交通工程專業(yè)《運(yùn)籌學(xué)》課程教學(xué)改革的研究與探討

喻杰

摘 要：運(yùn)籌學(xué)作為交通工程專業(yè)的一門學(xué)科基礎(chǔ)課，將為后續(xù)課程提供理論依據(jù)。目前我校已在數(shù)學(xué)、工程管理、交通工程等多個(gè)專業(yè)開設(shè)了該課程，但每個(gè)專業(yè)的側(cè)重點(diǎn)不盡相同。本文結(jié)合湖南城市學(xué)院交通工程專業(yè)現(xiàn)狀，針對目前運(yùn)籌學(xué)課程教學(xué)過程中存在的不足，嘗試性地提出了交通工程專業(yè)運(yùn)籌學(xué)課程教學(xué)改革的一系列措施。

關(guān)鍵詞：交通工程；運(yùn)籌學(xué)；教學(xué)改革

運(yùn)籌學(xué)是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的課程，是在進(jìn)行定量分析的基礎(chǔ)上，通過進(jìn)行數(shù)學(xué)建模、求解和檢驗(yàn)來獲得最優(yōu)解的一門應(yīng)用型學(xué)科。運(yùn)籌學(xué)作為交通工程專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，教學(xué)目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生掌握全局最優(yōu)化的思想和思維方法，以及運(yùn)用相關(guān)理論知識(shí)解決交通工程領(lǐng)域?qū)嶋H問題的能力。較好地掌握運(yùn)籌學(xué)的基本理論，能針對交通運(yùn)輸領(lǐng)域的實(shí)際問題建立數(shù)學(xué)模型并進(jìn)行求解，對后續(xù)《交通工程基礎(chǔ)》、《交通規(guī)劃原理》、《交通控制與管理》等課程的學(xué)習(xí)具有十分重要的意義。通常情況下，學(xué)生對運(yùn)籌學(xué)的基本理論、模型及其求解方法有較為深入的掌握，但是在運(yùn)用運(yùn)籌學(xué)的基本原理去解決實(shí)際問題時(shí)又顯得無從下手，有些學(xué)生甚至在學(xué)完運(yùn)籌學(xué)課程以后，根本就感覺不到其應(yīng)用價(jià)值。教師在教學(xué)方式上，大都沿用傳統(tǒng)的“灌輸式”教學(xué)。因此，針對運(yùn)籌學(xué)課程的教學(xué)現(xiàn)狀，結(jié)合交通工程專業(yè)人才培養(yǎng)方案的基本要求，探討運(yùn)籌學(xué)課程的教學(xué)改革具有十分重要的意義。

一、運(yùn)籌學(xué)的學(xué)科特點(diǎn)

（一）多學(xué)科交叉性

運(yùn)籌學(xué)是一門綜合了數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、管理科學(xué)、系統(tǒng)工程等學(xué)科的綜合性科學(xué)。有效地運(yùn)用運(yùn)籌學(xué)這個(gè)數(shù)學(xué)工具來解決實(shí)際問題時(shí)，需要懂得這些相關(guān)的交叉學(xué)科的知識(shí)。

（二）全局最優(yōu)性

運(yùn)籌學(xué)考慮實(shí)際問題時(shí)注重從系統(tǒng)的觀點(diǎn)出發(fā)，尋求問題的全局最優(yōu)解。因此，運(yùn)用運(yùn)籌學(xué)求出的最優(yōu)解，相對于局部而言往往不是最優(yōu)的，但從整體來看則是最優(yōu)的。

（三）應(yīng)用性與實(shí)踐性

運(yùn)籌學(xué)所涉及的知識(shí)面十分的廣泛，但運(yùn)籌學(xué)只是一個(gè)工具。要想有效地發(fā)揮這個(gè)數(shù)學(xué)工具的作用，就必須應(yīng)用和實(shí)踐。運(yùn)籌學(xué)通常應(yīng)用于工程優(yōu)化與控制、庫存控制與管理、交通網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化、運(yùn)輸問題、項(xiàng)目的選擇與評價(jià)等，已經(jīng)滲透到人類生活的各個(gè)方面，如丁謂修復(fù)皇宮計(jì)劃、阿波羅登月計(jì)劃都是應(yīng)用運(yùn)籌學(xué)知識(shí)和思想的成就。

