方法對該項目建立數(shù)學模型。然而該項目基于滾動時域的整數(shù)規(guī)劃模型,較理論課例子不完全一致,是在其基礎上的提升和應用化改進,此過程考察學生對基礎知識的掌握程度和舉一反三的能力。

最后,在學生建立數(shù)學模型后,引導學生使用計算機輔助手段求解。在這一階段,學生會查閱大量有關MATLAB編程的相關書籍,自行設計算法框架、流程和數(shù)據(jù)表達方式并對計算結果進行分析和總結。

在整個項目的完成過程中學生不僅會運用到教師在理論授課過程中講解的知識點,并且會結合交通運輸專業(yè)(空管方向)及相關前導課程的知識,從而實現(xiàn)理論和實踐的結合及課程間的知識融合,使知識點內(nèi)化為能力,培養(yǎng)學生的整體工程意識。

2)撰寫項目報告及分組公開答辯,這一過程中學生對各自的項目進行總結與展示相關成果。在報告中要清楚的描述項目分工、實踐步驟、遇到問題及解決方法、成果及參考資料。并且在完成總結報告后進行公開的答辯,接收教師、同學的提問。該過程不僅可以鍛煉學生撰寫報告的能力,并且可以提高學生口頭表達和臨場演說能力,為日后在工作崗位上完成相關科研項目提供先期準備。

3.3 項目評估

主要從分工合理性(10%)、資料查閱的正確性和全面性(10%)、機場容量評估方法正確與否(20%)、模型建立正確與否(40%)、總結報告及答辯的準確性和全面性(20%)五個方面對項目進行評價。教師對每一個項目的完成情況進行歸納總結,針對每一個項目完成過程中學生出現(xiàn)的問題,分析其原因并給出解決問題的建議,在項目實施的每一個步驟和過程中提出進一步的思考,引導學生課后繼續(xù)思考和研究相關問題。并且對與該項目相關的知識點進行回顧,加深學生對這一知識點的理解,實現(xiàn)感性認識到理性認識的飛躍。

4.結束語

本文針對《空中交通系統(tǒng)優(yōu)化與管理》課程的特點,提出以工程能力為培養(yǎng)目標的基于項目的教學方法,在教學過程中貫徹“以項目為中心、以問題為導向”引導學生自主學習的教學模式,并給出了具體可行的操作方案。學生在項目實踐的過程中體會到了團隊協(xié)作的工作模式,學生綜合分析及解決問題的能力、團隊合作能力、主動獨立思考能力及語言表達思辨等能力得到提升。這一教學模式對任課教師的講授課程、科學研究及引導組織能力提出更高要求,因此需要教師不斷掌握一線崗位上遇到的實際問題,并總結升華為實踐項目的能力,并能夠引導學生完成實踐項目的綜合能力。過去的“教書匠”轉(zhuǎn)變成為教育教學的實踐者、研究者,這種教學模式有助于教師專業(yè)水平的提高和發(fā)展。

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關鍵詞:定量分析;教學模式;大數(shù)據(jù);案例教學

中圖分類號:G4

文獻標識碼:A

doi:10.19311/ki.16723198.2017.01.080

1引言

管理定量分析課程是應用統(tǒng)計學、運籌學、預測與決策等理論和方法研究經(jīng)濟管理問題的系列應用性課程,它通過收集、整理、分析和解釋實際數(shù)據(jù)來獲得有價值的信息和知識,探索經(jīng)濟管理問題的運行規(guī)律,輔助企業(yè)管理決策和提高管理效率。

近年來,大數(shù)據(jù)的出現(xiàn)對企業(yè)的生產(chǎn)、經(jīng)營和決策等活動帶來了深刻的影響和變換。越來越多的企業(yè)致力于應用大數(shù)據(jù)技術來挖掘企業(yè)經(jīng)營數(shù)據(jù)的內(nèi)在價值。

大稻菁際醯某魷鄭對管理定量分析課程教學帶來了機遇和挑戰(zhàn),一方面,它極大地豐富了管理定量分析的教學內(nèi)容,提供了諸多的新理念、新技術和新工具;另一方面,它對現(xiàn)有的管理定量分析課程的教學內(nèi)容、教學模式和教學團隊等帶了更高的要求,已有的教學模式難以匹配大數(shù)據(jù)時代對管理人才提出的高要求。

如何順應大數(shù)據(jù)時代的新趨勢開展管理定量分析課程教學,如何結合新趨勢優(yōu)化管理定量分析課程設置,如何建立適應大數(shù)據(jù)背景下的管理定量分析課程教學團隊,如何增強大數(shù)據(jù)背景下學生的數(shù)據(jù)驅(qū)動的管理決策意識,培養(yǎng)適應大數(shù)據(jù)時代要求的高素質(zhì)人才,這些都是現(xiàn)有的管理定量分析課程教學所面臨的問題,這也促使我們不得不去思考、探究、優(yōu)化甚至改革現(xiàn)有的管理定量分析課程教學模式。

2現(xiàn)有的管理定量分析課程教學概述

筆者所在的教學團隊來自于武漢科技大學管理學院,承擔全院《管理統(tǒng)計學》、《運籌學》、《系統(tǒng)工程》等課程教學,具有豐富的教學經(jīng)驗。然而,在教學實踐當中,我們發(fā)現(xiàn):盡管現(xiàn)有的管理定量分析課程教學模式比較成熟,但是仍存在“三多三少”的不足,而這些不足恰恰難以應對大數(shù)據(jù)背景下對管理定量分析課程教學帶來的挑戰(zhàn)。

