前言:一篇好文章的誕生,需要你不斷地搜集資料、整理思路,本站小編為你收集了豐富的對運籌學的理解主題范文,僅供參考,歡迎閱讀并收藏。
關鍵詞:運籌學;交通運輸專業(yè);教學內容;教學方法
中圖分類號:G642.0 文獻標志碼:A 文章編號:1674-9324(2014)19-0038-02
運籌學是從實際問題中抽象出來的模型化手段,是一種解決實際問題的系統(tǒng)化思想。運籌學目前已經廣泛應用于工業(yè)、農業(yè)、交通運輸、商業(yè)、國防、建筑、通信等各個部門領域,涉及生產管理實踐中的最優(yōu)生產計劃、最優(yōu)分配、最優(yōu)決策、最佳管理等實際問題。進入21世紀以后,隨著改革開放的進一步深入以及進入信息化時代腳步的加快,運籌學教學受到了前所未有的重視。幾乎所有的大學都開設了運籌學課程,成為數學、管理科學、經濟學等專業(yè)的基本課程之一。在本科生層次,全國各大高校開設運籌學課程的專業(yè)主要有數學、工商管理、市場營銷、會計、交通工程、交通運輸等等。對于交通運輸等應用性非常強的專業(yè)開設本課程的目的是讓學生熟悉運籌學的基本模型和求解方法等,掌握運籌學整體優(yōu)化的思想和若干定量分析的優(yōu)化技術,同時能夠運用常用軟件,使學生正確應用各類模型分析和解決實際問題。但是到目前為止,很多院校在運籌學課程的教學過程中都存在著教學目的不明確、教學方法不靈活、忽視實驗教學等問題。本文就當前運籌學課程教學中存在的一些問題談談自己的看法,并就交通運輸專業(yè)中該課程的教學模式提出一些嘗試性的改革方案。
一、運籌學教學過程中存在的主要問題
運籌學是一門建立在理論與實踐緊密結合的基礎上,以定量分析為主來研究管理問題的應用科學,將工程思想和管理思想相結合,應用系統(tǒng)的、科學的、數學分析的方法,通過建模、檢驗和求解數學模型而獲得最優(yōu)決策的一門學科。經研究表明目前各專業(yè)運籌學課程的授課過程中,集中存在著以下問題[1]:
1.課程設置有缺陷,學生數學基礎相對薄弱,課程學習存在一定難度。運籌學本身和數理知識聯系密切,很多的知識點都是建立在大量數學推導的基礎上。運籌學的內容涉及到高等數學、線性代數、概率論與數理統(tǒng)計等學科的知識。如果這些課程設置的標準沒定好,對學生的要求沒達到一定的高度,會對學生運籌學的學習帶來一定的困難。此外,某些工科類專業(yè)(如交通運輸專業(yè)),對數學學科不重視導致自身的數學基礎相對薄弱,使得運籌學中涉及到抽象的數學原理難以理解,從而失去學好課程的信心。
2.教學模式陳舊。運籌學盡管是一門研究管理問題的應用學科,但是在目前的教學過程中,教師更多的是在講解每一個章節(jié)問題的原理、解題思路,而真正聯系實際,解決現實中的管理問題卻被忽視了。由此導致學生更多地認為這是一門與數學相關的課程,學習的重點是解題的方法,而不是一門管理類的應用課程。這也是導致學生認為本課程對于實踐指導的意義不大,因而對課程的學習興趣不高。
3.教學內容不恰當。運籌學經過六十多年的不斷發(fā)展,課程包括若干分支。這就導致運籌學教學內容的選擇存在一定的隨意性和盲目性,教師往往根據自身對課程的理解來講解,或完全依附于所選教材,導致教學的片面性。
4.教學方法不科學。由于運籌學解題運算量大,重復勞動多,使得教師在授課時將注意力放在課堂講授和解題運算板書上,學生在上課過程中的普遍反映是缺乏課堂活力,感覺課程比較枯燥。學生在課余時間將大量的精力花在做作業(yè)鍛煉解題技巧上,但其抽象能力、實踐能力卻普遍偏低。另外,運籌學的考試方法比較傳統(tǒng),無法全面涵蓋課程的核心內容。上面幾個問題中,第一個是課程設置的問題,后面三個是任課教師要改進的問題。本文對這些問題進行了系統(tǒng)深入的研究,不僅要提出一個合理的課程設置方案,還要提出一個教學模式的改革方案。
二、交通運輸專業(yè)運籌學課程教學改革的探索
針對目前運籌學課程教學過程中出現的問題,結合運籌學這門學科本身的特點和交通運輸專業(yè)的特殊性,我想主要從優(yōu)化課程體系、改革教學方法、改革考核體系和以科研促進課程的深化改革這四個方面進行考慮[2]。具體的討論內容如下:
1.優(yōu)化課程體系。運籌學應用范圍非常廣泛,很多專業(yè)都開設了運籌學的課程,但不同專業(yè)對運籌學的要求是不一樣的,同時各專業(yè)掌握的基礎知識也差別很大。考慮到交通運輸專業(yè)對數學的要求相對較高,而運籌學又是一門與數學息息相關的學科,因此掌握好運籌學的基本理論和算法需要有一定的數學基礎。此外,由于交通運輸專業(yè)是一門實用性很強的專業(yè),我們培養(yǎng)的學生應該從事交通運輸業(yè)的工作,因此也需要開設一些專業(yè)課程(如交通流理論、交通系統(tǒng)分析、運輸組織學等)來強化運籌學的運用。與運籌學相關的經過優(yōu)化以后的課程體系可參見圖1。
