基于應用型人才培養的《運籌學》實驗課程教學改革研究

摘 要：分析了數學專業《運籌學》實驗教學中存在的不足，提出改革傳統的演示型和驗證型的實驗模式，建立以學生自行設計實驗方案、編寫改進程序、分析實驗數據為主，教師輔導為輔的教學模式，為《運籌學》實驗課程的教學改革提供參考。

關鍵詞：運籌學；實驗教學改革；應用型人才培養

隨著經濟的發展和科技的進步，應用型人才的培養受到越來越多的關注。邵陽學院是一所地方性本科院校，《運籌學》是我校數學與應用數學專業的專業必修課，具有多學科交叉和應用性強的特點，該課程的開設符合我校應用型人才培養目標的設定。運籌學實驗將理論知識、數學建模及軟件應用三者合而為一，能促使學生加深對書本知識的理解，培養學生應用運籌學知識構建優化決策模型、熟練使用軟件求解模型來解決具體問題的實踐能力。傳統的運籌學教學，或缺乏實驗教學這一重要環節，或在實驗教學中不注重培養學生的應用能力和創新能力，違背了應用型本科院校的教學宗旨。因此，怎樣按應用型人才培養目標不斷更新實驗教學內容，改革實驗教學手段已成為運籌學教學亟待解決的重要課題。

一、運籌學實驗教學目的及要求

數學與應用數學專業的運籌學實驗教學目的是：使學生加深對運籌學基本理論和基本方法的理解，從實際問題出發，運用所學運籌學知識建立數學模型，借助計算機，通過親自設計實驗方案、編寫運算程序和分析實驗數據，培養學生解決具體問題的能力；通過實驗探索、發現事物規律，調動學生的學習自主性，激發學生的創新意識，從而達到提高學生綜合素質的目的。教學要求如下：（1）應保證實驗方案運用的理論是正確的，在此基礎上編寫運算程序，教師應指導學生分析實際問題，對學生自己建立數學模型及設計實驗方案提供一定幫助，確保學生解決問題思路正確的；（2）要求學生必須掌握最優化理論知識，具有系統優化的思想，熟悉常用的運籌學軟件。（3）運籌學是一門實用性很強的學科，隨著新問題的出現，教材內容在不斷更新，因此實驗教學內容也要根據所使用的教材不斷做出修改，以適應社會需求。如果條件允許，可適當安排一些見習課程，結合企業管理中的一些問題來設計實驗教學內容。

二、教學中的問題與不足

（一）教學未遵循實用性原則

教師在教學中側重于對理論知識進行驗證，因此實驗類型單一，通常教師按照課后題目或者現成的實驗題目布置好實驗內容，設計好實驗步驟，學生則按部就班地按照已有的數學模型輸入程序得到最優結果。實驗課成為編程課，學生沒有體驗到根據實際生活中的案例自行設計實驗方案并給出最優決策的過程，難以提高學生的思維能力和應用能力。此外，教師多是數學專業出身，本身缺乏相關的工程技術和管理知識，很難做到將運籌學理論和不同專業背景結合起來采用適當的案例教學，因此造成運籌學實驗與學生的專業知識脫節，不能為解決專業問題服務。

（二）實驗手段欠缺科學性

實驗教學手段和教師輔導方式趨于單一化。實驗教學以教師講解和示范為主，學生各自依據教師規定的內容與設定的方案按部就班進行實驗。整個過程只是填鴨式地教學，學生欠缺自主思考，師生欠缺交流互動，導致實驗工作量太小，學生的學習目的不明確，實驗積極性不高，思維能力和設計能力得不到鍛煉，嚴重影響運籌學的教學效果。

（三）考核方式單一化

由于受目前實驗內容和手段的限制，實驗求解結果和報告難以客觀、全面地反映實驗過程，因此將其列為考核指標這一操作具有局限性。大多數教師采取的考核方式是建立實驗試題庫，由學生抽題編程求解，但是這種考試的內容和形式不能全面綜合地評價學生在實驗中運用運籌學知識解決實際問題的水平，并且對實驗教學效果的考核沒有什么價值和參考意義。

