基于工具软件的物流运筹学教学改革

于显威

（辽宁水利职业学院，辽宁　沈阳　110122）



基于工具软件的物流运筹学教学改革

于显威

（辽宁水利职业学院，辽宁沈阳110122）

物流运筹学是物流管理专业的核心课程，由于其内容侧重于数学方法，在高职教学中存在很大的困难。提出了基于工具软件的教学改革方法，教学内容、教学标准和要求都做出相应的调整，从而回避了基本的教学矛盾，解决了教学中的问题，同时无损于物流运筹学课程的价值和地位。

工具软件；物流运筹学；教学改革

1　引言

高职物流教育，不仅要培养面向建设、生产、管理和服务一线所需要的实用型人才，而且要培养具有较为科学、完整、宽厚、扎实的专业知识，能够在实践中不断地发展自己的人才。物流运筹学作为物流管理专业人才所必须掌握的一门重要专业课程，对培养学生的应用意识、锻炼学生的应用能力、实现自我发展，有着非常重要而独特的作用。在物流管理专业的课程体系中，运筹学具有重要的地位，其中所提供的思想、方法，如线性规划、对偶问题与灵敏度分析、运输问题、整数规划、图论、决策分析等，在许多后续课程中都有应用和体现，可以说是物流管理专业的灵魂课程。

运筹学也是一门理论性很强，集严密的逻辑思维繁琐的计算及严谨的理论推导于一体的学科，这一点，对于应用型本科院校以及高职高专的物流专业学习者而言，具有较大的难度，导致学生对运筹学的有一种畏惧感和排斥感，从而间接影响其后续专业课的学习。

本文在分析运筹学教学难点的基础上，提出并运用基于工具软件的教学改革方案，通过教学活动和考查考核学生的学习，实证性地说明这一教学改革方法取得了较好的教学效果。

2　物流运筹学教学中面临的主要问题

2.1高职学生数学基础较为薄弱

运筹学依赖数学，它广泛应用现有的科学技术知识和数学方法，解决实际中提出的专门问题，为决策者选择最优决策提供定量依据。它强调以量化为主，必然要用到数学，其问题的描述和表达形式，即把问题中的可控变量、参数和目标与约束之间的关系用一定的模型表示出来，通常是使用数学模型；对数学模型的求解也是使用各种数学方法进行求解，如单纯形法就是在线性代数的基础上提出的，非线性规划中很重要的一项内容也是使用微积分的知识。运筹学侧重于数学方法，比较枯燥，不容易被理解和掌握，需要探索易于学生学习的教学方法。

近年高校的招生规模不断扩大，导致应用型本科和高职高专的学生群体，位于生源整体的中下部，学生质量呈不断下降的趋势，许多高职学生不具备上普通大学所需的计算能力、抽象思维能力、表达能力和推理能力（戴士弘）。所招到的普通高中生数学基础也相对薄弱，很多学生认为学习数学这类课程难度很大，对学习数学有很大的恐惧感和排斥心理，导致物流运筹学的教学难度加大。许多学生对理解运筹学的概念、思维过程、解决问题的数学方法都有一定的困难。而且，这部分学生注意力集中的时间较短，对于繁复、细密的计算过程难以专注，导致的现象是，一种解决问题的方法没有演示完整，学生就已经丧失学习的信心。从教学实践来看，运筹学线性规划的数学模型需要讲解很多学时，而图解法成为学生学习状况分化的第一个分水岭，而后的单纯形法进一步成为第二次分野，许多学生在线性规划这一运筹学的初级方法阶段学习就难以为继了。

2.2课程的应用性受到限制

物流管理包括三个方面的内容：即对物流活动中各项要素的管理，包括运输、储存等环节的管理；对物流系统各构成要素的管理，即对其中人、财、物、设备、方法和信息等六大要素的管理；对物流活动中具体职能的管理，主要包括物流计划、质量、技术、经济等职能的管理等，这三方面内容的管理，使得现代物流管理必需建立在运筹学的基础之上。

在教学中，由于学生数学基础薄弱，教学难度较大，教师往往只好回到基本的原点—概念上，以概念为重点，辅助一些简单的练习，帮助学生理解。并认为，这样既降低了难度，又使学生更容易接受相关知识，可以实现以够用为度的教学目标。但是，学生经过这样的培养，实际上没有获得什么能力，也根本无法运用这一工具来分析解决物流专业管理中的问题。

2.3内容的完整性受到破坏

高职教学中的基础类课程教学以满足高职院校工科类各专业的现实需要为目标，教学内容上贯彻“必需、够用”的尺度。从本质上说，这一思路是以降低难度为手段的，如一些物流运筹学教材中，将线性规划的灵敏度分析这一较难的内容删除，将依赖于数学模型的存贮论也删除，而这些内容对于物流管理专业而言，是至关重要的。这样的做法，直接导致传统运筹学知识的完整性破坏，进而导致课程的应用性受到限制。

