基于应用型人才培养的《运筹学》实验课程教学改革研究

摘 要：分析了数学专业《运筹学》实验教学中存在的不足，提出改革传统的演示型和验证型的实验模式，建立以学生自行设计实验方案、编写改进程序、分析实验数据为主，教师辅导为辅的教学模式，为《运筹学》实验课程的教学改革提供參考。

关键词：运筹学；实验教学改革；应用型人才培养

随着经济的发展和科技的进步，应用型人才的培养受到越来越多的关注。邵阳学院是一所地方性本科院校，《运筹学》是我校数学与应用数学专业的专业必修课，具有多学科交叉和应用性强的特点，该课程的开设符合我校应用型人才培养目标的设定。运筹学实验将理论知识、数学建模及软件应用三者合而为一，能促使学生加深对书本知识的理解，培养学生应用运筹学知识构建优化决策模型、熟练使用软件求解模型来解决具体问题的实践能力。传统的运筹学教学，或缺乏实验教学这一重要环节，或在实验教学中不注重培养学生的应用能力和创新能力，违背了应用型本科院校的教学宗旨。因此，怎样按应用型人才培养目标不断更新实验教学内容，改革实验教学手段已成为运筹学教学亟待解决的重要课题。

一、运筹学实验教学目的及要求

数学与应用数学专业的运筹学实验教学目的是：使学生加深对运筹学基本理论和基本方法的理解，从实际问题出发，运用所学运筹学知识建立数学模型，借助计算机，通过亲自设计实验方案、编写运算程序和分析实验数据，培养学生解决具体问题的能力；通过实验探索、发现事物规律，调动学生的学习自主性，激发学生的创新意识，从而达到提高学生综合素质的目的。教学要求如下：（1）应保证实验方案运用的理论是正确的，在此基础上编写运算程序，教师应指导学生分析实际问题，对学生自己建立数学模型及设计实验方案提供一定帮助，确保学生解决问题思路正确的；（2）要求学生必须掌握最优化理论知识，具有系统优化的思想，熟悉常用的运筹学软件。（3）运筹学是一门实用性很强的学科，随着新问题的出现，教材内容在不断更新，因此实验教学内容也要根据所使用的教材不断做出修改，以适应社会需求。如果条件允许，可适当安排一些见习课程，结合企业管理中的一些问题来设计实验教学内容。

二、教学中的问题与不足

（一）教学未遵循实用性原则

教师在教学中侧重于对理论知识进行验证，因此实验类型单一，通常教师按照课后题目或者现成的实验题目布置好实验内容，设计好实验步骤，学生则按部就班地按照已有的数学模型输入程序得到最优结果。实验课成为编程课，学生没有体验到根据实际生活中的案例自行设计实验方案并给出最优决策的过程，难以提高学生的思维能力和应用能力。此外，教师多是数学专业出身，本身缺乏相关的工程技术和管理知识，很难做到将运筹学理论和不同专业背景结合起来采用适当的案例教学，因此造成运筹学实验与学生的专业知识脱节，不能为解决专业问题服务。

（二）实验手段欠缺科学性

实验教学手段和教师辅导方式趋于单一化。实验教学以教师讲解和示范为主，学生各自依据教师规定的内容与设定的方案按部就班进行实验。整个过程只是填鸭式地教学，学生欠缺自主思考，师生欠缺交流互动，导致实验工作量太小，学生的学习目的不明确，实验积极性不高，思维能力和设计能力得不到锻炼，严重影响运筹学的教学效果。

（三）考核方式单一化

由于受目前实验内容和手段的限制，实验求解结果和报告难以客观、全面地反映实验过程，因此将其列为考核指标这一操作具有局限性。大多数教师采取的考核方式是建立实验试题库，由学生抽题编程求解，但是这种考试的内容和形式不能全面综合地评价学生在实验中运用运筹学知识解决实际问题的水平，并且对实验教学效果的考核没有什么价值和参考意义。