2.改革教學方法。由于運籌學的理論知識較多,結合交通運輸專業(yè)本身,運籌學教學需要增加許多實際問題的案例,因此改革教學方法要從理論教學和實踐教學兩方面來考慮。理論是學好一門課的基礎。為了能讓學生充分掌握理論知識為實踐服務,我們結合交通運輸專業(yè),考慮從課堂內容的講授、增加系列講座等方面進行理論教學改革。課堂內容的講授要特別注重思路,引導學生理解基礎概念。由于運籌學教學需要大量推導和計算來引導學生思維,傳統(tǒng)的教學模式會浪費太多的時間,因此可適時、適當、適度地引入多媒體輔助教學,不僅有利于提高教學質量和效果,而且能加快教學速度,減少教學難度,加深理解教材的深度。在理論教學中,除傳統(tǒng)的課堂講授外,可根據情況開設系列講座。講座可結合學科發(fā)展及教師的科研課題來組織,內容可以涉及運籌學在經濟管理、項目工程的應用等,能使學生了解學科前沿,激發(fā)學生學習與研究的使命感。實踐教學主要從課堂實踐、課后團體實踐等方面進行加強。通過課堂討論來強化學習效果。如在講授線性規(guī)劃可行解、基解、基可行解、最優(yōu)解的幾個概念時,可設計幾個討論題。通過討論,以加深理解“解”的概念,區(qū)別各個概念的異同。另外可開設實驗課。實驗內容為借助數學軟件、運籌學的算法來解決管理中的實際問題。通過實驗,學生不必走出校門就能身臨其境,借助于所學的理論知識,親自分析,提出合理假設,建立模型并求解,再與實際問題作一比較,找出理論與現實存在的差距和原因。團體實踐主要是課程設計,是以小組團隊為基礎,在所學知識的基礎上,自主選擇主題并在教師指導下進行調研、資料檢索、數據處理、論證或分析建模、求解等過程,經過充分討論得出結論,最終給出最優(yōu)決策方案。這是一種全程綜合訓練,是重要的實踐環(huán)節(jié),對于培養(yǎng)和提高本科生科學思維、科學方法、實踐技能和創(chuàng)新應用能力等綜合素質至關重要。
3.改革考核體系。閉卷考試一直是考查學生對運籌學知識的掌握程度的唯一方式。而這往往易造成學生死記硬背,扼殺學生的創(chuàng)造性,有時還有失公平。運籌學課程的考核方式應當根據課程本身的特點以及教學要求加以設置,既要體現學生對基本知識的掌握能力,還要突出學生的實踐能力與創(chuàng)新意識,因此在成績考核方面應當包括基礎知識考核、實踐和創(chuàng)新能力考核等方面。基礎知識考核可通過學生對每堂課課后習題作業(yè)的完成情況來考查;實踐和創(chuàng)新能力考核可通過布置幾道優(yōu)化方面的數學建模案例,引導學生用學過的優(yōu)化方法求解,不僅要建立數學模型,還要用相關的優(yōu)化軟件求解出精確的結果。
4.以科研促進課程的深化改革。以科研深化運籌學教學內容革新,以科研促進運籌學教學方法改革。讓科研的最新成果走進課堂,充分發(fā)揮學生的創(chuàng)新能力,鼓勵和引導探索式、研究式的學習,并可以以科研推動運籌學精品課程建設。
參考文獻:
[1]余曉,王黎螢.《運籌學》教學中應用探究式教學模式的探索與實踐[J].中國科教創(chuàng)新導刊,2009,(20):37.
[2]黎延海,馬引弟.《運籌學》課程教學改革的探究[J].科技信息,2008,(26):105-107.
Study on Teaching Reform of Operations Research of Information Management
Wei Jie
(Yuncheng University,Yuncheng Shanxi,044000,China)
Abstract:Based on the course features of operations research and practical problems in teaching,this article proposes corresponding teaching reform measures.Combined with the results of the reform of teaching,the paper use SWOT model to analyze enhance the effectiveness of teaching reform of operations research of Information Management in Yuncheng university. Then it puts forward some proposals for future teaching reform measures of operations research of Information Management: Proceeding from cultivating student’s actual applied ability,Operations research should carry out teaching reform according to the local characteristics,school characteristics,professional features and curriculum characteristics.At the same time,the reform should make full use of its advantages in resources and make good use of development opportunities providing by national policy and overcome their own weaknesses and threats to enhance the effectiveness of teaching reform.
