信息工程專業運籌學課程的教學改革

摘 要： 優化理論與方法課程是我校信息工程專業的專業課程，主要學習運籌學。為進一步提高該課程的教學質量和教學效果，本文總結了運籌學的一些特點，從教學內容的選擇以及教學方法的采用等方面對信息工程專業運籌學課程的教學改革工作提出了一些方法和建議。

關鍵詞： 優化理論與方法 運籌學 信息工程 教學改革

運籌學是20世紀30年代末產生、發展起來的一門新興的應用學科，它運用分析、試驗、量化的方法，對經濟管理系統中人、財、物等有限資源進行統籌安排，為管理人員在做決策時提供科學的依據。它是現代化管理的有力工具之一，在生產管理、工程技術、軍事作戰、科學實驗、財政經濟等諸多領域中都得到極為廣泛的應用。［１］

運籌學在我國引進發展已有五十多年歷史，其理論研究取得了長足進展，應用水平也有很大的提高。運籌學課程逐漸成為高等學校管理科學、應用數學、系統科學、信息技術、工程管理、交通運輸等專業的基礎課程之一。然而，與西方發達國家相比，我國還存在著很大的差距，特別是運籌學的普及應用方面差距更大。其原因是多方面的，作為理論研究和人才教育主要陣地的高等院校，如何搞好運籌學教學具有重要的現實意義。

運籌學是一門實踐性很強的學科，然而目前運籌學課程的教學仍然停留在傳統的模式上，過于注重定義的解釋、定理的推導、手工演算的培訓上，而缺乏運籌學的應用和分析問題、解決問題的方法的講授。學生對運籌學的基本理論、模型及其求解方法多有較為良好的掌握，但當運用所學知識去分析和解決實際問題時，卻都顯得茫然失措、無從下手，甚至許多學生在學了運籌學之后，感覺不到運籌學的實際應用價值。教學方式上，也一直延用著傳統單一的“書本＋黑板＋粉筆”的傳授式教學方法。

一、運籌學的特點

“運籌學是一門應用科學，它充分利用現有的科學技術知識和數學方法，解決實際中提出的專門問題，為決策者選擇最優決策提供定量依據”。由運籌學的定義，我們可以歸納出運籌學具有如下特點：

交叉性。運籌學是一種綜合應用經濟學、管理學、數學、物理學、化學等學科的科學方法，這些學科相互交叉、相互滲透、綜合應用。

應用性。運籌學的研究從一開始就有著強烈的實踐性和應用性。它最早應用于軍事部門，第二次世界大戰以后轉向民用部門。隨后運籌學各個分支的產生和發展也都和實際應用密不可分。如線性規劃是為了解決美國空軍軍事規劃問題提出的；軍事運籌學中的蘭徹斯特戰斗方程是在軍事戰略研究中提出的；排隊論的一些著名公式是丹麥工程師愛爾朗在哥本哈根電話公司研究電話系統時提出的；存貯論的最優批量公式則是在商業實踐中提出的。目前運籌學的應用領域主要有：市場銷售、生產計劃、庫存管理、運輸問題、財政和會計、人事管理、設備維修、設備更新、設備可靠性、項目選擇和評價、工程優化設計、工程優化控制、計算機和信息系統、城市規劃和管理等。

最優性。運籌學強調最優性，所謂最優，包含兩方面的含義：一是從空間上來講，尋求整體最優；二是從時間上來講，尋求全過程最優。正是基于這種思想，形成了運籌學獨特的、科學的、嚴謹的工作方法，即通過提出問題、建立模型、模型求解、解的分析與評價，求出最優決策方案，以供決策者參考。

多分支。運籌學從上個世紀30年代末產生以來，經過半個多世紀的發展，已經具有堅實的理論基礎，完善的體系結構的科學方法，并形成了一系列強有力的分支，包括數學規劃、圖論與網絡、排隊論、存儲論、決策論、對策論、設備維修更新理論、搜索論、可靠性理論等。

正由于運籌學應用的廣泛性、多學科的交叉性，以及多分支性，導致了運籌學的3個不同的發展領域：運籌學應用、運籌學科學和運籌學數學。同時，也導致了不同的專業其運籌學課程的教學目的不同，教學內容迥異，從而要求應根據專業特點確定教學目的、教學內容，設計教學方法。［２］

二、信息工程專業運籌學課程教學改革的思路

1. 根據專業確定教學目的

對于信息工程專業，運籌學課程的教學目的應該著重在運籌學的模型建立、算法分析以及解決實際問題的構思上，使學生通過運籌學課程的學習，能夠運用運籌學的思想、原理、方法去分析和解決一些實際問題。