三、运筹学实验课程优化改革

针对目前运筹学实验教学的现状，近年来我校数学与应用数学专业积极探索教学改革途径，为此做了大量有益工作并积累了一些经验。

（一）修改教学内容，改善实验条件

依据运筹学理论课程的教材内容，参考其它院校开设的运筹学实验项目，结合企业中的生产管理等实际问题甄选以实用性较强的具体问题为背景的实验内容。根据往届学生反馈的试验教学效果和教研室研讨经验，最终确定综合性实验题目与内容，制定《运筹学实验教学大纲》与《运筹学实验指导书》，为提高实验课程的教学效果打下良好基础。此外，数学与应用数学专业加大对实验室的建设投入，目前所使用的实验室是新建设的数学建模实验室，实验室有120台电脑，配备了常用的数学软件，如Matlab、Mathematica、Maple、Lingo、Spss等，方便运筹学实验课程的建模和编程，实验室配有专门的实验教学人员，在实验中可随时指导学生完成实验项目。

（二）更新教学手段，完善评价方式

（1）加强软件基本功的训练。运筹学实验教学的基础环节就是培养和提高学生的软件编程能力。在实践教学中，授课教师应注重培养学生使用LINGO、MATLAB等软件求解数学模型的能力，把书本上常用的算法通过编程加以实现，让学生进行大量的操作训练，熟悉使用软件工具，以便很快切入到实际问题的建模及应用上，对于一些计算机技术较强的学生，要注重鼓励他们在编程求解上不拘泥于课本上的算法和思维，努力尝试新方法，开拓新思路，自己设计一些新算法，提升建模、计算及应用的能力。

（2）实行分组合作的实验形式。在运筹学实验中实行分组共同完成实验项目的形式，以学生为中心，由他们主导学习与实验过程。由授课教师分组，每组指定一名组长。小组各成员在组长的分配下结合给定的实际问题，从方案设计、程序编写、数据分析等各个方面进行讨论协作，共同完成实验报告。教师在其中所起的作用是督促辅导，指出实验环节的错误并引导学生纠正，协助各小组顺利完成实验项目。分组合作实验形式可以培养学生的表达沟通能力和团队合作意识，既能让学生在各自的任务中培养独立解决问题的能力，又能激发学生通过协作讨论做出最优决策的创新思维。

（3）采用案例式教学。案例教学是培养学生创新思维和应用能力的重要手段，实验项目要有直接的应用背景，尽量选择生活中学生感兴趣的案例，如资源配置、生产贮存、最短路等问题，这些问题与应用数学专业相近，更能激发数学专业学生的学习兴趣。教师于实验课前先讲解相关的算法原理及步骤，让学生熟悉运筹学方法的适用方向，实验中由让学生分工合作自己动手建模，设计实验思路与编程，通过讨论获得最优解决方案，更能培养他们解决问题的能力，教学效果会有明显提升。

（4）完善评价手段。对考核方式改革，由过去单一的机试变成上机考试与课程设计论文等相结合的综合评价，由注重实验结果逐步向注重实验过程转变。考核时注重对学生实验过程中建模思想的创新性、编程实现的效率以及分工合作的完成质量作出合理的评价。

（三）创造多种条件，巩固教学效果

建立软件学习辅导资料，在实验之前供学生查阅自学，便于帮助编程基本功不扎实的学生打好实验基础。加强网上资源建设，实现网络交互教学。将实验教学大纲、实践教学指导书和教学案例集上传空间，供学生自由浏览和下载，并实现内容动态更新，大大方便了教师辅导和学生自学，提高了教学效率。

四、结语

运筹学实验是运筹学理论课程的重要补充，在实验教学中应注重教学手段的更新，培养学生构建优化模型、熟练使用软件求解模型来解决具体问题的实践能力。只有顺应时代需要，不断对实验教学的内容与方法进行积极改革与实践，才能达到培养应用型人才的目标。

参考文献：

[1]苗华，李红梅，黄继平.运筹学实验课程教学思路探讨[J].重庆科技学院学报（社会科学版），2017（3）：112-114.

[2]王建玲，赖红波.“运筹学”实验教学方法研究[J].中国电力教育，2012（8）：105-106.

[3]常浩娟，吴琼，刘波.《运筹学》实验教学探讨[J].科技视界，2015（1）：202.

作者简介：刘莹（1980-），女，硕士，邵阳学院理学系教师，讲师，研究方向为概率论。