Key Words:Operations Research;Teaching Reform;Information Management; SWOT
運籌學是一門應用科學、定量的方法去分析和解決管理決策問題的技術科學[1]。經過半個多世紀的發(fā)展,運籌學不僅在理論研究上具有了相當的廣度和深度,而且其方法與信息技術相結合形成了各種應用軟件,為解決實際問題提供了更新、更豐富的手段和方法。但是,在我國,這門學科還遠未得到廣泛的應用,主要原因之一就在于運籌學實踐性強,而該課程的課堂教學模式依然停留在過分重視理論教學的傳統(tǒng)模式上,因此,在地方型大學亟待向應用型大學轉型的形勢下,探討和加強運籌學課程教學改革具有重要意義。該文針對運籌學課程特點以及運籌學教學中存在的問題,從培養(yǎng)學生實際應用能力出發(fā),提出了教學改革的措施,并總結了改革的成效和未來教學改革的思路。
1 課程特點及教學中存在的問題
運籌學是信息管理專業(yè)的專業(yè)基礎課之一,其主要內容是介紹與管理領域密切相關的各種運籌學分支及其應用[2]。通過本課程的學習,學生應正確理解管理決策的科學方法,掌握整體優(yōu)化的思想和定量決策技術,能夠正確應用各類模型分析、解決管理中的實際問題,培養(yǎng)學生的數量思維能力、分析和解決實際問題的能力,為今后從事實際工作和科學研究提供必要的方法和工具[3]。該課程概念多,交叉性強,對數學基礎有一定要求,且較為抽象,教學形式多以講授方式為主,以案例討論為輔。教師們普遍感覺運籌學課程難教, 學生們感覺運籌學難學, 盡管都很認真努力,但教學效果卻不盡人意。
運籌學課程教學中存在的問題主要表現在四個方面:一是學生的數學基礎較弱,對抽象概念和計算方法的理解存在困難;二是教學目的不明確,學生不清楚該課程與專業(yè)培養(yǎng)之前的關系導致學習興趣不高;三是教學方式多采用單一的多媒體教學,講解較快,不關注細節(jié);四是教學與實際脫節(jié),大多教師主要精力多集中于概念、方法和模型等數學內容,不注重與實際相結合的應用,尤其是運籌學軟件在實際問題中的應用。
2 教學改革措施
針對運籌學課程特點以及運籌學教學中存在的問題,在上學年信息管理專業(yè)運籌學課程教學中主要采用了四方面的措施。
首先,采用板書與多媒體教學相結合。對于較容易的、偏重理論證明的或是實際應用部分采用多媒體教學,直觀且效率較高;而對于較復雜較重要的部分采用板書,詳細講解。
其次,理論方法學習為基礎,案例教學和分組討論為核心。讓學生在課前或課上簡單預習一下本節(jié)主要內容,針對某案例讓學生進行分組討論,充分調動學習積極性,讓他們在實踐中體會運籌學思想,體會數學建模和模型的求解過程,并能將這些思想和方法自覺的運用到其他具體案例中,培養(yǎng)學生的實際應用能力。
再次,注重運籌學方法與軟件應用。通過實際案例分析,運用運籌學思想和方法建立數學建模,應用軟件求解問題或是編寫算法和程序實現某些運籌學軟件的功能[4]。
最后,考核方式采用考勤、作業(yè)、課堂活躍度、調查報告與考試五種方式相結合??记诟鶕险n到課情況考核;作業(yè)根據完成的態(tài)度和結果考核;課堂活躍度以學生的學習熱情、案例討論的過程與結果進行考核;調查報告要求學生調查尋找實際問題,運用運籌學思想和方法建模,并應用軟件求解,寫出總結性報告;考試考核對課程重難點的掌握。
經過一個學期的努力,改革方案較有成效。學生更加注重平時的課堂參與,到課率提高,課堂氣氛活躍,作業(yè)完成情況和考試成績良好,尤其調查報告的完成情況讓人驚喜,但是仍有一些問題有待進一步改善。
3 提升教學改革成效的SWOT分析
SWOT分析法由海因茨?韋里克于20 世紀80年代初在其著作《SWOT矩陣》中提出,該方法的原理是綜合考慮研究對象內部存在的優(yōu)勢因素、劣勢因素和外部相關的機會因素、威脅因素進行分析,運用系統(tǒng)分析的方法剖析、研究各因素,從而尋求相應的結論[5]。應用SWOT綜合分析影響運城學院信息管理專業(yè)運籌學教學改革的優(yōu)勢、劣勢、機遇和威脅,即對課程教學的現狀和所處的環(huán)境進行全面、系統(tǒng)、準確的研究,從而更好的發(fā)揮優(yōu)勢,利用機遇,克服劣勢和減輕威脅。
