行業類高校“運籌學”教學的課程思政改革探索

郭曉玲

（中國礦業大學（北京）理學院，北京 100083）

0 引言

運籌學是以數學和計算機為主要工具，從系統和信息處理的觀點出發，研究解決社會、經濟、金融、軍事、生產管理、計劃決策等各種系統的建模、分析、規劃、設計、控制及優化問題。從第二次世界大戰以來，運籌學與控制論由于其廣泛的應用，得到了迅猛的發展，開創了很多新的研究和應用領域，形成了一個包括眾多分支的學科，是一門應用性、交叉性強的學科。我國現代運籌學的發展開始于20世紀50年代，在錢學森先生和許國志先生的推動下成立了中國第一個運籌學小組；1963年第一次為大學生開設運籌學課程；華羅庚先生的“華羅庚小分隊”在接下來的10年中普及和發展了“優選法”和“統籌法”；直到現在運籌學研究者獲得4項國家自然科學獎二等獎和2項國際運籌學會聯合會運籌學進展獎一等獎，中國運籌學取得了快速發展。目前，“運籌學”是幾乎所有高校數學類專業本科生基礎必修課，大部分高校測繪工程專業已將本課程作為本科生學科大類課程，中科院等較多高校和科研院所測繪工程專業已將本課程作為學術型研究生核心能力課程，部分高校采礦專業專業基礎課礦業系統工程向學生介紹運籌學的常用優化方法，幾乎所有高校經管類專業已將本課程作為本科生和研究生學科基礎理論課。本課程旨在系統的介紹運籌學的主要分支所對應的數學模型、相關理論及求解方法。在教學中著重培養學生利用本課程的專業知識對實際系統中的優化問題建立模型進而求解的能力。通過本課程的教學，使學生了解運籌學的學科歷史、學科特點及主要分支。掌握線性規劃、整數規劃、非線性規劃、動態規劃、最短路問題、最大流問題等圖論問題、博弈論的數學模型、基本概念，掌握求解這些問題的基本方法。

2016年12月，習近平總書記在全國高校思想政治工作會議上強調要堅持把“立德樹人”作為中心環節，把思想政治工作貫穿教育教學全過程，實現全程育人、全方位育人，為“課程思政”指明了前進方向。2019年8月，中共中央辦公廳、國務院辦公廳印發的《關于深化新時代學校思想政治理論課改革創新的若干意見》，要求“建成一批課程思政示范高校，推出一批課程思政示范課程，選樹一批課程思政教學名師和團隊，建設一批高校課程思政教學研究示范中心”，為課程思政建設提供了重要遵循。2020年5月，教育部印發《高等學校課程思政建設指導綱要》，指出要把思想政治教育貫穿人才培養體系，全面推進高校課程思政建設，發揮好每門課程的育人作用，提高高校人才培養質量。目前，課程思政建設已成為各高校思政教育改革的重點和焦點。

本文以中國礦業大學（北京）數學類專業為例，探討行業類高校“運籌學”教學中思政建設的相關舉措。

1 運籌學課程教學現狀

中國礦業大學（北京）數學類專業每個年級有120人左右，“運籌學”課程安排在大二下學期授課，選用的教材是高等教育出版社出版，刁在筠等主編的《運籌學（第四版）》。本課程共計32理論學時，48課程設計學時，主要講授運籌學中線性規劃、整數規劃、非線性規劃、動態規劃、圖論與網絡分析、對策論的基礎知識、基本原理和基本方法，輔以典型案例，使學生掌握運籌學的研究思想以及定量分析的優化技術，并能掌握運籌學解決應用問題的步驟及優化方法，具備分析和解決實際優化問題的能力，同時能夠運用常用優化軟件（如LINGO等）求解運籌學問題。

運籌學作為一門綜合性學科，在實際授課中，除以理論教學為主外，需配合實踐教學這一重要的輔助手段。這要求在教學中，既要重視運籌學的基本理論和方法，提高學生運用運籌學方法構建優化決策模型的能力，又要培養學生解決具體優化問題的實踐能力。以培養高素質人才為目標，提高學生競爭能力為重點，整合相關教學成果，加大教學過程中使用信息技術的力度，教學與科研緊密結合，采取具有先進性、科學性的教學內容，以及先進的教學模式，包括新的教案，習題，實驗指導等內容，提高同學的學習興趣，從實際出發幫助學生更好地理解數學應用的各個方面以及應用的具體方法。