二、“運(yùn)籌學(xué)”課程教學(xué)過程中存在的問題

（一）只注重理論推導(dǎo)，輕視實(shí)踐應(yīng)用

運(yùn)籌學(xué)作為一門應(yīng)用型科學(xué)，著重研究解決實(shí)際問題的數(shù)學(xué)方法，為最終決策者解決實(shí)際問題提供理論參考。然而，絕大部分高校在制定課程教學(xué)大綱的時(shí)候都是將運(yùn)籌學(xué)作為一門基礎(chǔ)性理論課程，并且大多數(shù)高校運(yùn)籌學(xué)課程是由數(shù)學(xué)院教師承擔(dān)，在教學(xué)過程中注重的是數(shù)學(xué)理論和算法的講解，完全忽視了結(jié)合專業(yè)特點(diǎn)解決實(shí)際問題能力的培養(yǎng)。因此，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣普遍不高，教學(xué)效果不夠理想。運(yùn)籌學(xué)的很多內(nèi)容都涉及到十分復(fù)雜和繁瑣的計(jì)算推導(dǎo)，工作量較大，大多數(shù)教材的例題和習(xí)題都是側(cè)重于介紹手工求解。然而，很多計(jì)算都可以借助Lingo和Matlab等計(jì)算機(jī)輔助軟件來實(shí)現(xiàn)，這樣既可以節(jié)省大量的計(jì)算時(shí)間，又可以培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用信息技術(shù)解決實(shí)際問題的能力。

（二）教學(xué)內(nèi)容難度大，知識(shí)點(diǎn)多，教材缺乏針對性

運(yùn)籌學(xué)是一門多學(xué)科交叉的課程，存在很多分支，而每個(gè)分支對應(yīng)著不同層次的理論知識(shí)點(diǎn)。目前，絕大部分高校“運(yùn)籌學(xué)”課程都是選用的清華大學(xué)運(yùn)籌學(xué)教材編寫組出版的教材，該教材涵蓋了“運(yùn)籌學(xué)”領(lǐng)域的全部內(nèi)容，如靈敏度分析、對偶理論等許多知識(shí)點(diǎn)涉及到抽象的數(shù)學(xué)原理讓學(xué)生難以理解和消化，在教學(xué)的過程中，教師往往出于學(xué)時(shí)考慮，對教學(xué)內(nèi)容的選取存在一定的盲目性和隨意性。然而，針對交通工程專業(yè)的特點(diǎn)和具體需求，考慮與后續(xù)課程的相關(guān)性和連續(xù)性，有針對性地選取教學(xué)內(nèi)容是非常有必要的。但是，現(xiàn)階段市面上基本沒有能結(jié)合交通工程實(shí)際問題的運(yùn)籌學(xué)教材，根本不能適應(yīng)交通工程的發(fā)展對運(yùn)籌學(xué)知識(shí)的深入需求。

（三）教學(xué)方法較為傳統(tǒng)

在課堂上絕大部分老師都是偏重于理論知識(shí)的傳授，因?yàn)檫\(yùn)籌學(xué)在解題時(shí)計(jì)算量大、圖表多，教師在進(jìn)行演算時(shí)重復(fù)勞動(dòng)多，需要花大量的時(shí)間來進(jìn)行運(yùn)算，學(xué)生的參與度不高，學(xué)生基本上處于被動(dòng)地“記”和“聽”的狀態(tài)，從而很大程度上影響了教學(xué)效果。

三、交通工程專業(yè)運(yùn)籌學(xué)教學(xué)方式的改進(jìn)探討

（一）改變傳統(tǒng)的教學(xué)方法，更新教學(xué)手段

根據(jù)運(yùn)籌學(xué)的課程特點(diǎn)，學(xué)習(xí)過程中存在案例多、表格多、模型多、圖形多、算法多的特點(diǎn)，為提高課堂效率，應(yīng)結(jié)合多媒體完成教學(xué)。但是，對于重要的基本性質(zhì)、理論推導(dǎo)等內(nèi)容，應(yīng)適當(dāng)?shù)亟Y(jié)合板書，爭取給學(xué)生適當(dāng)?shù)乃伎紩r(shí)間，以較好地促進(jìn)學(xué)生對基礎(chǔ)知識(shí)的掌握和理解。教師在課堂上中宜采取“互動(dòng)式教學(xué)”與“案例式教學(xué)”相結(jié)合的方法。課堂以學(xué)生為中心，以案例為基本素材，引領(lǐng)學(xué)生對特定的案例進(jìn)行分析和討論，讓學(xué)生更多地參與到課堂，把教學(xué)變成一個(gè)動(dòng)態(tài)發(fā)展的“教”與“學(xué)”的統(tǒng)一體，促進(jìn)師生之間的互動(dòng)，活躍課堂氣氛。