3.1 優(yōu)勢分析(S)
(1)國內外豐富的運籌學教學改革研究經驗為運城學院運籌學教學改革提供了借鑒與參考。運籌學是一門交叉性強和應用性強的學科,廣泛受到國內外高校的重視,在提升課程教學改革成效方面成果較多,主要包括三個方面:一是注重理論與實踐相結合;二是提高數學基礎有利于課程學習和理解;三是培養(yǎng)學生的學習興趣。
(2)信息管理專業(yè)對運籌學軟件的應用較為重視。信息管理專業(yè)隸屬于計算機科學與技術系,完備的計算機資源為學生們應用運籌學軟件提供了平臺,計算機相關課程的設置增進了學生對運籌學軟件的學習熱情。
3.2 劣勢分析(W)
(1)學生的數學基礎普遍不強是運籌學課程教學中遇到的最大困難之一。運籌學概念較為抽象,對數學計算方法要求較高,運城學院學生資源數學基礎普遍不強,在課程概念理解和計算方法掌握上存在一定困難。
(2)系部對運籌學課程重視不足。信息管理專業(yè)隸屬于計算機科學與技術系,在課程設置與考核上對計算機類課程較為重視,而對屬于管理類課程的運籌學重視不足,運籌學是交叉性學科的重要課程之一,應該加強對該課程的重視程度。
(3)教學方法與教師的素質有待于提高。目前,運籌學教學方式多采用單一的多媒體教學,講解較快,不關注細節(jié),教學與實際脫節(jié),大多教師主要精力多集中于概念、方法和模型等數學內容,不注重與實際相結合的應用,尤其是運籌學在實際問題中的應用和相關軟件的學習。
3.3 機遇分析(O)
(1)國家政策為課程教學改革創(chuàng)造了有利條件。2014年2月,國家提出“引導一批普通本科高校向應用技術型高校轉型”,這既順應了區(qū)域經濟社會發(fā)展的迫切需求,又是新建本科院校的共同使命與挑戰(zhàn),更是學校發(fā)展再上臺階的必然抉擇。
(2)中國大學生數學建模競賽增強了學生對運籌學的學習熱情。運城學院學生積極參加每年一屆的中國大學生數學建模競賽,有利于增強學生們的數學基礎和運籌學課程學習熱情。
3.4 威脅分析(T)
(1)符合地方型大學向應用型大學轉型目標的應用型教材缺乏。目前,運籌學課程教材多以理論和計算方法為主,缺乏對運籌學實踐應用和軟件學習的內容,不符合高校轉型目標,不利于應用型人才的培養(yǎng)。
(2)校企合作壁壘多,課程應用實踐機會少。校企合作盲目性大,部分企業(yè)認為合作收益甚微,且合作雙方存在理念差別,學生對運籌學課程實際應用機會少,對課程作用和地位認識不足。
4 教學改革思路
應用SWOT對運籌學課程教學改革進行分析,對于在規(guī)劃今后的教學改革方向時,著力發(fā)揮優(yōu)勢因素,克服劣勢因素,利用機會因素,回避或化解威脅因素具有重大意義,進而對促進地方型大學順利轉型起到重要的理論認知作用。SWOT矩陣分析結果如表1所示。
發(fā)展型方案(SO):深入研究國內外運籌學教學改革研究經驗,結合運城學院信息管理專業(yè)運籌學課程教學現狀,制定符合信息管理專業(yè)的運籌學教學改革措施,校企結合重視運籌學課程的實踐應用;抓住國家高校轉型政策創(chuàng)造的有利時機,根據地方特色、院校特色、專業(yè)特色和課程特色進行教學改革,提升對學生應用能力的培養(yǎng);組織學生參與數學建模大賽增進課程學習興趣,重視對運籌學軟件的應用。
扭轉型方案(ST):借鑒國內外運籌學教學改革研究經驗,編寫符合地方型大學向應用型大學轉型目標的應用型教材;制定相關政策吸引企業(yè)參與合作,利用對軟件應用的優(yōu)勢使課程學習和企業(yè)應用相結合,增強學生對運籌學的應用實踐能力。
多元型方案(WO):增強學生的數學基礎,有利于對運籌學抽象概念的理解和計算方法的掌握;提升高校教師教學水平,改進教學方法,充分重視運籌學課程,強調運籌學與信息管理專業(yè)和各門課程之間的聯系,明確學習目標,加強對課程應用的考核;組織學生參與數學建模大賽,建立運籌學興趣小組,增進課程學習興趣;把握高校轉型機遇,校企結合,采用雙師型策略改進教學方法,提高教師的教學水平,從而提升運籌學課程的教學成效。