2. 根據教學目的確定教學內容

從實際應用情況來看，線性規劃、整數規劃、目標規劃、動態規劃等運籌學分支應用較廣，應作為一般管理類專業必須學習的內容。另外，根據不同專業的要求，以及教學時數的情況，可再適當增加其它分支的內容。對于信息工程專業，可以增加圖論與網絡、非線性規劃、排隊論、決策論等。

此外，在教學中，教師應密切注意運籌學研究的新動向、新成就，及時以新的研究成果補充或替代不完整的或陳舊落后的內容。

3. 改進教學形式

從單一的課堂講授變為課堂講授、課堂討論、案例教學、動手實踐等形式相結合。

課堂討論的內容，可以是運籌學的某些基本概念、基本原理或基本方法，也可以是運籌學的應用。通過課堂討論，可以強化學習效果，激發學生的探索性、發現性的思維活動。例如，在講授線性規劃可行解、基本解、基本可行解、最優解的幾個概念時，就可以設計幾個討論題，組織學生展開討論：解的概念、解之間的關系、解的特性、如何判斷等等。

同其它課程一樣，運籌學課程也可以開展案例教學。通過案例教學，提高學生解決實際問題的能力。比如，“排隊現象”無論在日常生活還是管理決策中都是經常遇到的問題，隨便找一個排隊現象加以分析，均可以對排隊論有較為深刻的理解；在講解動態規劃時，可以把貨郎擔問題作為一個典型的例子來討論其算法。

要提高學生解決實際問題的能力，還要讓學生到實踐中去，自己動腦、自己動手、自己解決問題。所以在運籌學的教學中，除課堂教學外，還要增加課程設計，讓學生到現實生活中找運籌問題，并運用運籌學的方法解決問題，讓學生能感受到學習運籌學的實用價值。

4. 開展計算機輔助教學

開展運籌學計算機輔助教學，無論是對運籌學的發展與進步，還是對運籌學教學本身，都有著相當重要的意義。這項工作可以從兩個方面進行：一方面，開發適用的運籌學計算機輔助教學系統，作為課堂教學以及課外學習的輔助形式，增強教學效果；另一方面，由于運籌學主要是用于解決復雜大系統的各種最優化問題的，涉及的變量非常多，約束條件非常復雜，所以實際的運籌學模型往往非常龐大，必須借助于計算機才能夠完成問題的求解。

為了使學生能夠在以后的工作中真正做到學以致用，在運籌學課程的教學中，應注重學生計算機應用能力的培養，這要求信息工程專業學生一是能夠運用已有的運籌學計算軟件，求解大規模的優化問題；二是能夠動手自己編寫運籌學各種算法的計算機程序。這樣可以使得學生對運籌學的算法原理理解得更深更透，也提高了學生的計算機編程能力和應用能力。

5. 改革考核方式

改革傳統的閉卷筆試的單一考試形式，采用兩種形式進行考核：一種是大作業、計算機編程與筆試相結合的考試方式；一種是綜合運用運籌學知識解決實際問題，然后寫一篇論文。這兩種形式都能夠全面考查學生對所學基本知識的掌握情況和綜合應用能力，特別是第二種形式更能全面鍛煉學生的綜合能力。

6. 與數學建模競賽緊密結合

我國自1992年開展了全國范圍的大學生數學建模競賽以來，已經有10多年的歷史，參賽隊數從幾十個逐漸增加到上萬個。其間，眾多高校每年也舉行校級數學建模競賽，累計參賽的大學生已達數十萬人。凡是參加過數學建模競賽的學生從中都有收獲，運用知識解決實際問題的能力得到了極大的鍛煉。

數學建模競賽的主要工具就是運籌學和計算機，各個學校在備戰數學建模競賽的各個階段都大量使用了運籌學課程中的理論方法及數學模型。

能夠參加數學建模競賽的學生畢竟占少數，為了能讓更多的大學生鍛煉自己解決實際問題的能力，擴大參賽選手的選擇面，可以在運籌學課程的教學內容中有選擇地增加一些數學建模競賽的典型題目。

結束語

改革是無止境的，經過初步改革實踐，我們取得了一定的成績，但還需要做出進一步的努力：要創造條件，因材施教，讓學生有更廣闊的發展空間；要進一步加強實踐環節，避免學生眼高手低；要加強對基礎差的學生的輔導；要注意與后續課程銜接等等。我們力爭將該課程建設成為精品課程。

參考文獻：

［1］李紅梅，韓逢慶，陳豐.運籌學課程教學改革思路［J］.重慶工學院學報，2006，20(2)：163～165.

［2］郭麗.淺談運籌學課程教學改革［J］.安徽電子信息職業技術學院學報，2006，5(6)：33，46.