（二）注重本課程與相關(guān)課程之間的銜接

應(yīng)根據(jù)人才培養(yǎng)方案精選教學(xué)內(nèi)容，在選擇教學(xué)內(nèi)容時(shí)應(yīng)注重運(yùn)籌學(xué)課程與其他相關(guān)課程之間的有效銜接，合理確定講授的范圍、內(nèi)容和深度。例如，層次分析法在交通運(yùn)輸系統(tǒng)工程的課程中已經(jīng)介紹過，我們就不需要進(jìn)行重復(fù)講解，又如圖與網(wǎng)絡(luò)分析、排隊(duì)論等知識(shí)點(diǎn)在今后的交通規(guī)劃原理、交通控制等課程中需要應(yīng)用，在本課程的教學(xué)中應(yīng)該重點(diǎn)進(jìn)行講解，為學(xué)生后續(xù)課程的學(xué)習(xí)打好基礎(chǔ)。

（三）對教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行更新，注重在交通工程領(lǐng)域中的應(yīng)用

在運(yùn)籌學(xué)的學(xué)習(xí)初期，大部分學(xué)生會(huì)把該課程作為一門純數(shù)學(xué)課對待，學(xué)生根本就不知道該課程對后續(xù)專業(yè)課學(xué)習(xí)的重要性。因此，在教學(xué)過程中，應(yīng)該對學(xué)生闡明運(yùn)籌學(xué)在交通規(guī)劃、控制與管理以及在交通流組織中的應(yīng)用情況，多采用案例式教學(xué)。如學(xué)習(xí)圖論和排隊(duì)論時(shí)，我們可以全部采用交通流的實(shí)例來加以說明，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，真正做到學(xué)以致用。

（四）改變傳統(tǒng)的考核方式

對于學(xué)生的綜合成績，我校目前所有課程都是采用平時(shí)成績占30%，期末考試卷面成績占70%的綜合考核體系。其中，平時(shí)成績是根據(jù)上課考勤和課后作業(yè)進(jìn)行衡量，而期末考試通常只是考核學(xué)生對理論知識(shí)的掌握情況。這完全忽視了運(yùn)籌學(xué)課程實(shí)踐應(yīng)用性強(qiáng)的特點(diǎn)，更不能檢查學(xué)生運(yùn)用計(jì)算機(jī)輔助軟件進(jìn)行求解的能力。因此，在教學(xué)過程中可以適當(dāng)?shù)卦黾由蠙C(jī)操作的環(huán)節(jié)，根據(jù)進(jìn)度要求，合理地布置一系列大作業(yè)，并且多聯(lián)系交通工程領(lǐng)域中的實(shí)際案例，要求學(xué)生運(yùn)用計(jì)算機(jī)輔助軟件對模型進(jìn)行求解，以提高學(xué)生解決實(shí)際問題的能力和效率。

四、結(jié)語

運(yùn)籌學(xué)作為一門實(shí)踐性較強(qiáng)的課程，課堂教學(xué)不能只停留在傳統(tǒng)的教學(xué)方法和授課模式上。為了使學(xué)生較好地掌握運(yùn)籌學(xué)的基本理論、模型以及求解方法，并靈活運(yùn)用運(yùn)籌學(xué)全局最優(yōu)化思想解決交通工程領(lǐng)域中的實(shí)際問題，論文基于本校交通工程專業(yè)運(yùn)籌學(xué)課程的實(shí)際教學(xué)狀況，深入分析了教學(xué)過程中存在的一系列問題，提出了運(yùn)籌學(xué)教學(xué)改革的具體措施。

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（作者單位：湖南城市學(xué)院土木工程學(xué)院）