【論文摘 要】本文分析了信息管理與信息系統(tǒng)的專業(yè)特點和運籌學的學科特點,探索了適應信息管理與信息系統(tǒng)專業(yè)運籌學教學方式,從運籌學的教學目的、教學內容、教學方式以及與專業(yè)相結合等方面對運籌學課程的教學改革進行思考和嘗試,并對改革效果進行了一定的分析總結。
一、引言
運籌學是20 世紀新興的學科之一,近年來,運籌學作為一門學科,在理論和應用方面,無論就廣度還是深度來說都發(fā)展很快。1998年教育部頒布的《本科專業(yè)目錄和專業(yè)介紹》中,將運籌學課程列為經濟管理專業(yè)的主干課程。
信息管理與信息系統(tǒng)專業(yè)(以下簡稱信管專業(yè))是管理科學與工程下的一個二級學科,我校的信管專業(yè)隸屬于信息工程學院,運籌學一直被定為專業(yè)基礎必修課列入培養(yǎng)方案,有多年的教學歷史。我在運籌學課程的教學過程中,探索適應信管專業(yè)培養(yǎng)目標和學生特點的教學方法,積累了一些想法并進行了嘗試,取得了初步的效果。
二、信管專業(yè)和運籌學的特點及關系
信息管理與信息系統(tǒng)專業(yè)培養(yǎng)具備現代管理學理論基礎、計算機科學技術知識及應用能力,掌握系統(tǒng)思想和信息系統(tǒng)分析與設計方法以及信息管理等方面的知識與能力,能在國家各級管理部門、工商企業(yè)、金融機構、科研單位等部門從事信息管理以及信息系統(tǒng)分析、設計、實施管理和評價等方面的高級專門人才。本校的信管專業(yè)學生的培養(yǎng)目標是成為既懂技術又懂管理的企事業(yè)單位信息化建設急需的復合人才。
運籌學的基本特點是:多學科交叉性、應用性、最優(yōu)性和多分支。
(1)多學科交叉性。運籌學具有多學科交叉性的特點,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,這些學科相互滲透,綜合應用。
(2)應用性。運籌學是一門應用科學,它起源于二戰(zhàn)期間的軍事問題,二戰(zhàn)以后應用于經濟管理領域。
(3)最優(yōu)性。運籌學強調最優(yōu)決策。運籌學則提供了以數量化為基礎的方法,尋求各種實際問題的最優(yōu)方案,大大提高了信息管理的水平,增強了決策的科學性。
(4)多分支。運籌學包括各個分支,主要有:線性規(guī)劃、目標規(guī)劃、整數規(guī)劃、非線性規(guī)劃、動態(tài)規(guī)劃、圖論與網絡分析、存貯論、排隊論、對策論等。
結合本校的信管專業(yè)特點及上述運籌學特點,我認為信管專業(yè)學生學習運籌學的目的是綜合各學科的知識,利用運籌學的方法來對實際問題進行定量的分析和建模,掌握一定的算法,并能運用計算機工具對問題進行求解,以達到使生活、生產和管理等方面的各類問題獲得最優(yōu)解決。
三、傳統(tǒng)教學中存在的問題及改進措施
從前面的分析可以看出,運籌學作為信管專業(yè)的基礎課程,能夠為信管專業(yè)的培養(yǎng)目標提供有效支持。但是實際教學效果,有時卻達不到預期的水平,下面針對傳統(tǒng)教學過程中存在的問題提出了一些改進的想法。
1.教學目的的改進
傳統(tǒng)的運籌學教學,仍然存在重理論、輕應用的傾向,教學的目的在于讓學生理解和掌握運籌學的各類算法。結果是過分偏重數學,而不是應用,加上信管專業(yè)學生本身數學功底不深,致使很多同學在學習過程中產生畏懼心理,甚至放棄學習。
我認為運籌學的教學應該是理論和實踐相結合,算法是運籌學的重要組成部分,是運籌學思想的精髓,完全放棄算法學習不可取,完全將運籌學變成算法課也不可取,應該使學生在熟悉運籌學各類問題的基礎上,重點培養(yǎng)學生分析問題,根據問題類型建立數學模型的能力,能用一些經典算法求解簡單問題,并能用運籌學的軟件求解復雜問題。用經典算法的思想來開拓學生的思維,用運籌學軟件的使用來提高學生的應用能力,最大限度地發(fā)揮運籌學對學生各方面素質和能力提升的作用。
2.教學內容的改進
傳統(tǒng)的運籌學教學內容以典型問題為依據來引出運籌學的各類問題的模型,并著重分析數學模型的形式,算法和模型中參數的變化。這些內容的學習需要具備相當的數學基礎,對于本身數學基礎不佳的我校信管學生來說很容易產生畏難情緒,時間一長會產生厭學心理,進而導致學習效果不佳。