3　教学改革的思路与教学设计

3.1思路与方法

以物流管理实践为导向的教学方法，应该强调理论联系实际，解决实际问题，让学生把更多的时间和精力用在解决物流实际问题上，而不是纠结在计算方法上。

运筹学中基本问题包括线性规划、目标规划、整数规划、灵敏度分析、指派问题、运输问题等，都是来源于管理实践的问题，特征鲜明，类别清晰，便于判断是什么类型的问题，无论哪个层次的学习者，都能区分出基本问题的所属类别。因此，物流运筹学的教学，在强调理论和实践的关联上，具有很好的天然优势，在教学中，以问题的数学描述作为重点，也便于实现教学目标。

吴文俊先生说，“在产业革命的进程中，各类机器不断问世，逐步实现着体力劳动的机械化。这已延续了数百年。伴随着这一过程，自然科学获得了巨大进步，数学科学取得了现代数学的伟大发现。如今，人类社会正步入信息革命时代。计算机的功能不断增强，人类社会开始逐步实现脑力劳动的机械化。数学研究是典型的脑力劳动，具有论证严谨、表述明确等优点，理应率先实现机械化。”物流运筹学是运筹学在物流管理中的应用，应该首先考虑使用计算机软件，解决相应的问题。运筹学的实用软件主要选用LINDO（Linear，INteractive，and Discrete Optimizer）、winQSB（Quantitative Systems for Business）两款，前者是一个解决二次线性整数规划问题的方便而强大的实用工具，后者是一种教学软件，对于非大型的问题一般都能计算，较小的问题还能演示中间的计算过程。

因此，根据课程内容的特征，基于实现运筹学机械化的思想，我们提出了使用工具软件来开展运筹学教学的教学改革方案，并将课程的教学目标定位于以技能目标—使用工具软件解决运筹学问题为主，教学中强调模型的类型化特征，和计算结果的解释和说明，不以运用数学方法解决问题为重点，而是以使用工具软件解决问题作为基本的教学要求和标准。

2013年在辽宁水利职业学院物流管理专业2012级2个班级共84人，使用LINDO开展教学；2014年在物流管理2013级2个班级共87人，使用winQSB开展教学；2015年对相关内容进行最后的整理与完善。

3.2教学设计

对《现代物流运筹学》（沈家骅）教材中的案例进行筛选，保留直观清晰、专业相关性强的案例和问题作为教学内容，讲解的例题、思考题、作业题，均与物流管理专业密切相关。在要求直观清晰、典型性强、专业相关性好的同时，也注重了素材的趣味性，学生也会觉得能够学以致用，学习兴趣也由此提升。

在确定内容的基础上，开展内容组织设计，每个问题都按照“基本问题，问题的数学描述，问题的直观解法，问题的工具解法”四项子内容展开，逻辑清晰简练。同时，为了满足不同学生的需求，也是为了保持内容逻辑上的完整，将传统的解法作为工具解法的理论基础，呈现在教学中。

3.3教学实施设计

教学实施采取如下的方案：课堂教学在计算机室进行，采用ppt课堂讲授后学生自行上机实践，使用LINDO或者winQSB求解运筹学问题。以整数规划中的分支定界法为例，教学目标分为三个层面，知识目标定位于理解分支和剪枝的思路，技能目标定位于使用工具软件分步求解和一步求解。具体实施过程见表1。

表1　教学实施设计（以分支定界为例）

从上述教学实施过程可以看出，学生使用软件求解，如同使用计算器一样，较为轻松地得到各个子问题的答案，参与到整个教学过程中，大大提高学生的参与度，充分体现高等职业教育以学生为主体的教学设计思路。在教学过程中，不同的学生可以有不同的学习目标，学习较好、有较高要求的，可独立完成分支过程和求解过程，学习能力稍差、目标定位较低的学生，也可利用工具软件得到正确结果。

3.4考核设计

以期末理论考试、期末上机考试两个环节为考查节点，将两种考试成绩作为配对实验样本，进行结果的对比分析，检验两种教学方法的效果。考查时，以同一个年级两个班级交叉进行理论考试和上机考试，题目难度相同、类型相同，但数据不同，保证相互独立。考试采取了两个班级同时交叉进行的形式，即1班先进行理论考试，然后进行上机考试；2班先上机考试，然后进行理论考试，防止理论考试对上机考试产生影响，或者上机考试对理论考试产生影响。对获得的两种考试数据，采用SPSS16.0作为工具，进行相关统计分析。

