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一運(yùn)籌學(xué)課程改革實(shí)踐綜述

近年來，隨著運(yùn)籌學(xué)課程在管理類專業(yè)特別是工業(yè)工程專業(yè)的廣泛開展，越來越多的教師開始研究適應(yīng)于本專業(yè)的運(yùn)籌學(xué)課程的建設(shè)和改革問題。例如，浙江理工大學(xué)提出了運(yùn)籌學(xué)課程群的概念，以運(yùn)籌學(xué)課程為中心優(yōu)化了相關(guān)一系列課程的課程結(jié)構(gòu)和教學(xué)內(nèi)容,并對案例教學(xué)、模型討論教學(xué)和算法推理教學(xué)等運(yùn)籌學(xué)課程群的教學(xué)手段與方法改革等進(jìn)行了積極有益的探索。文獻(xiàn)中提出了運(yùn)籌學(xué)教學(xué)中存在的不能適應(yīng)市場需求、實(shí)踐課比重不足等問題，并進(jìn)行了實(shí)踐導(dǎo)向的運(yùn)籌學(xué)課程教學(xué)體系再設(shè)計。文獻(xiàn)進(jìn)行了“管理運(yùn)籌學(xué)”課程案例教學(xué)的探討，提出了針對不同背景的學(xué)生進(jìn)行有效的案例分析，增強(qiáng)該課程的實(shí)踐導(dǎo)向性。文獻(xiàn)針對工業(yè)工程專業(yè)的物流方向課程進(jìn)行了情景教學(xué)平臺的設(shè)計。綜上所述，運(yùn)籌學(xué)課程目前存在的問題包括：

（1）教材（教學(xué)內(nèi)容）與課時的沖突：運(yùn)籌學(xué)相關(guān)教材內(nèi)容多，學(xué)時少是多數(shù)老師在進(jìn)行運(yùn)籌學(xué)課程改革時發(fā)現(xiàn)的問題。如何在有限的學(xué)時內(nèi)滿足學(xué)生學(xué)習(xí)運(yùn)籌學(xué)課程的需求，合理設(shè)置課程內(nèi)容和選擇或編制教材是關(guān)鍵。

（2）理論和實(shí)踐的脫節(jié)問題：應(yīng)用型工業(yè)工程人才培養(yǎng)模式強(qiáng)調(diào)將實(shí)踐融入到整個專業(yè)教學(xué)過程中，運(yùn)籌學(xué)是數(shù)學(xué)背景較強(qiáng)的課程，涉及到很多繁瑣、抽象的理論推導(dǎo)，如果這部分內(nèi)容講得太細(xì)，就會忽略運(yùn)籌學(xué)多學(xué)科的橫向交叉聯(lián)系和運(yùn)用運(yùn)籌學(xué)解決實(shí)際問題的能力，導(dǎo)致理論和實(shí)踐相脫節(jié)的問題。

（3）相關(guān)課程之前的聯(lián)系不夠緊密：近機(jī)類工業(yè)工程專業(yè)設(shè)立在機(jī)械工程系，以機(jī)械工程技術(shù)為背景增加管理知識，強(qiáng)調(diào)制造工程相關(guān)技術(shù)和理論在制造業(yè)領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用。運(yùn)籌學(xué)課程作為一門專業(yè)基礎(chǔ)課，在整個課程體系中應(yīng)具有承前（機(jī)械類背景知識）和啟后（專業(yè)知識的綜合運(yùn)用）的作用，而目前，這種作用尚不明顯。針對上述問題，本文對學(xué)習(xí)情境體系架構(gòu)、案例應(yīng)用模式等方面進(jìn)行研究，探索提高學(xué)生實(shí)踐能力的課程內(nèi)容設(shè)置和教學(xué)方法的改革措施。

二實(shí)踐導(dǎo)向型運(yùn)籌學(xué)課程體系架構(gòu)設(shè)計

1近機(jī)類工業(yè)工程專業(yè)運(yùn)籌學(xué)課程需求

從專業(yè)背景方面看，近機(jī)類工業(yè)工程專業(yè)通過大量的機(jī)械平臺專業(yè)基礎(chǔ)課如：畫法幾何與機(jī)械制圖、理論力學(xué)、材料力學(xué)、機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計、互換性與測量技術(shù)、金屬工藝學(xué)、電工電子技術(shù)等，使學(xué)生掌握扎實(shí)的機(jī)械設(shè)計制造基礎(chǔ)知識。在此基礎(chǔ)上，設(shè)置管理類課程如：基礎(chǔ)工業(yè)工程、人因工程、管理信息系統(tǒng)、生產(chǎn)計劃與控制、質(zhì)量管理與控制、工程經(jīng)濟(jì)學(xué)、財務(wù)管理、物流設(shè)施規(guī)劃、物流設(shè)備自動化、物流管理等，使學(xué)生具備制造系統(tǒng)的設(shè)計與優(yōu)化、工程技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析與生產(chǎn)組織管理等基本能力。從就業(yè)需求方面看，對近機(jī)類工業(yè)工程專業(yè)培養(yǎng)出來的畢業(yè)生的需求大多來自機(jī)械制造企業(yè)。有了這樣的區(qū)別，就使得近機(jī)類工業(yè)工程專業(yè)的運(yùn)籌學(xué)與其他管理類專業(yè)的相關(guān)課程從教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法等方面都應(yīng)有很大的不同。

