工業(yè)工程專業(yè)運籌學(xué)教學(xué)改革的探究

柳碩 龐洪博

摘 ?要：工業(yè)工程運籌學(xué)是工業(yè)工程專業(yè)一門主干課程，運籌學(xué)為實現(xiàn)工科人才跨越式發(fā)展提供了有力保障，工業(yè)工程運籌學(xué)課程在教學(xué)改革中面臨的問題逐漸顯著。本文總結(jié)了工業(yè)工程運籌學(xué)課程在教學(xué)內(nèi)容改革、教學(xué)手段方法改革以及考核方式等方面存在的問題，并提出相應(yīng)的解決策略，進(jìn)而結(jié)合運籌學(xué)中的具體問題進(jìn)行展開討論。實現(xiàn)了教學(xué)課程的不斷深入，提升了教學(xué)效果，以期能夠促進(jìn)工業(yè)工程運籌學(xué)教學(xué)改革的效果。

關(guān)鍵詞：工業(yè)工程;運籌學(xué);改革措施;MOOC

中圖分類號：G642.0 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B ? ?文章編號：

運籌學(xué)是一門應(yīng)用科學(xué)，它是廣泛運用現(xiàn)有的數(shù)學(xué)方法和科學(xué)技術(shù)知識，解決實際提出的問題，為決策者選擇最優(yōu)決策提供定量依據(jù)。運籌學(xué)最早應(yīng)用在軍事領(lǐng)域，后來逐漸在經(jīng)濟(jì)管理、財政、城市管理等領(lǐng)域中廣泛使用[1]。近年來很多領(lǐng)域的研究結(jié)合著用到運籌學(xué)思想和方法，運籌學(xué)知識的交叉使用越來越成為流行的趨勢，運籌學(xué)也隨著應(yīng)用程度的廣泛而受到不同領(lǐng)域的研究學(xué)者的關(guān)注。

工業(yè)工程（Industrial Engineering，簡稱IE是在20世紀(jì)產(chǎn)生的一門學(xué)科，它發(fā)源于美國，并在許多發(fā)達(dá)國家得到了迅速發(fā)展和應(yīng)用，該專業(yè)是綜合應(yīng)用數(shù)學(xué)、物理和社會科學(xué)的專門知識、技能以及工程分析和設(shè)計的原則和方法，對人員、物料、信息、設(shè)備和能源組合的綜合系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計、改進(jìn)和實施，并對系統(tǒng)的成果進(jìn)行鑒定、預(yù)測和評估，以獲得最佳經(jīng)濟(jì)效益，從而達(dá)到保證質(zhì)量、提高生產(chǎn)率、降低成本和提高經(jīng)濟(jì)效益的目的[2]。

運籌學(xué)是工業(yè)工程專業(yè)至關(guān)重要的一門基礎(chǔ)專業(yè)課程，要求工業(yè)工程的學(xué)生了解和發(fā)現(xiàn)其領(lǐng)域中的運籌學(xué)規(guī)律，應(yīng)用運籌學(xué)方法達(dá)到效益的最大化[3]。同時，運籌學(xué)課程也是很多工程基礎(chǔ)課的基礎(chǔ)，為工業(yè)工程學(xué)生以后的學(xué)習(xí)和實踐打下基礎(chǔ)。工業(yè)工程運籌學(xué)的特點是以定量分析為主來研究實際問題，即將各種領(lǐng)域中提出的問題歸結(jié)成適當(dāng)?shù)倪\籌學(xué)模型，然后選擇恰當(dāng)?shù)姆椒ㄇ蠼猓詈髮η蠼饨Y(jié)果加以分析評價為決策提供定量依據(jù)[4]。學(xué)者將運籌學(xué)運用到工業(yè)工程上來，成為工業(yè)工程的理論基礎(chǔ)之一。

一、工業(yè)工程運籌學(xué)現(xiàn)狀分析

（一）工業(yè)工程運籌學(xué)課堂教學(xué)內(nèi)容不明確

運籌學(xué)中的線性規(guī)劃、網(wǎng)絡(luò)計劃、博弈論、排隊論、存儲論等理論方法都可以運用到工業(yè)工程問題中。因此，授課教師在48學(xué)時的要求下，如何在繁多的運籌學(xué)分支下選定運籌學(xué)分支和內(nèi)容是首要問題。同時，工業(yè)工程的學(xué)生動手能力、操作能力比較強，部分學(xué)生數(shù)學(xué)理論基礎(chǔ)較好，但還有一部分?jǐn)?shù)學(xué)理論基礎(chǔ)較差。那么在運籌學(xué)課堂的講授上既要把重點分支、重點方法講清楚，又要兼顧學(xué)生的理解能力及實際操作能力。目前，工業(yè)工程運籌學(xué)使用清華大學(xué)出版社的運籌學(xué)書，講解的內(nèi)容為：線性規(guī)劃與單純形法、對偶問題、整數(shù)規(guī)劃問題、圖與網(wǎng)絡(luò)計劃、排隊論、存儲論，沒有講對策論，決策論、非線性規(guī)劃。在線性規(guī)劃與單純形、對偶問題、整數(shù)規(guī)劃章節(jié)講的比較詳細(xì)，用的課時偏多平均3-4個學(xué)時，其它章節(jié)僅用2個學(xué)時完成。關(guān)于運籌學(xué)方法的數(shù)學(xué)推導(dǎo)幾乎都已忽略，單純形法的原理和對偶理論的原理在所在章節(jié)中也是簡單闡述，這樣才保障課程的按時完成。學(xué)生們用死記的方法，懵懵懂懂的上完了運籌學(xué)。

