原创《地方高师院校运筹学课程教学改革以贵州师范大学信息和计算科学专业为例》
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摘 要本文基于地方高师院校的办学宗旨与人才培养目标,对地方高师院校信息与计算科学专业“运筹学”课程的特点进行了分析,提出了有利于地方高师院校信息与计算科学专业“运筹学”课程改革的有效方案.该方案的提出基于教师和学生的双重角度,为新时代背景下地方高师院校信息与计算科学专业“运筹学”课程的改革提供了较好的建议.
关键词地方高师院校运筹学教学改革
“运筹学”是信息与计算科学专业的一门重要专业基础课.在二战期间,雷达作为防空系统的重要组成部分,在技术上是切实可行的,然而在战争中的表现却不尽如人意.为了尽快结束这场残酷的战争,英国和美国召集了一批科学家开始研究如何有效利用雷达对付德国的空袭,并且相关研究成果在战争中表现出令人意想不到的效果.随后在飞行器控制系统、机械设备维护与调度、化工过程控制系统、船舶航迹控制系统等实际工程问题中,科学家们运用类似的研究方法开展了一系列的科学研究.进而逐步发展起来的一门数学、计算机、工程、经济管理等的交叉学科.与研究工程技术问题不同,这是一类全新的问题,其主要目标是如何利用有限的资源实现自身利益的最大化.因此,最早的时候英国人将这门学科称之为“Operations Research”.1957年,我国将其称之为“运筹学”.
1 信息与计算科学专业运筹学教学现状分析
1.1 教学内容与实践脱节
在利用运筹学相关理论去解决实际问题的时候,往往有两个非常重要的特点：一是一切以全局为重；二是通过建立实际问题的数学模型,进而为实际问题提供最合理的决策.在建立数学模型和求解数学模型的过程中,常常需要用到大量的数学知识和数学技巧.因此,国内外从事运筹学研究的相关人员大多来自数学及其相关专业.正因为如此,所以国内外出版的有关“运筹学”的教材大多过于偏重数学理论的论证,而对于在解决实际问题如何建立数学模型和如何求解数学模型不够重视.而该课程最主要的内容恰恰是数学建模和数值计算,而由于忽视对学生数学建模和科学计算能力的培养,致使部分面对实际工程问题时,很难抽象出合理的数学模型,设计合适的数值计算方法,并运用计算机编程求解相应的数学模型.
1.2 学生学习兴趣低下
“运筹学”从一开始就是为了解决实际问题而诞生的一门交叉学科,因此它是一门实践性非常强的课程.然而由于历史的原因,国内外出版的有关“运筹学”的教材过于偏重数学知识和数学技巧.而贵州师范大学信息与计算科学专业“运筹学”课程的授课教师全部来自数学科学学院.他们长期从事数学理论研究,而对如何利用相关数学理论解决实际问题的经历十分缺乏.由于师资匮乏,部分授课教师甚至从来没有从事过“运筹学”的相关研究,因而如何利用“运筹学”的相关理论去解决实际问题对他们来讲只能是纸上谈兵.从而导致学生对极其枯燥的理论非常不感兴趣,对“运筹学”课程学习兴趣十分低下.
1.3 教学方式单一
贵州师范大学信息与计算科学专业“运筹学”课程的教学依然采用传统的教学模式和教学目标,主要是以课堂讲授为主,虽然在教学中采用了多媒体技术,但是部分老师单纯利用PPT 课件教学,使得教学节奏过快,造成学生对知识理解不够,学习较为吃力.
1.4 考核方式单一
贵州师范大学“运筹学”课程的考核方式主要是闭卷考试,尽管增加了平时考勤、课后练习等,但是期末闭卷考试成绩依然占据很大比重.而期末考试主要考查基础知识、基本理论和基本方法,考试题目与课本上的例题、习题极为相似,且大部分是纯粹的数学题目,不能考查学生运用所学知识解决实际问题的能力.这种考核方式使得学生消极被动地应付考试,做题套公式、考前突击恶补、考后就忘光,不利于培养学生的创新能力.
