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“互联网+”背景和卓越人才培养模式下管理运筹学课程教学改革探析

2020-01-19孙嘉轶姚锋敏

黑龙江教育学院学报 2020年8期
关键词:运筹学建模案例

孙嘉轶,魏 玲,姚锋敏

(哈尔滨理工大学 经济与管理学院,哈尔滨 150080)

引言

自“二战”结束以后运筹学作为一门新兴交叉学科快速发展起来。由于运筹学的实践属性,运筹学的思想和方法近年来被广泛应用于社会各个方面,促使运筹学在应用的广度和研究的深度方面都得到了长足的发展。运筹学作为管理类专业课程体系中一门十分重要的基础课程,肩负着用数学方法解决管理问题的重任,科学的决策也使得管理类科学的研究更具深度[1]。运筹学作为管理类专业的核心课程,其课堂教学的探索与实践已经取得了一定的成果,但仍存在一些亟待解决的问题。比如,教学模式仍然以教师讲授为主,学生被动理解知识;教学内容多,但教学学时不够;模型驱动为主导,与实践问题结合不够深入;学生觉得学习难度大、学习热情低等问题[2]。卓越人才培养模式强调人才的培养应具备以下特点:基础扎实、知识面宽、人格健全、实践能力强、创新创业意识高,注重学生应用性、行业性的培养。为了适应21世纪对“卓越型应用型”人才的需求,在“互联网+”背景下,运筹学教学如何在新的教学环境下,适应卓越人才培养目标不断优化课程体系、转变传统的教学模式、激发学生的学习热情、培养学生解决实际问题的能力,这些都急需改革和探索。

自2015年“互联网+”概念首次出现在政府工作报告中,并作为一项重要的国家发展战略,互联网开始与很多传统行业融合,在催生了很多行业的同时,传统行业也因互联网的加入焕发出新的生机。“互联网+教育”作为其中的一员,也需走到改革创新的路上,以顺应时代的变化。互联网的加入,使得传统教学模式被极大丰富,以个人电脑和手机等随身设备作为载体出现的移动端教育平台,以及新型课堂等教学模式[3],都对传统教育提出了挑战,也为传统教育的改革指明了方向。

本研究将“互联网+”与管理运筹学的课程教学融合在一起,使得学生符合卓越人才的培养目标,主动学习,善于实践,为管理类其他课程的教学过程探索新的思路和方向。

一、管理类专业运筹学教学现状

(一)教学内容过于理论化,缺乏实践教学

运筹学的学科属性为应用型的基础课程,旨在通过学习让学生应用数学方法做科学的决策,比如寻找最优方案或最优路径。但是,由于学时、教学手段等限制,使得很多高校教师仍把运筹学当作数学课程讲授,弱化了其实践属性。目前,管理运筹学的教学设计仍停留在以教材为依托,教学大纲为依据,以概念和原理等理论层面为教学重点,以教师的讲授为主的教学方式。通过学习,学生虽然可以按照课堂教学内容进行建模及求解,但无法与实际问题相结合,更不用说主动转化实际问题为运筹学可以解决的数学问题。遇到实际问题,不能用所学指导实践,没有达到教学的基本目标,更不用说达到卓越人才培养模式的培养目标了。另一方面,还存在教学过程中很少涉及到相关计算软件的应用,进一步限制了学生解决实际问题能力的提高[4]。

(二)教学形式及教学理念落后

由于近年来运筹学的发展已处于成熟阶段,使得运筹学的知识体系相对比较成熟。因此,在运筹学的课堂上,仍以教师的“一言堂”为主,即以授课教师的讲授为主,缺少互动,学生被动学习,学生的学习过程缺少兴趣,不能自主学习,难以发现实践中的问题,更难以将所学应用到实践中,缺乏学习动力及创新能力。同时,大部分高校中所使用的管理运筹学的教材雷同,虽然经典,但缺少与时俱进的新鲜内容,不能燃起学生的学习兴趣,也不能体现运筹学的最新应用领域。总之,现阶段运筹学的教学进程中,教学形式和教学理念都相对落后,不能适应时代的发展,更难以达到卓越人才培养模式的要求。