2.1理論講授較多,實踐教學較少

隨著市場競爭的日趨激烈,越來越多的企業(yè)采用定量分析方法進行企業(yè)決策,管理定量分析方法也成為管理類專業(yè)的重要課程。然而,實際教學過程中卻發(fā)現(xiàn),學生對該類課程的積極性不高,學習過程中出現(xiàn)畏難,不耐煩等消極情緒,導致實際教學效果大打折扣。

究其原因,一方面,目前的管理定量分析方法主要介紹各種不同類型的定量方法的原理、模型和理論,因而教師主要采用理論講授為主的教學手段,加上定量分析方法這類課程對數(shù)學要求較高,有不少理論模型、數(shù)學公式和邏輯推理,對學生的數(shù)學要求較高,相對于理工類學生,管理類專業(yè)的學生數(shù)學基礎較為薄弱,因而學生本能地會產(chǎn)生排斥心理;另一方面,現(xiàn)有的定量分析方法主要講授其原理,大部分老師缺乏參與企業(yè)實際管理決策的經(jīng)歷和經(jīng)驗,難以向?qū)W生講授應用定量分析方法解決企業(yè)實際管理決策的情景和過程。

2.2數(shù)學推導較多,案例應用較少

目前,關于管理定量分析課程教學存在兩種觀點:一種是“重理論輕應用”,該種觀點認為管理定量分析課程是一門綜合統(tǒng)計學、運籌學、預測與決策等理論和方法的理論課程,應該注重定量分析的理論和方法的講授,以理論推導和數(shù)學模式為主;另外一種是“輕理論重應用”,該種觀點認為管理定量分析課程應該強調(diào)統(tǒng)計學、運籌學、預測與決策等在經(jīng)濟管理中的應用,以Excel和SPSS等工具為手段,突出應用案例教學。

目前,“重理論輕應用”的教學模式占大多數(shù),這種模式注重理論講授和數(shù)學推導,理論方法與實際案例結合不夠,學生掌握了零散知識,但無法解決實際問題。此外,部分教材也以理論講授為主,缺乏深度的應用案例,也不注重定量分析軟件的應用,學生面對實際問題往往束手無策。

2.3知識傳授較多,綜合訓練較少

管理定量分析課程考核一般采取閉卷考試,題型包括填空題、單項選擇題、多項選擇題、簡答題和計算題等,盡管題型多樣,但是這種考核方式仍然只能考察學生對基本的單一知識點掌握情況,難以考察其綜合運用定量分析方法解決實際問題的能力。

然而,大數(shù)據(jù)時代的到來對從業(yè)者提出了更高要求,除了掌握基本的定量分析方法原理,還要求從業(yè)者具備應用定量分析方法來實現(xiàn)數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù)預處理、統(tǒng)計建模、模型檢驗、模型評價、模型部署等,從而解決實際問題的綜合能力。而這些綜合能力無法通過單一知識點的考核來實現(xiàn),需要通過參與理論學習、軟件操作、模擬場景或?qū)嶋H項目等綜合訓練才能夠達到。

3大數(shù)據(jù)背景下管理定量分析課程教學探討

面對發(fā)展迅猛的大數(shù)據(jù)技術,現(xiàn)有的管理定量分析課程教學模式難以跟上大數(shù)據(jù)時代對其提出的新要求。如何順應大數(shù)據(jù)時代的新趨勢開展管理定量分析課程教學,如何結合新趨勢優(yōu)化管理定量分析課程設置,如何建立適應大數(shù)據(jù)背景下的管理定量分析課程教學團隊,如何增強大數(shù)據(jù)背景下學生的數(shù)據(jù)驅(qū)動的管理決策意識,培養(yǎng)適應大數(shù)據(jù)時代要求的高素質(zhì)人才,這些都是現(xiàn)有的管理定量分析課程教學所面臨的問題,這也促使我們?nèi)ニ伎?、探究、?yōu)化甚至改革現(xiàn)有的管理定量分析課程教學模式。

3.1構建知識融合的課程設置

合理的課程設置是開展課程教學的前提,更是人才培養(yǎng)質(zhì)量的重要保障。課程設置應適應于教學目的、培養(yǎng)目標和學科發(fā)展趨勢。

最初,管理定量分析課程以“統(tǒng)計學”、“運籌學”為主干。隨后,根據(jù)學科的發(fā)展趨勢,先后加入“統(tǒng)計軟件應用”、“計量經(jīng)濟學”等新課程。近年來,大數(shù)據(jù)的發(fā)展對從業(yè)者提出了更高要求,簡單定量分析方法傳授難以適應新要求,需要從業(yè)者掌握更多的分析方法和數(shù)據(jù)挖掘、機器學習等新技術。遵循知識融合的思路,管理定量分析課程應引入大數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)挖掘、機器學習等前沿技術,加強SPSS/SAS/R等操作能力,尤其應注重培養(yǎng)應用新技術解決企業(yè)實際經(jīng)營管理問題的能力。