（二）工業(yè)工程運籌學(xué)重理論輕實踐

目前工業(yè)工程運籌學(xué)課程以理論教學(xué)為主，教學(xué)過程采用傳統(tǒng)的單向授課，學(xué)生被動聽課，沒有調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性，再加上部分學(xué)生反映運籌學(xué)難學(xué)，喪失了學(xué)習(xí)的興趣。課堂教學(xué)上僅以講授理論為主，而運籌學(xué)問題大部分是使用計算機求解的，僅口述理解起來抽象，缺少解決問題的完整性。目前講授的理論方法都是最簡單的運籌學(xué)問題，用各種方法解決實際問題方面涉獵較，問題不具有全面性。運籌學(xué)教學(xué)不僅僅是向?qū)W生傳授運籌學(xué)方面的理論知識，更重要的是培養(yǎng)學(xué)上的運用運籌學(xué)知識解決問題的能力。

（三）工業(yè)工程運籌學(xué)考核方式單一

運籌學(xué)教學(xué)評價手段是一般采用閉卷考試的手段，使學(xué)生把大部分時間放在最后考試上。學(xué)生是否能夠真正運用運籌學(xué)來解決實際問題，達(dá)到培養(yǎng)目標(biāo)的要求。對于期末考試，很多同學(xué)是死記硬背，在運籌學(xué)考試中，很多運籌學(xué)方法的使用不完整，這說明運籌學(xué)方法的掌握不扎實。由于考卷中所選的題都是易操作的，并不能全面的檢驗學(xué)生對所有運籌學(xué)問題的掌握。沒有計算機答題求解的考核，也不能檢驗出動手能力和用計算機解決運籌學(xué)問題的能力。

二、工業(yè)工程運籌學(xué)教學(xué)改革措施

（一）教學(xué)內(nèi)容改革

（1）抓住重點分枝和重要運籌學(xué)方法。工業(yè)工程專業(yè)多年的教學(xué)內(nèi)容主要包括：線性規(guī)劃、整數(shù)規(guī)劃、目標(biāo)規(guī)劃、圖論、動態(tài)規(guī)劃、排隊論、存儲論等。運籌學(xué)各分枝自成體系。每個分支解決問題、建立的模型，解決的方法截然不同。面對這么多的內(nèi)容，憑有限的時間是無法講完的。這就需要教師突出重點，精選內(nèi)容和案例。例如在線性規(guī)劃的講解上，對于線性規(guī)劃問題幾何意義不作為掌握內(nèi)容;對偶理論中，對偶理論的幾個性質(zhì)簡單了解就行。排隊論、存儲論只需要使用公式求解就可以，不需要掌握公式的由來。

（2）案例教學(xué)在教學(xué)中廣泛使用。在運籌學(xué)講授的內(nèi)容，逐步強化案例教學(xué)內(nèi)容，理論課堂上除了書上的例子以外，還要引用實際例子，組織學(xué)生獨立分析問題，并建立與書本知識和例子的聯(lián)系，這樣能讓學(xué)生主動參與課堂教學(xué)，啟發(fā)學(xué)生的開拓思維，選取的案例也可選取與工業(yè)工程專業(yè)有關(guān)的案例，更能激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣。案例教學(xué)是理論與應(yīng)用教學(xué)較好的結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生用所學(xué)知識思考、應(yīng)用、實踐。

（二）教學(xué)方法和教學(xué)手段的改革

隨著高等教育改革不斷深化，運籌學(xué)教學(xué)面臨著新的挑戰(zhàn)和問題。表現(xiàn)為在培養(yǎng)目標(biāo)上對學(xué)生要求用理論解決實際問題的應(yīng)用型人才培養(yǎng)模式，這就要求教師摒棄過去那種只講理論而輕視實踐的教學(xué)模型，在理解運籌學(xué)的基本理論和方法的基礎(chǔ)上大幅度提高其運用運籌學(xué)方法構(gòu)建優(yōu)化決策的能力，以更加新穎、有效的教學(xué)手段實現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)。

（1）多媒體結(jié)合板書進(jìn)行講授教學(xué)。對于理論推導(dǎo)和演算，上課過程用黑板，便于學(xué)生充分掌握基本理論，打好堅實的理論基礎(chǔ)。對于抽象的算法和案例分析等進(jìn)行多媒體課件教學(xué)，使教學(xué)更快捷、生動。所以合理運用多媒體授課，節(jié)約講課時間，提高課堂效率，這樣科節(jié)約出時間來培養(yǎng)學(xué)生時間能力，在教學(xué)中引入合適的軟件，節(jié)省學(xué)生和教師在解題技巧上、作業(yè)上耗費的大量時間。