2 信息与计算科学专业运筹学教学改革实践
2.1 因材施教,优化教学内容
“运筹学”内容十分丰富,应用范围十分广泛.因此,许多专业都开设了“运筹学”这门课.但是不同的专业对“运筹学”这门课程的要求是不一样的.我们根据贵州师范大学信息与计算科学专业的特点进一步优化教学内容.贵州师范大学信息与计算专业为适应贵州省经济和社会发展的需要,主要培养当地急需的经济和金融相关方向的人才.为此,我们在注重“运筹学”课程内容完整的同时,对那些和经济金融相关的内容进一步进行丰富,并在课堂授课过程中适时地安排从事经济金融的老师结合自身科研和实践讲授相关内容,让学生比较深入地了解“运筹学”在经济金融中的应用,为学生在将来的工作或者进一步深造打下比较扎实的基础.
2.2 革新教学方法,促进素质教育
根据“运筹学”课程的特点,我们利用贵州师范大学数学科学学院的各种资源开展各种形式的教学.比如,课堂授课、计算机试验、学术讲座.
在课堂授课中,我们精心挑选出一些典型的源于生产实践的案例进行数学建模,设计合适的数学求解算法,并编写计算机程序加以解决,引导学生逐步掌握运筹学的基本理论、基本方法和基本算法.同时,在课堂教学中,我们采用教师主讲、学生辅助教学的方式,并在适当的时间根据课程内容的需要适当地对运筹学研究的一些最新进展及其相关应用进行介绍,充分调动学生的学习兴趣.
每个礼拜安排一次计算机试验,主要培养学生如何将教材上的典型案例以及教师提供的实际工程问题,通过建立正确的数学模型,设计合适的求解算法,并利用C 语言、Fortran 语言、Mathmatica、Matlab 等编写计算机程序予以实现.进而积极引导学生进一步进行深入思考,分析算法的优点以及存在的问题,并对相应的算法进行改进,从而激发他们对“运筹学”的学习热情,同时培养了学生利用所学“运筹学”知识和编写计算机程序解决实际问题的能力.
为了让学生开拓眼界,让学生了解“运筹学”研究的最新进展以及“运筹学”在各种实际问题中的应用.我们充分利用贵州师范大学数学科学学院复杂系统建模、优化与控制的资源,适时地为学生开展学术讲座,积极引导学生进一步深入思考,并培养学生发现问题和解决问题的能力.
2.3 参加生产实践,锻炼实践能力
根据贵州师范大学信息与计算科学专业的特点,近年来学院积极与中国平安保险公司、中国农业银行、中国航天科工十院、贵州电网有限责任公司、贵州开磷集团有限责任公司、首钢水城钢铁集团有限责任公司等开展合作,安排一定的时间让学生到相关企事业单位进行“运筹学”课程的生产实践,并鼓励学生利用所学知识解决生产实践中遇到的各种问题.这既调动了学生学习“运筹学”课程的积极性,又锻炼了学生建模和科学计算的能力.
2.4 撰写课程论文,加强能力培养
在课程教学过程中,充分利用贵州师范大学数学科学学院复杂系统建模、优化与控制课题组的资源,积极引导学生参与课题组的国家自然科学基金、贵州省自然科学基金等纵向项目和南极科考支撑平台故障诊断、切换优化控制、生产车间生产计划与调度集成优化等横向项目,并根据学生的实际情况给他们提供一些实际问题,鼓励学生积极思考,查阅相关文献,对感兴趣的问题进行深入研究,与课题组定期进行讨论交流,并在课程结束的时候写出一篇完整的课程论文.这样既锻炼了学生如何利用所学的“运筹学”知识解决实际问题的能力,同时也能及时发现有潜力的学生进行重点培养,为课题组补充新鲜的血液.
2.5 完善考核方式,提升综合素质
近年来我们积极完善考核方式,进一步加大实践内容在期末综合成绩中的比重.既要做到有效地考核学生对“运筹学”课程相关理论知识的掌握程度,也要有效地考查学生如何运用“运筹学”相关理论知识解决实际问题的能力.本着这个宗旨,贵州师范大学信息与计算科学专业“运筹学”课程的期末综合成绩由以下几个方面构成：一是期末卷面成绩占50%；二是社会实践与课程论文成绩占30%；三是平时考勤和课后作业成绩占20%.
3 结语
总之,信息与计算科学专业“运筹学”课程的教学改革是一项围绕不断提高运筹学教学质量的长期而艰巨的任务.我们要从教学内容、教学方式、考核方法等方面进行思考和探索,充分调动学生学习“运筹学”的热情,提高授课效果,进而培养出适应社会经济发展要求的创新性人才.
师范大学论文参考资料：
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