3.2探討案例驅(qū)動的教學模式

盡管目前的管理定量分析n程有多媒體教學、板書教學等方式,但是管理定量分析課程仍以理論教學為主,簡單統(tǒng)計工具應用為輔,忽視了培養(yǎng)學生的實際操作能力,無法形成“教-學-用”的良性閉環(huán)。

大數(shù)據(jù)時代下,數(shù)據(jù)擁有更大的價值,從業(yè)者應具備從數(shù)據(jù)中挖掘知識和信息的能力。因而,管理定量分析課程應引入實際案例,綜合訓練應用定量分析方法解決實際問題,挖掘新知識和新信息的能力。

管理定量分析課程教學應逐步轉(zhuǎn)向理論傳授、案例驅(qū)動相結合的模式。近年來,業(yè)界出現(xiàn)了不少應用大數(shù)據(jù)解決企業(yè)管理決策問題的案例。例如IBM開展基于大數(shù)據(jù)的訂購分析;Google利用大數(shù)據(jù)預測全球流感趨勢;百度預測春運流量等。這些都為管理定量分析課程教學提供了豐富的案例。

在課堂教學之外,通過參加大數(shù)據(jù)競賽、邀請大數(shù)據(jù)分析專業(yè)人員開展講座,參加科研項目,參與企業(yè)實習等,培養(yǎng)學生應用SPSS/SAS/R等處理和分析數(shù)據(jù)的綜合能力。

3.3建設學科交叉的教學團隊

管理定量分析課程教學離不開教師和教學團隊的支持。大數(shù)據(jù)對管理定量分析課程教學提出了新要求,新背景下的管理定量分析課程教學涉及統(tǒng)計學、運籌學、統(tǒng)計軟件、計量經(jīng)濟學、數(shù)據(jù)挖掘等不同學科的知識,因而建設一支適應大數(shù)據(jù)背景下的新要求的管理定量分析課程教學團隊尤為重要。

目前,管理定量分析課程的教學師資主要以統(tǒng)計學和運籌學等學科背景為主,大部分老師未掌握數(shù)據(jù)挖掘、機器學習、R、SPSS等,建設學科交叉的教學團隊是課程教學質(zhì)量的重要保障。新型的管理定量分析教學應加強SPSS、R、數(shù)據(jù)挖掘、機器學習等的學習,建立學科交叉的教學團隊,加強管理統(tǒng)計軟件和數(shù)據(jù)挖掘等訓練,注重理論教學和上機實踐的結合,培養(yǎng)學生應用分析工具進行實踐的能力。

4結語

管理定量分析課程是一類應用統(tǒng)計學、運籌學等理論和方法研究經(jīng)濟管理問題的系列應用性課程。大數(shù)據(jù)技術的迅猛發(fā)展對現(xiàn)有的管理定量分析課程教學帶來了極大的挑戰(zhàn)。本文以大數(shù)據(jù)背景下的管理定量分析課程教學模式為主線,首先,分析并總結現(xiàn)有的管理定量分析課程教學的“三多三少”的特點和不足;其次,結合大數(shù)據(jù)背景探討了新型的管理定量分析課程教學模式,提出了:(1)構建知識融合的課程設置;(2)探討案例驅(qū)動的教學模式;(3)建設學科交叉的教學團隊的新型管理管理定量分析課程教學模式,它融合了課程設置、教學模式和團隊建設,注重定量分析理論和應用的結合,有助于順應大數(shù)據(jù)時代對管理類專業(yè)學生的新要求,培養(yǎng)他們的數(shù)據(jù)驅(qū)動的量化分析和管理決策意識,增強其解決實際問題的能力,進而提升其職業(yè)競爭力。

參考文獻

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[4]李靜輝,王旭,程培峰等.管理定量方法課程教學目標的定位[J].測繪與空間地理信息,2011,34(2):1921.

篇7

關鍵詞:數(shù)據(jù)結構;知識點;課程體系;程序設計

中圖分類號:G642.41 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2015)27-0125-03

一、引言

《數(shù)據(jù)結構》一直被認為是計算機、信息管理與信息系統(tǒng)、電子商務等專業(yè)重要的基礎課程之一。該課程的知識涉及到多學科與多專業(yè),掌握該課程將對學生后續(xù)課程的學習起到重要的知識鏈接作用。數(shù)據(jù)結構課程的主要知識點包括:①線性表的順序存儲結構與鏈式存儲結構及對應算法;②棧的順序存儲與鏈式結構及對應算法;③隊列的順序存儲與鏈式結構及對應算法;④串的順序與鏈式存儲結構及對應算法;⑤數(shù)組和廣義表的存儲結構及對應算法;⑥樹和二叉樹的順序與鏈式存儲結構及對應算法;⑦查找方法;⑧排序方法等。為學好這門課程,必須依據(jù)課程體系,明確數(shù)據(jù)結構課程中的概念與術語,靈活運用這些知識點,以達到扎實掌握該課程難點的目的。