2實(shí)踐導(dǎo)向型工業(yè)工程專業(yè)情境化

運(yùn)籌學(xué)課程體系架構(gòu)實(shí)踐導(dǎo)向模式的教學(xué)理論認(rèn)為,知識是學(xué)習(xí)者主動構(gòu)建的,教學(xué)應(yīng)以學(xué)習(xí)者為中心,但由于每個學(xué)習(xí)者之間存在著很大的差別,因此它主張情境化教學(xué)并強(qiáng)調(diào)知識的表征與多樣化的情境相關(guān)聯(lián),以及根據(jù)不同情境來組織課程等。目前，國內(nèi)外很多高校院校工業(yè)工程專業(yè)都在積極應(yīng)用實(shí)踐導(dǎo)向模式，例如浙江工業(yè)大學(xué)提出了基于制造業(yè)的工業(yè)工程專業(yè)教學(xué)體系，西安電子科技大學(xué)針對學(xué)生了解現(xiàn)代制造企業(yè)生產(chǎn)、物流等設(shè)施的布局的需求構(gòu)建了工業(yè)工程專業(yè)情景教學(xué)平臺。吉林大學(xué)提出了職業(yè)生涯規(guī)劃導(dǎo)向型人才培養(yǎng)模式。這些研究和實(shí)踐在教學(xué)體系和實(shí)踐環(huán)節(jié)方面取得了一些成果。在工業(yè)工程專業(yè)運(yùn)籌學(xué)教學(xué)改革方面，現(xiàn)有研究和實(shí)踐主要集中在減少數(shù)學(xué)推導(dǎo)、增加案例分析、正確引導(dǎo)學(xué)生主動學(xué)習(xí)等方面，缺少針對近機(jī)類工業(yè)工程專業(yè)的特殊專業(yè)背景和就業(yè)需求的運(yùn)籌學(xué)的實(shí)踐導(dǎo)向教學(xué)模式的研究,特別是解決運(yùn)籌學(xué)作為一門專業(yè)平臺必修課與后續(xù)專業(yè)課和實(shí)踐環(huán)節(jié)的銜接方面的嘗試還未見報道。而實(shí)踐導(dǎo)向教學(xué)模式不僅需要課程體系中的各種實(shí)踐環(huán)節(jié)的支持，更重要的是像運(yùn)籌學(xué)這樣的專業(yè)教育平臺課對實(shí)踐環(huán)節(jié)的支持。為了滿足近機(jī)類工業(yè)工程專業(yè)學(xué)生對運(yùn)籌學(xué)課程的學(xué)習(xí)需求，本文在分析近機(jī)類工業(yè)工程專業(yè)學(xué)生基礎(chǔ)課程結(jié)構(gòu)及其對運(yùn)籌學(xué)課程的支持內(nèi)容，以及后續(xù)應(yīng)用課程（實(shí)踐環(huán)節(jié)）對運(yùn)籌學(xué)課程的需求的基礎(chǔ)上，應(yīng)用實(shí)踐導(dǎo)向理論，提出實(shí)踐導(dǎo)向型的工業(yè)工程專業(yè)情境化運(yùn)籌學(xué)課程體系架構(gòu)。該體系結(jié)構(gòu)采用“引例-模型-算法-應(yīng)用”一體化教學(xué)模式進(jìn)行教學(xué)內(nèi)容的闡述，其中：引例過程：充分利用基礎(chǔ)課程及其對運(yùn)籌學(xué)課程的支持，如高等數(shù)學(xué)中的函數(shù)與極限、導(dǎo)數(shù)與微分及其應(yīng)用、定積分及其應(yīng)用、向量代數(shù)、多元函數(shù)、微分方程等知識；概率與數(shù)理統(tǒng)計中的基本概念、隨機(jī)變量及其分布、隨機(jī)變量的數(shù)字特征、抽樣分布、參數(shù)估計、假設(shè)檢驗(yàn)、方差分析、回歸分析等知識；線性代數(shù)中的行列式、矩陣運(yùn)算、矩陣初等變換與線性方程組、向量組的線性相關(guān)性、相似矩陣及二次型、線性空間與線性變換等知識；以及學(xué)生在金工實(shí)習(xí)、理論力學(xué)、材料力學(xué)等機(jī)械類基礎(chǔ)課程中接觸過的工程示例，將這些基礎(chǔ)課程中涉及的知識和問題以引例的形式加入到課程教學(xué)中去。通過例舉學(xué)生在基礎(chǔ)課程中學(xué)習(xí)過的背景知識，引導(dǎo)學(xué)生加強(qiáng)對已經(jīng)學(xué)過的相關(guān)基礎(chǔ)數(shù)學(xué)知識及其應(yīng)用問題的溫習(xí)，盡量提高續(xù)前課程的利用率，避免重新學(xué)習(xí)老知識，減少學(xué)生學(xué)習(xí)的心理負(fù)擔(dān)。