（2）MOOC結(jié)合板書進(jìn)行授課教學(xué)。MOOC是將課程中的重點，難點片段做成生動、形象的視頻片段。它是一種碎片化的教學(xué)手段。微課通常是短于10分鐘，它是將動畫、圖片、教師展示等多種元素放入視頻中，它可作為課堂前的知識引入，也可作為課堂重點演示甚至可以把知識點劃分解講解。在運籌學(xué)的MOOC內(nèi)容制作上重在運籌方法的應(yīng)用上，而運籌學(xué)方法本身的了解、掌握，可簡單說明即可。在制作微課時，要注意上下節(jié)微課之間的銜接，在他們中間進(jìn)行引入、總結(jié)及下節(jié)微課的提示等。微課形式的教學(xué)模式有利于具有一定自學(xué)能力和主動性學(xué)習(xí)的同學(xué)，而對于學(xué)習(xí)沒有主動性的同學(xué)來說起不到很大作用，甚至不如傳統(tǒng)教學(xué)模式。因此，在組織微課教學(xué)時，老師應(yīng)在學(xué)習(xí)任務(wù)中明確給出學(xué)習(xí)目標(biāo)、要求，在課中還要對這類學(xué)生加強督促檢查。

（3）實驗教學(xué)和理論教學(xué)相結(jié)合。本課程包括理論教學(xué)和實驗教學(xué)，教學(xué)內(nèi)容組織以實例實例啟發(fā)式引導(dǎo)，提出問題、借助多種運籌學(xué)方法和計算機軟件分析問題、解決問題。本學(xué)院有良好的實驗計算機實驗室，在48學(xué)時的理論課時的基礎(chǔ)上加8學(xué)時的實驗課，即在每章講授完之后，安排一次實驗課。對本章的案例進(jìn)行計算求解，在實踐過程中出現(xiàn)的問題徹底解決，并撰寫完成小論文。

（三）教學(xué)考核的改革

根據(jù)《運籌學(xué)》課程的特點以及教學(xué)的目標(biāo)，逐步改革傳統(tǒng)的考核方式，突出學(xué)生實踐能力、創(chuàng)新意思作為課程學(xué)習(xí)效果的評價。首先改革考核方式，在最初的試卷考試、考勤、作業(yè)三項考核內(nèi)容上增加小組課程論文評價，突出實踐能力和團(tuán)結(jié)協(xié)作能力的評價。根據(jù)多年的教學(xué)積累，逐步完成本課程的題庫建設(shè)，試卷命題內(nèi)容覆蓋面廣、分布合理、題型多樣，即有填空題、判斷題和計算題，也有數(shù)學(xué)建模題和綜合分析題。題目既有基本題、中等題，也有較難題，難易度合適。改變教學(xué)評價手段，變純理論考試的形式為多形式分散式考核。因為運籌學(xué)課程是一門應(yīng)用型學(xué)科，很大程度上是考核其學(xué)生的解決實際問題的能力如何，采用傳統(tǒng)的閉卷考試，靠死記硬背，雖然分?jǐn)?shù)較高，但能力欠佳，達(dá)不到我們課程的要求。介于48學(xué)時的教學(xué)量，可采用平時+期末的考核模式。除了包括平時的考勤情況，可增加期中測試，期末完成小論文。可將傳統(tǒng)的傳統(tǒng)筆試的單一考試方式，改為大作業(yè)、計算機編程與筆試結(jié)合的考試方式，全面考察學(xué)生對所學(xué)基本知識的掌握情況和綜合應(yīng)用能力。

三、結(jié)語

運籌學(xué)是工業(yè)工程專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課。通過本課程的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生從系統(tǒng)總體出發(fā)來觀察、分析和處理各種實際問題的思想方法和掌握足夠的優(yōu)化方法，并為后續(xù)專業(yè)課程提供必要的理論知識和方法。所以對運籌學(xué)的教學(xué)研究是一項長期而艱巨的工作，必須從工業(yè)工程專業(yè)的需要考慮，以培養(yǎng)學(xué)生能力為主線，精心組織教學(xué)內(nèi)容。

參考文獻(xiàn)：

[1]李軍，董雄報，張于賢.工業(yè)工程專業(yè)運籌學(xué)課程教學(xué)研究[J]，桂林電子工業(yè)學(xué)院學(xué)報，2003（2）：74-76.

[2]祝榮欣，李 萍.工業(yè)工程專業(yè)“運籌學(xué)”課程教學(xué)模式探討[J]，長春理工大學(xué)學(xué)報，2011（10）：164-165.

[3]潘曉明，盧偉宏.工業(yè)工程專業(yè)運籌學(xué)課程的改革與創(chuàng)新[J].高教研究，2013（9）：206-207.

[4]丁劍飛。工業(yè)工程專業(yè)運籌學(xué)課程教學(xué)改革研究[J]科教導(dǎo)刊，2011（2）：56-57