二、數(shù)據(jù)結構的先修后繼課程及知識體系結構

1.掌握數(shù)據(jù)結構課程的先修與后繼課程。以信息管理與信息系統(tǒng)專業(yè)課程體系為例,清晰了解和掌握與數(shù)據(jù)結構相關聯(lián)的先修與后繼課程(如圖1所示)。先修課程主要有:計算機信息處理概論、匯編語言程序設計、高級語言程序設計(C、C++、Java等)、計算機組成原理、離散數(shù)學、運籌學、圖論等。后續(xù)課程主要有:數(shù)據(jù)庫原理、信息系統(tǒng)開發(fā)方法、編譯原理、信息檢索、數(shù)據(jù)倉庫與數(shù)據(jù)挖掘、操作系統(tǒng)、信息集成技術及應用、電子商務與物流信息管理、大數(shù)據(jù)分析等相關課程。

2.數(shù)據(jù)結構課程實施框架體系的創(chuàng)新模式。圍繞如下頁圖2所示的數(shù)據(jù)結構課程實施框架體系的創(chuàng)新模式講授數(shù)據(jù)結構課程。明確數(shù)據(jù)結構課程的知識體系和主要知識點。該模式的優(yōu)勢在于:能夠使學生快速掌握數(shù)據(jù)結構的概念、術語,客觀世界問題對應在計算機外部的表示方式,在計算機內(nèi)部的存儲方式,以及如何對它們進行操作(運算);除此之外,還能夠嚴格按照數(shù)據(jù)結構課程的各個知識點進行梳理,清楚地歸納出數(shù)據(jù)結構與其他相關課程的關聯(lián)關系。

三、運用歸納總結方法對數(shù)據(jù)結構課程的知識點進行分類

以嚴蔚敏教授出版的數(shù)據(jù)結構經(jīng)典教材為例,將數(shù)據(jù)結構的知識點進行分類:第一類將第二章“線性表”、第三章“棧與隊列”、第四章“串”、第五章“廣義表”劃分為數(shù)據(jù)的線性結構部分;第二類將第六章“樹與二叉樹”、第七章“圖”劃分為數(shù)據(jù)的非線性結構部分。

將自然界的線性問題對應的數(shù)據(jù)結構實例例舉出來,形成數(shù)據(jù)結構問題的感性和直觀的認識;然后再由淺入深地掌握其相關的知識點。例如:①為使管理人員快速找到客戶相關信息,用計算機處理該業(yè)務應首先確定所使用的數(shù)據(jù)結構形式,如果希望將電話號碼作為關鍵字,姓名的拼音作為次關鍵字,那么,會容易地查找出“陳”性拼音順序排在“周”性之前的線性關系。②到銀行辦理業(yè)務對應的數(shù)據(jù)結構形式是隊列模式,即滿足“先來先服務,后來后服務”的服務規(guī)律。③對字符串進行存儲與處理時,其存儲結構具有緊湊和非緊湊形式,因此需按照形式的不同,進行分類處理后,再對其進行操作(如:插入、刪除、查找、模式串匹配等)。④到圖書館借書時,圖書管理員檢索的模式與圖書的存放形式有關。

與線性結構相比,非線性結構要復雜得多,即線性表的數(shù)據(jù)結構中數(shù)據(jù)元素的邏輯結構與物理結構之間存在一一對應的順序關系;而非線性的數(shù)據(jù)結構中數(shù)據(jù)元素的邏輯結構與物理結構之間不存在一一對應的順序關系,它們之間的順序是任意的,也就是說非線性的數(shù)據(jù)結構中數(shù)據(jù)元素之間不存在前驅(qū)和后繼的順序關系,為使初學者掌握其存儲結構對應的操作等相關知識點,必須將數(shù)據(jù)結構教科書中關于樹與圖的遍歷進行深入而細膩的講授。以二叉樹的遍歷問題為例,說明非線性結構應該著重講授的知識點與教學方式。一般遍歷某二叉樹的原則是:先確定樹根,然后按照樹的遞歸原則進行先序、中序和后序等遍歷,下圖3所示。從三種遍歷的序列可以看出,其每種遍歷的結果序列都有其唯一的前驅(qū)和后繼結點。這個規(guī)律說明一個道理:任何的非線性結構的結點元素都可以通過先確定遍歷的名稱,然后通過遍歷方便地對其進行訪問,比如:在前序遍歷的序列“-+a*b-cd/ef”仿照線性表的定義找出它們之間的前驅(qū)與后繼之間的關系;另外,同樣中序和后繼的遍歷結果也可以仿照線性表的定義找出它們之間的前驅(qū)與后繼之間的關系。同時,注意對學生發(fā)散性思維的培養(yǎng),可通過三種遍歷結果,進一步解釋難以理解的概念推理,推論一:若已知一棵二叉樹的前序序列和中序序列,則可以唯一地確定這棵二叉樹;推論二:若已知一棵二叉樹的后序序列和中序序列,則也可以唯一地確定這棵二叉樹。在講授該本課程知識點的同時,應考慮對后繼課程的鋪墊與銜接,上述三種遍歷結果,對后續(xù)《編譯原理》課程的前綴碼、中綴碼、后綴碼等概念的理解與掌握將起到重要作用。

四、運用靈活的教學方式講授難點章節(jié)

由于數(shù)據(jù)結構課程設計到多學科(專業(yè))知識點,因此,教與學的過程中,難免存在難點、“瓶頸”問題和難以理解的算法。為解決此問題,在教學中應注重選用具有代表性的例子,如:在第七章的許多工程類例子與運籌學的例子非常相似,因此,在講授此章節(jié)時,注重教材例子與運籌學學習的重點,但不同專業(yè)基礎課程的側(cè)重點不同。