根據上面教學目的的改進措施,我在運籌學的教學過程中將教學重點放在問題的分析和建模中。在講解算法時,我也突出講解算法的設計思路,并積極引導學生來改進經典算法。在理論學習之余,我校的運籌學課程還安排了專門的實踐教學內容,在實踐課中,學生通過學習運籌學軟件的使用,例如Excel的規(guī)劃求解工具、WINQSB、LINGO,使學生能靈活運用計算機工具來解決一些復雜的運籌學問題,真正提升學生的運籌學的應用能力。
3.教學方法改進
運籌學以數學為主要工具,一些理論和算法比較復雜,講解難度較大,如果教師按部就班,平鋪直敘,較少結合案例,就會讓學生覺得枯燥乏味,晦澀難懂,從而喪失學習動力,影響教學效果。
針對上述情況,我在運籌學的教學過程中,對運籌學的教學方法進行了如下的嘗試:
(1)加強了加強案例教學。給出大量經濟管理中的問題,引導學生用運籌學的理論和方法去解決,提高學生學習的興趣,培養(yǎng)學生的思維能力。
(2)加強互動,鼓勵學生參與教學,發(fā)表自己的觀點與想法。
(3)在實踐教學環(huán)節(jié),我組織學生以小組為單位,自行選擇實際問題作為研究課題,并通過小組成員的合作完成問題的數據收集,問題的詳細描述,以及選擇合適的運籌學方法來建立問題的模型,并用運籌學軟件來求解問題。這樣,讓學生真正體驗到運籌學在實際中應用的完整過程,并且培養(yǎng)了學生的團隊合作能力。
(4)通過建立運籌學的課程網站,為學生提供了良好的課余學習環(huán)境,以及豐富了學生和老師之間的課外交流渠道。在課程網站中為學生提供了豐富的教學資源,并且設置專門的學生在線答疑功能,老師或其他同學都可以回答。通過課程網站的使用還可以完成課后作業(yè)的布置和在線批改,豐富了學生完成課后作業(yè)的途徑。
4.與相關專業(yè)課的結合
國內院校在設計信管專業(yè)課程體系時,一般是在傳統(tǒng)的經濟管理課程基礎上,拼合統(tǒng)計、運籌和信息技術等課程?,F實情況就是許多課程簡單堆砌,缺乏緊密配合,運籌學的教學也經常會與相關專業(yè)課脫節(jié)。
所以應注意在教學內容上使運籌學與相關專業(yè)課的有效銜接,將運籌學的教學自然地融入整個專業(yè)課程體系。如運籌學中圖論的教學,要和數據結構、離散數學中的有關章節(jié)相結合;網絡計劃中的關鍵路線法,對后繼課程項目管理有很大的價值;網絡計劃的優(yōu)化部分討論有限資源的合理分配,這一思想在生產管理課程中也有所體現;存貯論直接指導ERP中庫存訂貨點的管理。總之要把運籌學和各相關專業(yè)課有機結合起來,才能促進運籌學的教學和信管專業(yè)的建設。
四、改革效果分析和總結
經過近一年的運籌學教學改革,初步取得了一定的成果,學生對運籌學的學習興趣逐漸提高,學習效果也有所改進,從學生完成的作業(yè)和考試情況來看都有所提高。在以后的教學過程中,我還將對課程的考核方式,學生的課外興趣小組的組織以及學生競賽方面進行積極的探索和嘗試。爭取使運籌學在信管專業(yè)的學生中成為一門受歡迎的課程。
參考文獻:
[1]胡運權.運籌學教程[M].北京:清華大學出版社,2003
[2]胡運權.運籌學基礎及應用[M].北京:高等教育出版社,2011
[3]歐陽瑞,陳春華.在運籌學教學中要體現數學建模思想[J].長春教育學院學報,2011(27)
Abstract: Based on the problems existed in the teaching practice of operational research, this paper puts forward some corresponding countermeasures for the reform of teaching methods, combines the static teaching with dynamic teaching effectively, to stimulate students' learning interest and achieves the objective of training application technology talents.