(三)课程考核方式单一

很多高校对于运筹学教学效果的考核,仍停留在期末考试的形式上,或者采用平时成绩和期末考试综合考核的办法[1]。此种传统的考核方法可以在一定程度上体现出学生对于所学内容的掌握情况,但并不能完全体现出对于教学内容的实践性和创新性的相关考核,不能体现运筹学的学科特点及要求,也不能达到对学生真实学习成效考核的效果。因此,运筹学课程的考核方式也亟待改进。

二、运筹学教学改革的思路

(一)深挖教学内容,强化应用属性

运筹学的学科特点鲜明。一是运筹学从系统角度出发,以整体最优化为目的,寻找解决问题的最优方案,并付诸实践;二是运筹学作为一个交叉学科,需应用多学科的知识,如管理学、经济学、计算机科学及数学等。且运筹学是解决实际问题的一种方法或者算法,是针对具体的问题而言的。三是运筹学是以实际问题为研究对象,利用数学方法达到对系统进行最优化的目的。运筹学的核心是为实际问题进行科学的决策时提供理论支持,实践性是其本质。

从运筹学的学科特点出发,更新教学内容,把握教学重点。授课教师在授课过程中应时刻注意理论教材与实践的联系,比如设计相关案例,通过对具有应用性的案例的分析,让学生掌握从实际问题中提炼数学问题,进而经过问题分析、建立正确的数学模型,然后运用所学的理论知识对数学模型进行求解的全过程,真正做到学以致用。

(二)更新教学方法,把握教学重点

为了达到运筹学的教学目的,应把握运筹学的教学重点,实现卓越人才的培养目标,培养应用型、创新型、综合型的人才,在运筹学课程教学改革实践中,应将多种教学法融合使用,将传统教学法与研讨式教学法、案例教学法、情景式教学法、实验式教学法、专题式教学法、问题探究式教学法、启发式教学法、开放平台式教学法等多种教学方法有机融合在一起,按照课程需要采取灵活的授课形式,初步形成以讲授式教学法和研讨式教学法为主,多种融合式教学法为具体实践形式的新型课堂,如专题研讨式、情境研讨式、案例研讨式、平台研讨式等。

由于运筹学的学科特点,在管理运筹学课程体系中,其知识点根据知识侧重点不同可划分为几个部分,比如:线性规划、单纯形法、对偶问题、运输问题、整数线性规划问题及多目标规划问题等。每个部分又可划分出下层的细分专题,比如:运输问题又可分为产销平衡运输问题、产销不平衡运输问题、转运问题、运输问题灵敏度分析等。专题研讨式教学法有助于学生在学习过程中构建完整的知识体系,有助于学生掌握问题相关的研究方法,有助于学生提高将所学知识转化为实践的应用能力。

案例研讨式教学法是以学生为教学核心,以案例为教学主体,通过具体案例情境,将理论与实践紧密结合在一起,从而引导学生完成发现问题、分析问题、解决问题的步骤,进而掌握理论、形成观点、提高能力的一种教学方式[5—7]。在“互联网+”背景下,充分利用互联网资源,建设管理运筹学课程教学案例库,每个案例库都设置案例名称与编号,介绍案例背景,并进行案例描述,课堂上及课后作业以及建模过程都可以参考案例库。这样可以有效提高学生学习运筹学课程的效率,增强运筹学学习的效果。

情境研讨式教学法是借助问题产生的情境,教师与学生借助虚拟情景,引导学生有序开展研究与讨论的一种教学方法。其目的是让学生感受到所学内容的重要性及趣味性,增强学生学习兴趣,同时帮助学生形成探索性思维。比如,对偶问题专题中,设计生产企业经理和回购企业经理,从生产企业生产及回购企业回收生产企业资源的角度,引出回购问题模型,进而分析对称性对偶关系的条件及对称性对偶关系的特点,让学生从情境中体验基本知识以及知识应用的方法与应用效果。