1.非線性數(shù)據(jù)結構的講授方法。以第七章為例,該章的相關知識內(nèi)容有:圖論、數(shù)據(jù)的邏輯結構及其對應的物理結構、算法實現(xiàn)的技巧與方法、優(yōu)化問題、非線性問題的映射方法。主要存在如下難點:①非線性問題的邏輯表示方法。根據(jù)工程類例子的實際需求,找出該問題的邏輯表示方法是解決問題的核心。如:將符合多種方案選擇的工程類的工序問題(如:排課問題、具有先后時間次序的問題),運用有向圖的知識點將該問題表示清晰;應該標明該數(shù)據(jù)元素屬于鄰接表還是順序存儲形式。②非線性問題的物理表示方法。通過問題的邏輯表示方法可以將工程類的工序問題轉(zhuǎn)換成有向圖的存儲方式,然后再選擇圖的存儲結構,如:數(shù)組(順序)存儲、鄰接表(鏈式)存儲等方式。③如何編制實現(xiàn)解決非線性問題的算法(程序)。上述的邏輯結構確定了之后,再根據(jù)實際問題的要求進行實現(xiàn)程序的核心部分即算法的編制工作,當算法太復雜時,則先設計算法流程圖然后再編寫實現(xiàn)算法的程序。

2.非線性數(shù)據(jù)結構的上機實踐方法。最為有效的方法是選擇學生日常生活中與工程類算法處理流程相近的例子。如在拓撲排序的上機實踐選擇的題目是給某專業(yè)課程進行排序,這個例子的選課過程正好符合工程類工序(周期)施工排序的案例;設計報文或字符編碼時,按照第六章中的哈弗曼樹的存儲結構對報文進行編碼;選擇順序線性表的上機例子是在一張學生登記表中進行插入和刪除運算;選擇鏈式線性表的上機例子是在一張按照拼音順序進行插入和刪除運算的線性表。

五、閱讀程序的技巧與必備知識

數(shù)據(jù)結構的大量算法都要靠其對應的程序來驗證,那么,如何針對數(shù)據(jù)結構經(jīng)典算法來編程并且閱讀這些經(jīng)典的算法(程序)呢?這也是學好數(shù)據(jù)結構這門課程的關鍵。

1.讓學生通過閱讀程序,了解如何科學選取一個好的程序(算法)。由于程序是依靠“算法+數(shù)據(jù)結構”實現(xiàn)的,對一個實際問題來說,可以有不同的程序來實現(xiàn)。僅以一個簡單的例子說明,如:運用計算機進行n的平方計算,有3種方法:n的平方=n n;n的平方=1+3+…+2n-1;高級語言自帶的求平方函數(shù),如double pow(n,2)。上述算法一個采用乘法,一個采用加法,一個是高級語言自帶的,究竟哪種方法好呢?主要還是看其運算精度、算法的復雜度和空間復雜度等綜合指標。

2.讓學生通過閱讀程序,了解和掌握相關知識點。應補充程序設計分類的相關知識。程序包括:直接程序設計,條件控制的程序,循環(huán)控制的程序(計數(shù)器控制的循環(huán)結構程序的算法、條件控制的循環(huán)結構程序的算法、變量控制的循環(huán)結構程序的算法)。還應該向?qū)W生介紹算法轉(zhuǎn)換為運行程序的經(jīng)驗,如:數(shù)據(jù)的初始化如何處理;程序中的循環(huán)計數(shù)器與判斷條件以及檢驗結果如何檢驗;遞歸程序中的出口條件判斷問題;邏輯變量、精度、機器零、數(shù)值零、文本非結構化等歸一問題。

3.快速閱讀程序的必備知識。按照數(shù)據(jù)結構的課程要求,必須在讀懂經(jīng)典算法的基礎上,才能夠編制一個邏輯結構嚴謹?shù)某绦?。但是,在教學中發(fā)現(xiàn),有的學生學習方法不當,導致閱讀程序的能力低而不能系統(tǒng)掌握數(shù)據(jù)結構課程的知識點。為了解決這一“瓶頸”問題,在講授數(shù)據(jù)結構第一章緒論內(nèi)容中,增加了程序設計方法、編制算法流程圖的標準與規(guī)定、算法與程序的區(qū)分、如何選用大O來計算算法的時間復雜度和空間復雜度等知識點。遞歸程序的閱讀是數(shù)據(jù)結構中較難掌握的內(nèi)容。為讓學生順利閱讀遞歸程序,必須在閱讀遞歸算法之前,補充相關的知識,如:計算機原理“中斷”的概念;程序設計中的過程調(diào)用的步驟和閱讀方法;遞歸程序本身的特點,以及遞歸過程與一般過程的區(qū)別等。

六、小結

數(shù)據(jù)結構課程是計算機相關專業(yè)重要的基礎課程之一,但課程學習難度較大,為提高該課程的教學質(zhì)量和教學效果,本文梳理了數(shù)據(jù)結構的先修后繼課程,構建了課程的知識體系結構,提煉出數(shù)據(jù)結構知識點分類的線性與非線性兩條主線,強調(diào)將理論學習與工程實踐的有機結合,提出實現(xiàn)程序設計與具備閱讀程序的技巧是解決課程難點的重要手段。

參考文獻:

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[2]陳燕,等.數(shù)據(jù)結構[M].北京:科學出版社,2014.