關鍵詞: 運籌學;教學方法;案例教學
Key words: operational research;teaching method;case teaching
中圖分類號:G642.0 文獻標識碼:A 文章編號:1006-4311(2014)15-0235-02
0 引言
目前,運籌學課程已經成為高校管理類專業(yè)的一門專業(yè)必修課,也是一門實踐性和應用性很強的學科,其主要內容一般包括線性規(guī)劃、非線性規(guī)劃、整數規(guī)劃、動態(tài)規(guī)劃、多目標規(guī)劃、圖與網絡分析、排隊論、對策論、可靠性理論、投入生產分析等等,學習這些內容的同時還要充分運用前序課程(包括線性代數、概率論與數理統(tǒng)計等)的知識內容作為工具來求解數學模型,因此,如何才能讓學生對深奧而枯燥的運籌學基本思想和各類數學模型產生興趣并將其運用到管理決策的實踐中,是在教學中需要充分解決的問題,其中教學方法的選擇至關重要。
1 運籌學課程的特點
運籌學的主要思想是運用數學模型方法研究各種決策問題的優(yōu)化途徑及方案,為管理決策者提供科學決策的參考依據。運籌學的主要研究對象是各種組織系統(tǒng)的管理問題及其經營活動,目的在于改善并解決決策管理、生產經營、優(yōu)化分析等工商管理領域中的一系列實際問題,即針對所研究的系統(tǒng),求得一個合理運用人力、物理和財力的最佳方案,發(fā)揮和提高系統(tǒng)的效能,最終達到系統(tǒng)的最優(yōu)目標。
運籌學課程的特點主要有:①系統(tǒng)性:運籌學研究問題是從系統(tǒng)的觀點出發(fā),研究全局性的問題,研究綜合優(yōu)化的規(guī)律,是系統(tǒng)工程的主要依據。②重視實際應用:運籌學強調的是實用性和對研究結果的“執(zhí)行”,把“執(zhí)行”看成運籌學工作的重要組成部分。③跨學科性:由有關專家組成的小組綜合應用多學科的知識來解決實際問題,是運籌學應用的成敗與應用的廣泛程度的關鍵。④引入數學研究方法:運籌學是一門以數學為主要工具,尋求各種最優(yōu)方案的學科。
2 教學實踐中存在的問題
基于運籌學上述的特點,在教學中會出現以下問題:
2.1 培養(yǎng)目標不明確,教學內容選擇不恰當 運籌學是一門對工商管理系統(tǒng)進行定量分析與決策的應用學科,涉及的應用范圍較廣,教學課時又很有限,力求學生在48學時的有限時間內,掌握該門課程的數學模型的理論推導以及實際的應用非常困難,而且電子商務專業(yè)是文理兼招,文科學生占據90%的比例,數學基礎相對比較薄弱,繁瑣的理論推導使學生對教學內容望而生畏,激發(fā)不了學生的學習興趣,甚至有些線性代數沒有學好的同學放棄本門課程的學習。
2.2 教學方法不夠科學 教學方法過于單一,主要采用傳統(tǒng)的講授方法,黑板、粉筆、書本的“經典”組合方式,會讓學生感覺枯燥乏味。教學手段的單一,以及缺乏師生之間的互動,教師不能很好的掌握學生的學習狀態(tài),一個學期下來教師完成了教學內容,學生完成了聽課內容,通過暫時性的記憶,雖然應付了考試,但是,由于學生沒有對運籌學產生興趣、沒有真正理解運籌學的建模方法和實際應用的方法,在實際應用中能否合理的運用運籌學方法還是個未知數。
2.3 實踐教學環(huán)節(jié)不足 運籌學是一門應用性很強的學科,若在教學中缺少實踐教學環(huán)節(jié),例如在用單純形法解決線性規(guī)劃問題這一部分,由于實際問題都比較復雜,在變量很多的情況下,手工求解不但比較繁瑣,而且一旦某一個數字計算錯誤,造成結果上的偏差會很大,浪費了很多時間和精力。這些問題都在于缺少上機時間教學實踐環(huán)節(jié),不能利用相關軟件進行求解,大大降低了課程的應用性。
3 教學改革的思路
3.1 明確培養(yǎng)目標,選擇合理的教學內容 培養(yǎng)目標要根據教學目的來確定,對于電子商務專業(yè)的學生,運籌學課程的教學目的應該著重在運籌學的模型建立、求解方法的選擇以及解決實際應用問題的構思上,教學重點是培養(yǎng)學生的理論應用能力。因此,在教學內容上,應該簡化理論推導、突出應用,注重現實的社會發(fā)展和就業(yè)的需求,有選擇地引入大量的案例和數據資料。針對專業(yè)中文科生多、數學基礎薄弱的特點,應盡量省去繁瑣的數學公式推導過程,選擇強調能力培養(yǎng)的工商管理類系列教材。
3.2 理論與案例相結合的教學方法 將單一的課堂講授方式轉變?yōu)檎n堂講授、案例教學、小組討論、上機實踐等形式相結合的教學方法。目前案例教學已被證明是一種有效的教學方法,有助于學生理解理論教學內容,為理論教學提供分析的背景和討論的對象。案例教學法首先要做的是案例的選擇,案例的選擇直接影響案例教學的效果。在理論講授的過程中,有時及時運用一些簡潔生動的小案例,可以激發(fā)學生的學習興趣,可以把思想將要游離出去的學生重新引回課堂;在理論知識內容比較繁多且枯燥的時候,利用案例對理論來講授數學模型的求解過程,可以給學生一個清晰的思路、明確的量度。