(三)应用教学手段,提高自学能力

在“互联网+”背景下,充分利用互联网资源,构建移动学习平台[8],如运筹学课程研讨群、运筹学课程学习论坛、微信平台等,实现信息共享、合作学习、分享讨论、学校效果检验的目的。信息教学手段的应用,有助于授课教师布置课前预习内容、分享参考资料、实现无时空界限且可视化的课前讨论、课后知识再迁移、学习成果汇报与共享等效果。

课前准备阶段,教师按照卓越人才培养模式的要求,依据教学大纲对教学任务进行模块化设计,建立微信公众号,录制相关微课视频,并在课前将微课视频发布到公众号中。由学生自主学习教师发布的学习资料,学生自己掌控学习时间、学习地点、学习时长、学习次数等,提高学生自主学习的能力,有助于课堂教学内容的教学和延展。

课后复习阶段,在学习平台、论坛或者微信群内,教师也可以录制与课堂主要内容相关的微视频,其内容应围绕教学内容,突出教学重点难点,除了理论知识以外,还可以设计一些挑战性的任务,比如课后作业、相关案例等巩固学生学习效果,同时激发学生的学习热情和成就感。另外,教师可以完成解答学生问题、检查学生作业等多项工作,实现个性化教学和无纸化教学。

(四)加强实践教学,增强实践能力

管理运筹学的学科属性表明运筹学是一门重视实践的学科,而运筹学问题求解中的一个重要步骤就是数学建模。数学建模将实际问题抽象为数学问题,而解答数学问题常常需要建立合理的数学模型,通过数学模型的求解,反过来指导实际问题的决策。因此,在运筹学教学过程中贯穿数学建模思想,教学过程不仅仅着力于理论知识的讲解,更应注重培养学生应用所学知识解决实际问题的能力,积极调动学生的学习兴趣,提高学生自主解决问题的能力[6],才能够真正实现运筹学教学的目标,这也是卓越人才培养模式对新型人才的要求。

基于此,运筹学课堂外的实践教学显得尤为重要。授课教师应设计多项实践环节,同时加强软件基本功的训练。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,通过大量实践操作熟悉软件工具,落实到实际问题的建模及应用上,并鼓励学生开拓思路,尝试设计新算法,进一步提升建模、计算及实践的能力。在此基础上,教师应鼓励学生参与各级数学建模比赛,将所学应用到实践当中,培养学生的创新创造能力;引导大学生参与创新创业项目,鼓励学生学以致用,激发学习兴趣,提高解决问题的能力。

(五)改革考试方式,全面考察能力

改革考试方式和更新考核标准是教学改革中的一项重要内容,同时也是检验教学改革效果的重要方式。在改革考试方式过程中,应注意以下几点:一是要建立课前、课后、课堂、教学过程及期末考试等全面学习效果考评机制;二是应用多种考核手段,建立考察学生的探究能力、思辨能力、创新能力、推理能力以及合作能力等要素的考核机制;三是应该建立考察学生实践能力以及知识迁移能力的教学过程考核机制;四是期末试卷考试设计应注意考察学生发现问题、解决问题的能力题型所占的比重,如案例分析类型的题型等。

具体的考核形式,不仅有试卷考试,还可以引入平时案例分析、分组讨论、课程设计以及数学建模的考核成绩。按照不同的权重设计考核成绩。比如,课堂表现、课堂分组讨论、作业、数学建模及案例占总成绩的30%,计算机实验、社会实践训练成绩占20%,期末试卷卷面成绩占总成绩的50%,以此作为学生的最终成绩,能够更加全面地衡量学生对管理运筹学课程知识的掌握情况以及综合应用实践能力。

结束语

本文提出了运筹学教学改革的实践思路,以锻炼学生的实践能力为目的,力争早日实现传统的以教师为主的讲授模式向以学生为中心,培养学生的思维和创新能力的模式转变。卓越人才培养模式下,管理类运筹学的课程改革是一个需经历长期探索的过程,我们应该通过经验的不断积累,继续探索适合学生、适应当今大环境的教学模式。通过训练学生各个教学实践环节的能力,提高学生分析和解决实际问题的能力,进而提升学生的创新思维水平。

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