篇8

本書較系統(tǒng)地介紹了非線性最優(yōu)化問題的基本理論和算法,以及主要算法的程序?qū)崿F(xiàn)。相較于其他多數(shù)優(yōu)化理論與算法方面的書籍與文獻,本書更加側(cè)重非線性優(yōu)化的實踐部分,強調(diào)操作性和實用性。本書首先給出優(yōu)化理論中一些核心的理論基礎:結合每章節(jié)的理論知識點,分別對該知識點在具體領域(包括信號處理,計算機視覺等)的應用實例展開討論。在此基礎上,給出非線性優(yōu)化領域基本的算法實現(xiàn)以及相關Matlab源碼。作者希望讀者通過本書的學習,能將優(yōu)化思想應用到實際項目中去。

本書共分12章:1.理論知識,介紹最優(yōu)化問題數(shù)學模型,向量和矩陣范數(shù),特征向量和特征值,基本的拓撲概念,函數(shù)的可微性等;2.無約束的優(yōu)化條件,包含全局優(yōu)化與局部優(yōu)化,矩陣分類,二階最優(yōu)條件,全局優(yōu)化條件,以及二次函數(shù);3.最小二乘法,介紹數(shù)據(jù)擬合,在此基礎上討論超定系統(tǒng)解的問題,正則化的最小二乘法,常見的去噪方法,以及非線性的最小二乘法;4.梯度方法,介紹目前優(yōu)化領域常用的最速下降法,GaussNewton法等梯度方法,在此基礎上,討論FermatWeber問題及梯度方法的收斂性問題;5.牛頓方法,包含純牛頓法,阻尼牛頓法以及Cholesky分解等方法;6.凸集合,介紹凸集定義,在此基礎上給出凸集的代數(shù)操作,凸包,凸錐以及凸集的相關拓撲性質(zhì);7.凸函數(shù),分別介紹凸函數(shù)的一階二階性質(zhì),凸函數(shù)的水平集,凸函數(shù)的連續(xù)性以及可微性等;8.凸優(yōu)化,介紹凸優(yōu)化的定義與操作,給出正交投影算子的應用實例;9.凸集上的優(yōu)化理論,介紹凸問題的平穩(wěn)性,改進的正交投影法,梯度投影法以及稀疏約束問題;10.線性約束問題的優(yōu)化條件,介紹分離以及對偶理論,KKT優(yōu)化條件,正交回歸等;11.KKT條件,包括不等式約束問題,等式約束問題,約束的最小二乘法,二階優(yōu)化條件,信賴域子問題,信賴域的基本結構,信賴域求解以及收斂性分析等;12.二元性,討論凸集下的強二元性問題。

本書既注重計算方法的實用性,又注意保持理論分析的嚴謹性,強調(diào)數(shù)值方法的思想和原理在計算機上的實現(xiàn)。本書要求讀者具備扎實的微積分、線性代數(shù)等相關數(shù)學基礎以及一定的Matlab程序設計方面的編程知識。本書可供數(shù)學與應用數(shù)學、信息與計算科學、計算數(shù)學、運籌學與控制論專業(yè)的研究生或高年級本科生參考與使用,亦可作為對最優(yōu)化理論與算法感興趣的教師及科技工作者的參考用書。

臧光明,碩士研究生

(中國科學院國家空間科學中心)

篇9

目前,我國13所民族院校中,基本上都開設了數(shù)學與應用數(shù)學、信息與計算科學、統(tǒng)計學或相關數(shù)學專業(yè)。由于數(shù)學學科基礎性較強,因此在專業(yè)基礎課的設置方面,民族院校與普通高校沒有本質(zhì)區(qū)別。然而,由于民族院校師生結構的特殊性及理工類專業(yè)設置的滯后性等原因,導致大部分學校在數(shù)學教學方面仍存在一些問題。民族院校是在人文學科的基礎上增設理工類學科的,除張大林提到的學生數(shù)學基礎較薄弱、教師教學方法較傳統(tǒng)等問題外,還存在專業(yè)課程的設置不合理、課程銜接不當、教師不能較好地把握因材施教原則等問題。隨著素質(zhì)教育理念的推廣,在大學數(shù)學教學中融入數(shù)學建模思想已普遍達成共識。然而,受師資力量和水平的限制,在大學數(shù)學教學中很難做到引進與專業(yè)相關的數(shù)學建模案例。當前大學數(shù)學教學基本分為文科類、經(jīng)濟管理類、理工科類和數(shù)學類幾個層次,為了便于同步教學,教師在教學過程中一般只從這幾個層次上加以區(qū)分。因此,結合人才培養(yǎng)目標、社會需求和專業(yè)特點開展教學是今后大學數(shù)學教學改革的一個方向。

何偉等在闡述關于民族院校數(shù)學教育的思考中提到,自然科學沒有民族性,但自然科學的掌握者有民族性,對其進行的教學可以有民族特點。因此,民族院校的數(shù)學教育可以結合民族特性開展。在完成基礎數(shù)學教學的基礎上,應以數(shù)學建模系列課程教學為載體,根據(jù)民族地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展對人才的需求,選擇有利于發(fā)展民族經(jīng)濟的教學內(nèi)容和人才培養(yǎng)模式,大力開展具有民族特性的數(shù)學教育。在教學過程中,重點培養(yǎng)學生把握民族地區(qū)發(fā)展的前景分析能力和項目開發(fā)能力。在地方民族院校中,應結合地方實際,針對民族旅游開發(fā)、民族工藝品設計、民族藥品研制過程中涉及的數(shù)學模型展開教學,探索合適的具有地方特色的創(chuàng)新性人才培養(yǎng)模式。