4　教学改革效果评价与检验

4.1激发了学习运筹学的兴趣

将课程目标定位从运用数学知识解决问题，转变为使用工具软件解决问题，虽然对解决问题的逻辑过程不甚了解。但是，可以回避应用型本科和高职学生数学基础薄弱、逻辑思维能力不强的弱点，避免教学中学生产生畏难情绪、学习积极性下降的现象；教学内容与专业课程和专业内容密切相关，让学生感觉到这门课程的实用价值，进而能够变被动学习为主动学习，积极探索使用工具解决问题，提高对本门课程的学习兴趣。

4.2改善了课堂教学状态

教学实践告诉我们，学生学习效果如何，教学成功与否，在很大程度上取决于教师如何更加科学地利用课堂时间，提高课堂效率。在有效的时间内，利用学生的注意力，有效传递信息，使课堂教学效率大大提高。以整数规划中的分支定界法为例，若采用传统的教学方式，让学生或者老师带领学生一起采用单纯形法，90分钟讲不完；采用图解法，90分钟可以讲完，但是，学生对于剪枝理解困难，长时间、反复判断解的上界和下界，学生注意力和能力都无法达到。而实施教学改革后，采用工具解法，学生自己都可以分成几步自行完成。其他如影子价格的计算、参数规划、运输问题中产销不平衡问题、指派问题向线性规划的转化、运输问题的闭回路调整等运筹学中较为复杂和计算繁琐的问题，都可以使用工具较为快速的解决。在教学过程中，学生由于亲自动手操作，积极参与教学的整个过程，因此更容易对实验结果、产生结果的原因、新的知识以及新的方法等产生强烈的好奇心。通过对问题全过程的参与和自我尝试，增强学好运筹学的信心，大大地改善了课堂教学的状况，也有利于学生分析问题、解决问题的能力的真正提高。教学效率的提高，课堂教学状态的改善，可以充分保证运筹学教学内容的完整性。

4.3提高了学生成绩

采取上机考试，考查的是学生使用工具软件解决问题的能力，以教学的技能目标为主；采取理论考试，考查的是学生运用数学的方法解决问题的能力，以教学的知识目标为主。将两个年级的理考和机考成绩分别进行相关性检验，2013级两个班级的相关系数为0.216（sig.= 0.049），2014级两个班级的相关系数为0.207（sig.= 0.047），均不能说明理论考试成绩高上机成绩也会高，因此，可以排除考试的顺序对考试成绩有影响。

对理论考试成绩和上机考试成绩进行配对T检验结果见表2。

表2　两个年级的机考与理考配对检验表

从表2可以看出，2012级的84名学生，机考成绩83.04，变差为12.515；理论考试成绩为71.19，变差为16.974。2013级的87名学生，机考成绩79.38，变差为14.587；理论考试成绩为62.41，变差为21.626。上机考试成绩比理论考试分别高出12分和17分，明显效果较好。配对试验T检验结果表明，两种教学方法的差异在95%水平上显著。

5　结论

运筹学教学从讲授以数理逻辑过程解决问题为核心，转变为以运用工具软件解决问题为核心，避开了应用型本科和高职学生能力之所短，采用弱化逻辑推理和数学运算的教学方法，仅强调模型的建立和计算结果的解释和说明，使学生从繁重的脑力劳动中解放出来，让学生可以轻轻松松学习，较为彻底地改变了运筹学教学的面貌。将较为复杂的运筹学问题，交给相应的工具软件如Lindo、Matlab、spss、excel等来完成，形成教学内容面向问题的简明逻辑结构，可以提高教学效率；可以提高学生学习兴趣，改变学生在物流运筹学课上的学习状态，提高个体成绩，提高及格率。较为复杂的问题，也可以使用工具解决，较好地保持了课程内容的完整性和应用性。使用这一工具，也可以改变其它课程中的难解问题，使多门专业课程变得轻松。不同的学习者可以有不同的要求和目标，便于开展“分目标、分层次”教学，便于“翻转课堂”。

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Teaching Reform of Logistics Operations Course Based on Instrumental Software

Yu Xianwei
（Liaoning Water Conservancy Vocational College， Shenyang 110122， China）

Logistics Operations is the core course to the logistics management specialty， yet since it emphasizes mathematical methods，it poses a great challenge for the vocational colleges. In this paper， based on the instrumental software， we proposed to adjust the teachingmethod， content， standard and requirement of the course so as to avoid the fundamental conflict in the teaching and learning of the course andmeanwhile retain the value and significance of the course to the specialty.

instrumental software； Logistics Operations； teaching reform

G423.07

A

1005-152X（2016）07-0188-04

10.3969/j.issn.1005-152X.2016.07.042

2016-04-05

于显威（1968-），生态环境工程博士，副教授，研究方向：农业水土工程、园林技术、教育教学管理与评价及相关专业的教学与科研工作。