三、運籌學實驗課程優化改革

針對目前運籌學實驗教學的現狀，近年來我校數學與應用數學專業積極探索教學改革途徑，為此做了大量有益工作并積累了一些經驗。

（一）修改教學內容，改善實驗條件

依據運籌學理論課程的教材內容，參考其它院校開設的運籌學實驗項目，結合企業中的生產管理等實際問題甄選以實用性較強的具體問題為背景的實驗內容。根據往屆學生反饋的試驗教學效果和教研室研討經驗，最終確定綜合性實驗題目與內容，制定《運籌學實驗教學大綱》與《運籌學實驗指導書》，為提高實驗課程的教學效果打下良好基礎。此外，數學與應用數學專業加大對實驗室的建設投入，目前所使用的實驗室是新建設的數學建模實驗室，實驗室有120臺電腦，配備了常用的數學軟件，如Matlab、Mathematica、Maple、Lingo、Spss等，方便運籌學實驗課程的建模和編程，實驗室配有專門的實驗教學人員，在實驗中可隨時指導學生完成實驗項目。

（二）更新教學手段，完善評價方式

（1）加強軟件基本功的訓練。運籌學實驗教學的基礎環節就是培養和提高學生的軟件編程能力。在實踐教學中，授課教師應注重培養學生使用LINGO、MATLAB等軟件求解數學模型的能力，把書本上常用的算法通過編程加以實現，讓學生進行大量的操作訓練，熟悉使用軟件工具，以便很快切入到實際問題的建模及應用上，對于一些計算機技術較強的學生，要注重鼓勵他們在編程求解上不拘泥于課本上的算法和思維，努力嘗試新方法，開拓新思路，自己設計一些新算法，提升建模、計算及應用的能力。

（2）實行分組合作的實驗形式。在運籌學實驗中實行分組共同完成實驗項目的形式，以學生為中心，由他們主導學習與實驗過程。由授課教師分組，每組指定一名組長。小組各成員在組長的分配下結合給定的實際問題，從方案設計、程序編寫、數據分析等各個方面進行討論協作，共同完成實驗報告。教師在其中所起的作用是督促輔導，指出實驗環節的錯誤并引導學生糾正，協助各小組順利完成實驗項目。分組合作實驗形式可以培養學生的表達溝通能力和團隊合作意識，既能讓學生在各自的任務中培養獨立解決問題的能力，又能激發學生通過協作討論做出最優決策的創新思維。

（3）采用案例式教學。案例教學是培養學生創新思維和應用能力的重要手段，實驗項目要有直接的應用背景，盡量選擇生活中學生感興趣的案例，如資源配置、生產貯存、最短路等問題，這些問題與應用數學專業相近，更能激發數學專業學生的學習興趣。教師于實驗課前先講解相關的算法原理及步驟，讓學生熟悉運籌學方法的適用方向，實驗中由讓學生分工合作自己動手建模，設計實驗思路與編程，通過討論獲得最優解決方案，更能培養他們解決問題的能力，教學效果會有明顯提升。

（4）完善評價手段。對考核方式改革，由過去單一的機試變成上機考試與課程設計論文等相結合的綜合評價，由注重實驗結果逐步向注重實驗過程轉變。考核時注重對學生實驗過程中建模思想的創新性、編程實現的效率以及分工合作的完成質量作出合理的評價。

（三）創造多種條件，鞏固教學效果

建立軟件學習輔導資料，在實驗之前供學生查閱自學，便于幫助編程基本功不扎實的學生打好實驗基礎。加強網上資源建設，實現網絡交互教學。將實驗教學大綱、實踐教學指導書和教學案例集上傳空間，供學生自由瀏覽和下載，并實現內容動態更新，大大方便了教師輔導和學生自學，提高了教學效率。

四、結語

運籌學實驗是運籌學理論課程的重要補充，在實驗教學中應注重教學手段的更新，培養學生構建優化模型、熟練使用軟件求解模型來解決具體問題的實踐能力。只有順應時代需要，不斷對實驗教學的內容與方法進行積極改革與實踐，才能達到培養應用型人才的目標。

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作者簡介：劉瑩（1980-），女，碩士，邵陽學院理學系教師，講師，研究方向為概率論。