數(shù)學建模教學與競賽活動,是一項成功的高等教育改革實踐。從13所民族院校的人才培養(yǎng)方案中不難看出,隨著數(shù)學建模競賽活動影響力的擴大,各民族院校也加大了對數(shù)學建模與數(shù)學實驗系列課程的教學力度。然而,縱觀各民族院校數(shù)學與應用數(shù)學專業(yè)、信息與計算科學專業(yè)、統(tǒng)計學專業(yè)等數(shù)學相關專業(yè)的培養(yǎng)方案,不難發(fā)現(xiàn)其課程體系中與數(shù)學建模和數(shù)學實驗課相關的課程之間不能較好地銜接。因此,在公共課擠壓專業(yè)課學時的情況下,只有科學有效地開設數(shù)學建模系列課程,將擬開設的課程有機地銜接起來,才能讓學生系統(tǒng)地學習數(shù)學建模的思想和方法。綜合各高校課程設置情況與教學實踐,我們認為數(shù)學建模與數(shù)學實驗系列課程可以按下圖的關系加以銜接。另外,因為這一系列課程中均包含數(shù)學建模的思想和方法,所以在教學過程中可以將課程之間交叉的內(nèi)容著重放在一門課中展開,從而突破各門課程的學時限制。

例如,線性規(guī)劃、非線性規(guī)劃和動態(tài)規(guī)劃等優(yōu)化數(shù)學模型可以放在運籌學課程中進行教學,而在數(shù)學模型課程教學中不再重復這部分內(nèi)容。這種將數(shù)學模型課程中涉及的具體模型放到相關課程里進行教學,是將數(shù)學建模思想融入其他課程教學的最好體現(xiàn)。當然,教學的內(nèi)容除覆蓋基本知識點外,應結合專業(yè)特點展開。只有靈活選取有利于學生就業(yè)的內(nèi)容進行教學,才能讓學生學以致用。教學的形式應多樣化,可以開展專題講座,也可以引導學生從簡單課題入手,將實驗室交給學生,讓學生自己去思考、去實踐。

高等教育的發(fā)展趨勢更強調(diào)素質(zhì)教育,而強調(diào)學生學習活動的實踐性是素質(zhì)教育的內(nèi)涵之一,從實踐中獲得的經(jīng)驗與知識,更容易產(chǎn)生沉淀而成為人的素質(zhì)。應用數(shù)學知識分析和解決一些問題的實踐活動統(tǒng)稱為數(shù)學建?;顒?,它是一種小型的科研活動。通過參加這項活動,學生可以對科研活動的全過程有一個初步的了解,在科研的各個環(huán)節(jié)均可得到訓練,這些環(huán)節(jié)包括:分析和理解問題背景、收集相關信息、明確主攻目標、方案比較與抉擇、模型建立與求解、仿真檢驗與模型改進等。數(shù)學建?;顒幼鳛槿珖咝R?guī)模最大的課外科技活動,它可以拓寬學生的知識面,培養(yǎng)和提高學生運用所學的數(shù)學知識和其他各專業(yè)知識解決實際問題的綜合能力。

篇10

關鍵詞:四川大學錦城學院;工業(yè)工程;課程體系;相關性;期末成績

0引言

課程的實踐與理論探索是大學教育活動的主要行為,是大學質(zhì)量與水平、能力與活力的標志[2];所以高校專業(yè)的課程體系設置是高校教學非常重要的環(huán)節(jié)。課程設置是指學校對各類專業(yè)各種課程的學習目標、學習內(nèi)容和學習要求的設立和安排。因此對課程設置的相關性、合理性進行分析有利于教學質(zhì)量的改善。當前我國高校的課程設置都有嚴格的要求,設立了培養(yǎng)的預期。對預期效果的評價,需要一個比較合適的體系指標。一方面是對學生的學習情況進行評價,更重要的是對具體的專業(yè)和具體的課程進行評價。有利于教師對課程的完善,學校對課程體系的完善。文章嘗試通過數(shù)據(jù)挖掘和統(tǒng)計分析的方式,通過期末成績來分析四川大學錦城學院工商管理學院工業(yè)工程專業(yè)的課程體系設置是否合理,能否達到教學預期進行研究和探討。并提出未來對本專業(yè)課程體系設計的一些建議。