模型和算法過程：由引例歸納、引出問題的數(shù)學(xué)/邏輯等抽象描述，將學(xué)生易于理解的工程實(shí)際問題歸結(jié)為運(yùn)籌學(xué)和系統(tǒng)工程典型問題，提出該問題的建模相關(guān)的理論、方法和過程，建立系統(tǒng)模型。通過用基礎(chǔ)知識求解和運(yùn)籌學(xué)算法在求解范圍和能力等方面的對比，增強(qiáng)學(xué)生對學(xué)習(xí)運(yùn)籌學(xué)算法的興趣。在教學(xué)內(nèi)容的優(yōu)選與設(shè)計的過程中，根據(jù)各主要運(yùn)籌學(xué)分支和系統(tǒng)工程理論體系中與基礎(chǔ)知識的結(jié)合程度，以及對應(yīng)用課程（實(shí)踐環(huán)節(jié)）的支撐程度進(jìn)行課程內(nèi)容的重構(gòu)和設(shè)計，形成以系統(tǒng)思維、系統(tǒng)建模與仿真、系統(tǒng)分析與規(guī)劃、系統(tǒng)預(yù)測、系統(tǒng)評價決策和系統(tǒng)優(yōu)化幾大主題為中心的相關(guān)理論、方法等組成的全新運(yùn)籌學(xué)課程知識體系結(jié)構(gòu)。其中系統(tǒng)思維重點(diǎn)進(jìn)行霍爾三維結(jié)構(gòu)、定量化方法、以重構(gòu)為重點(diǎn)的分析-重構(gòu)法等方面的訓(xùn)練；系統(tǒng)建模與仿真主要內(nèi)容包括數(shù)學(xué)模型、邏輯模型、模擬模型、系統(tǒng)動力學(xué)模擬技術(shù)及隨機(jī)模擬技術(shù)；系統(tǒng)分析與規(guī)劃內(nèi)容包括線性規(guī)劃、非線性規(guī)劃、動態(tài)規(guī)劃、網(wǎng)絡(luò)計劃技術(shù)及隨機(jī)服務(wù)系統(tǒng)分析等；系統(tǒng)預(yù)測包括定性預(yù)測方法、線性回歸預(yù)測、時間序列預(yù)測及判別分析預(yù)測等；系統(tǒng)評價決策包括九級評分法、系統(tǒng)綜合評價法、層次分析法、風(fēng)險決策及不確定性決策；系統(tǒng)優(yōu)化包括線性系統(tǒng)最優(yōu)化方法、非線性系統(tǒng)最優(yōu)化方法、隨機(jī)服務(wù)系統(tǒng)費(fèi)用優(yōu)化及網(wǎng)絡(luò)最優(yōu)化方法等。應(yīng)用過程：充分考慮應(yīng)用課程及其對運(yùn)籌學(xué)課程的需求，從相關(guān)的制造過程、管理過程等實(shí)際問題的層面出發(fā)，以案例應(yīng)用的形式引導(dǎo)學(xué)生以實(shí)踐為導(dǎo)向進(jìn)行相關(guān)模型和算法的推廣練習(xí)。相關(guān)需求包括后續(xù)課程中：生產(chǎn)計劃與控制中的需求預(yù)測、生產(chǎn)計劃編制等，設(shè)施規(guī)劃與物流分析中的設(shè)施選址問題、選址評價等，工程經(jīng)濟(jì)學(xué)中的多方案經(jīng)濟(jì)評價、風(fēng)險分析、設(shè)備更新分析等；以及實(shí)踐環(huán)節(jié)中：機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計中的優(yōu)化設(shè)計、工業(yè)工程實(shí)習(xí)中的工作分析與評價等。

三結(jié)論

本文所提出的課程體系結(jié)構(gòu)的重點(diǎn)是針對近機(jī)類工業(yè)工程專業(yè)的需要，充分利用學(xué)生已有的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)知識，結(jié)合后續(xù)課程中的應(yīng)用案例，有目的地選擇與二者相關(guān)性較大的理論和方法，建立實(shí)踐導(dǎo)向的工業(yè)工程專業(yè)運(yùn)籌學(xué)課程理論與方法體系，避免學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中，感覺學(xué)而無用或?qū)W而不會用，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)主觀能動性，提高學(xué)生對運(yùn)籌學(xué)相關(guān)知識的學(xué)習(xí)興趣和對專業(yè)知識的關(guān)注度和辨識度，幫助學(xué)生后續(xù)專業(yè)方向、畢業(yè)設(shè)計、專業(yè)科學(xué)研究和就業(yè)等選擇過程中做出正確的決策。

作者：楊靜萍王萬雷魏莉羅躍綱單位：大連民族大學(xué)