2 運籌學課程思政目標和切入點

運籌學課程的育人目標包括：（1）將科學精神融入課堂教學，提高學生的專業素養；（2）通過對定理的嚴格推導證明培養學生嚴謹的思維和實事求是的科學態度；（3）通過對定理條件充分性和必要性的討論，揭示辯證思維因素，幫助學生樹立和形成辯證唯物主義世界觀和方法論；（4）提高學生運用科學方法研究廣泛出現在各應用領域中的系統管理決策問題的能力；（5）通過數學史和數學大師的故事激發學生的家國情懷；（6）培養學生探索未知、追求真理、勇攀科學高峰的責任感和使命感。

在長期的教學過程中，教師挖掘了課程中蘊含的思政元素并將這些元素與課程有機融合，有效融入課堂教學過程。

3 以學科交叉為抓手，探索行業類高校“運籌學”課程思政新方法

中國礦業大學（北京）是中華人民共和國教育部直屬的全國重點大學、國家“雙一流”建設高校、國家“211工程”和“985工程優勢學科創新平臺”建設高校，為全國首批產業技術創新戰略聯盟高校、北京高科大學聯盟和“一帶一路”礦業高校聯盟發起高校，教育部與原國家安全生產監督管理總局共建高校。在教育部第四輪學科評估中，礦業工程、安全科學與工程進入A+類，測繪科學與技術、地質資源與地質工程進入A-類。工程學、地球科學、材料科學、化學、數學、環境/生態學、計算機科學等7個學科進入ESI排名前1%，是一所具有明顯行業特征的高校。在“運籌學”教學過程中，教師團隊積極了解學校優勢學科相關研究，開展學科交叉，將實際案例引入教學環節，培養學生的學校自豪感，鼓勵用運籌學的方法解決實際行業的各種問題；努力探索，勇于拼搏，將所學內容用于當代經濟建設，培養責任擔當。

表1 運籌學課程思政元素及切入點

（1）露天礦運輸問題。露天礦運輸的基本任務是分別將運輸設備中的礦石運送到儲礦場、破碎站或選礦廠，將巖石運往排土廠。另外作為輔助運輸，還需將設備、人員、材料運到露天采場的各工作地點，其運輸作業成本可占到礦石開采總成本的40%～50%。公路汽車運輸和卡車裝運是目前運用最廣泛的露天礦運輸方式，具有較高的靈活性和經濟合理性，但大部分礦山傳統的人工調度方法經常出現道路交通堵塞、鏟運銜接不及時、車輛排隊等問題。隨著運籌學理論在礦業領域的發展和推廣，人們將多目標規劃、蟻群算法和層次分析法等方法實際應用在解決露天運輸的調度問題中，從數值計算及優化調度規則等角度將最小飽和度、綜合調度、最小比值方差等算法應用到礦區運輸系統的模擬、車輛分配等方面，形成了系統的露天礦卡車運輸調度方法理論，并已成為提高現代露天礦山企業提高經濟效益和生產效益的一項重要管理途徑。運籌學所學的圖論與網絡計劃技術、數學規劃方法等均可以應用于這一問題的求解和算法改進。

（2）其他礦業問題。美國弗吉尼亞州立大學綜合工藝學院采礦和礦物工程系托普茲副教授早在1990年便提出了運籌學在礦業中的多方面應用。生產計劃及進度安排問題、邊界品味及生產能力研究、露天采場設計、設備可靠性、維修及更換問題，設備選擇、布局及計劃，物料運輸問題，選礦問題，給料控制、混礦及配礦問題，通風及環境控制問題，以及礦床經濟和開采評價等問題，都可以借助運籌學求解。隨著大規模計算的需要，運籌學將獲得更加廣泛的應用，對于礦業企業管理的影響也必將增加。

通過以上應用案例，讓學生了解運籌學的重要性，培養學生自驅學習力，鼓勵應用所學的數學知識解決實際問題，為當代建設做貢獻。

4 結語

教育是一項長遠而又意義深遠的工作，課程思政是其中非常重要的一個環節。為了避免流于形式的課程思政，需要教師根據所講授內容精心設計和挖掘，并且根據實際情況不斷改進。“運籌學”是理工科高校重要的專業課，這門課中有很多不同的角度可以挖掘課程思政元素，本文基于中國礦業大學（北京）的“運籌學”教學實踐，列舉了長期教學實踐總結的典型課程思政案例，并以學科交叉為抓手，開展課程思政新嘗試，旨在培養學生掌握科學的思想方法，學會做人做事的基本道理；注重數學建模等科學思維方法的訓練，提高應用數學知識解決實際問題的能力；加強科學倫理的教育，用學術思維推動理論的升華，培養學生的人文素養和科學精神；培養學生探索未知、追求真理、勇攀科學高峰的責任感和使命感，激發學生科技報國的家國情懷。