1相關性分析

1.1相關性分析前提條件四川大學錦城學院工業(yè)工程專業(yè)為理工科,以四川大學錦城學院工商管理學院2013級工業(yè)工程的學生為研究總體,他們已經(jīng)完成大學的所有專業(yè)課程,并通過期末考試,成績得到了體現(xiàn)。對相關性研究課程的選擇,筆者認為課程的綜合成績是體現(xiàn)學生對課程掌握情況最典型的評價方式。綜合成績由平時成績和期末考試成績組成。而期末成績與平時成績一般應呈正相關趨勢,它表明了平時考核成績好,期末考試成績應該也較好的規(guī)律[3]。李愛鳳、陳啟買在《基于數(shù)據(jù)挖掘技術的課程相關性模式研究與實現(xiàn)》中提到針對產(chǎn)生的大量規(guī)則提出了適當?shù)募s束條件來剔除用戶不感興趣的關聯(lián)規(guī)則,從而為學分制體系下的學生選課提供指導以及為今后的教學課程設置提供參考[4]。因此我們剔除了與期末成績有相同數(shù)據(jù)性質(zhì)的平時成績;剔除專業(yè)實踐類課程,因為這類課程大部分以五級制(優(yōu)、良、中、及格和不及格)打分,不利于統(tǒng)計分析;剔除公共基礎課程因為體現(xiàn)不出專業(yè)性的差異。只保留能夠體現(xiàn)專業(yè)差異性和有較強課程鏈的專業(yè)基礎課程和專業(yè)課程。1.2線性回歸方程和擬合優(yōu)度判定系數(shù)成績數(shù)據(jù)線性驗證。線性相關性進行分析和判斷的首要條件要求是所分析的變量需要是線性的。而判定變量的分布狀況是否線性,需要進行擬合度分析,通過判定系數(shù)來呈現(xiàn)。以工程經(jīng)濟學為例:對學生成績進行線性回歸得到回歸方程:Y=1.15X+55.1,擬合優(yōu)度值R2=0.93。符合相關性分析的要求。通過SPSS計算出部分課程的線性回歸模型并進行擬合優(yōu)度分析1.3預期結果假設高校在設置專業(yè)的相關課程時會預先設計好課程以起到承上啟下的作用。每一門專業(yè)課程都會有相關的基礎理論課程和后續(xù)的進階課程。因此從學校設計的工業(yè)工程的課程中,我們應該判斷出,如果要學好生產(chǎn)計劃與控制,需要學好管理運籌學和線性代數(shù)。那么反過來我們認為,線性代數(shù)、管理運籌學和生產(chǎn)計劃與控制這三門課程的成績應該呈現(xiàn)出正相關的形式。我們通過與相關專業(yè)的老師進行溝通,得到以下預期有較強(R>0.5)正相關關系的課程鏈:概率與統(tǒng)計->統(tǒng)計學->質(zhì)量控制與可靠性。管理經(jīng)濟學->工程經(jīng)濟學->精益管理及成本控制。線性代數(shù)->管理運籌學->生產(chǎn)計劃與控制。管理運籌學->系統(tǒng)工程->設施規(guī)劃與物流分析。1.4結果分析,除了《現(xiàn)代工程制圖》和《先進制造系統(tǒng)》的擬合優(yōu)度系數(shù)不高,其余的課程成績的線性回歸模型的擬合優(yōu)度都符合進行相關性分析的條件

2基于相關性分析結果得到的一些結論

一方面由結果可以看出,有一些較強的相關性的課程(R>0.8),在實際情況中,課程本身并沒有太大的相關性,沒有承上啟下的關聯(lián),對專業(yè)核心課程學習沒有體現(xiàn)出支持作用。另一方面由表4可以看出,有一部分課程預期有較強相關性,但通過spss分析后發(fā)現(xiàn)實際相關性較弱,符合錢吳永在《工業(yè)工程課程體系設置優(yōu)化研究》分析中提到的部分專業(yè)課程群、專業(yè)課程之間的開設順序和銜接存在不足[5]。除以上問題外,其余的課程設計基本都較符合要求。從期末成績的數(shù)據(jù)來看,課程的設計和課程的內(nèi)容大都能夠達到難度逐漸深入、內(nèi)容較好銜接的效果。

3結語

通過對原始成績數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)挖掘與統(tǒng)計分析,我們能看出工業(yè)工程專業(yè)在以下幾方面還存在問題:一是部分課程對整體課程體系脫節(jié),沒有相關后續(xù)銜接課程。二是部分相關系數(shù)較大的課程,其實際課程本無任何相關性,而預期有較大相關性的課程其相關系數(shù)偏低。三是對預期有相關性的課程鏈,部分課程的銜接性體現(xiàn)不突出。由于存在以上三點問題,提出以下四點建議。1)對于課程體系嚴重脫節(jié)的課程,要么將課程刪除,要么增加與后續(xù)課程有銜接內(nèi)容,或者在后續(xù)課程中增加能運用到本課程的知識點或技能。2)對相關系數(shù)較高卻課程相關性不大的課程進行深入研究,嘗試找出原因。3)對于有預期相關性的課程鏈進行深入分析,對相關性較差的課程進行完善,增加銜接內(nèi)容。本次研究給教學改革提出了一個較好思路的新的嘗試方向,僅僅通過學生的原始成績就能分析出部分有參考價值的信息,分析學生的期末總評成績,就能鑒別出學生是否達到了教學的基本要求,是否具備了學習下一階段教學內(nèi)容的必要基礎,更主要的是它還具有教學反饋作用[6];同時對于符合預期相關系數(shù)強度的課程鏈,可試圖進一步探索專業(yè)課程學習成績優(yōu)秀的學生的優(yōu)秀學習習慣。但是還有很多方面的影響考慮的不完善,比如課程內(nèi)容的影響、老師考評學生成績的影響、分析過程還太過表面等。在后續(xù)的研究中會逐步的深入。

參考文獻:

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