例如在學習用表上作業(yè)法求解運輸問題時,我們聯系實際,建立五六配送中心的選址問題的教學案例,通過分析物流的配送價格和運量,建立相應的數學模型,掌握表上作業(yè)法求解的思想和最優(yōu)解的判別過程,既可以豐富教學內容,滿足學生的參與感和成就感,還可以提高學生的學習興趣和自主學習的能力。
3.3 手工板書與多媒體教學方式相結合,全面提高教學效果 隨著現代教育技術的快速發(fā)展,教師可以充分利用多媒體教學資源,既可以將抽象的內容用圖文的形式表現出來,還可以將重復而繁瑣的解題過程用多媒體課件加以展示,可以節(jié)省課堂上的寶貴時間,增加學生知識的攝取量,使得教學任務按時完成。
基于運籌學課程存在的內容多、模型復雜、求解過程繁瑣的特點,運用多媒體教學是一種趨勢,但是,教師不斷地翻動課件,學生很難長時間將精力集中在多媒體課件上,學生也很難有時間思考與消化吸收教學內容的時間,因此,教學的實際效果未必同學生攝取的知識量同步增長。而且,運籌學的某些內容,如用圖解法求解線性規(guī)劃問題、用雙標號算法尋找最短路線問題等內容,只有采用板書講解的方式,才能使學生更加清晰地理解和掌握該方法的求解過程,加深記憶。因此,在運籌學的教學過程中,只有將手工板書與多媒體教學方式結合起來使用,才能全面提高教學效果。
3.4 理論教學與實驗教學相結合 計算機的迅猛發(fā)展與廣泛的應用是運籌學得以快速發(fā)展的重要原因之一,在運籌學教學中,在遇到實際應用問題時,學生能夠根據學到的知識快速地建立數學模型,并明確求解方法,但是由于涉及到的變量較多,約束條件復雜,在求解時計算量都很大。因此,我們在教學過程中要將掌握運籌學軟件的操作與應用視為對學生的基本要求,相關的軟件如QM軟件、Lingo軟件和Microsoft Excel軟件包等。
開展計算輔助教學的方式,不但可以讓學生掌握用計算軟件求解運籌學問題的方法,培養(yǎng)學生的學習興趣和應用能力,還可以使從大量而繁瑣的計算中解脫出來,將更多的精力放在數學建模、相關數據的處理及優(yōu)化分析上,更加有效地掌握運籌學的基本方法和在實踐中的應用。
4 結語
運籌學是一門專業(yè)基礎課,針對該課程的重要地位和作用,通過合理改變教學方法,使靜態(tài)教學與動態(tài)教學有效地結合,激發(fā)學生的學習興趣,力求讓學生在有限的48學時內掌握運籌學的基本理論、建模方法、求解算法和軟件應用,將理論與實踐有機地結合起來解決實際問題的教學方式,實現了高等院校努力培養(yǎng)應用技術型人才的教學目的。
參考文獻:
[1]張文杰.管理運籌學[M].北京:北京交通大學出版社,2012.
關鍵詞 工業(yè)工程 運籌學 教學改革
中圖分類號:G420 文獻標識碼:A
工業(yè)工程是一項新興專業(yè),我國本科院校開設工業(yè)工程專業(yè)只有十多年的歷史。工業(yè)工程強調綜合地提高勞動生產率、降低生產成本、保證產品質量,使生產系統(tǒng)能夠處于最佳運行狀態(tài)而獲得最高的整體效益。運籌學是工業(yè)工程專業(yè)非常重要的專業(yè)基礎課,它有著十分突出的實踐性和實用性。運籌學既是工業(yè)工程專業(yè)其他專業(yè)課程如《系統(tǒng)工程》、《生產計劃與控制》、《物流分析與設施規(guī)劃》等的理論基礎,同時又和這些課程在內容上有所交叉。因此研究工業(yè)工程專業(yè)運籌學課程的教學改革具有十分重要的現實意義。
1 運籌學教學中存在的不足
運籌學廣泛應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,著重對人、財、物等有限資源進行統(tǒng)籌安排,為決策者選擇最優(yōu)決策提供定量依據。運籌學中的很多理論方法已經成為現代化管理的有力工具,在生產管理、工程技術、金融財政、軍事作戰(zhàn)、經濟分析等領域中都得到了極為廣泛的應用。目前我國很多院校把運籌學歸到數學學科范疇,使得數學理論的教學內容偏多,而對學生分析與解決實際問題能力的培養(yǎng)環(huán)節(jié)偏弱,這顯然和工業(yè)工程專業(yè)人才培養(yǎng)目標相去甚遠。目前在工業(yè)工程專業(yè)運籌學教學中主要存在以下幾個方面的問題。
(1)教學內容不恰當。運籌學在發(fā)展過程中,由于研究和應用的領域不同,發(fā)展了各種不同的理論,從而形成了不同的運籌學分支。由于教學時數有限,因此教學內容不可能包括所有的分支。顯然不同的辦學層次、專業(yè)背景、學校類型、學生素質以及知識結構存在著差異,目前在運籌學的教學內容選擇上存在著一定的盲目性和隨意性。
(2)過分注重理論推導,忽視對學生應用運籌學解決實際問題能力的培養(yǎng)。盡管運籌學強調以量化為基礎,需要建立各種數學模型,為決策者的決策提供定量依據。但是更為重要的是運籌學分析獲得的結果要能夠被實踐檢驗,并被用來指導實際系統(tǒng)的運行,因此具有很強的實踐性。而目前運籌學課程的教學仍然停留在傳統(tǒng)的模式上,過于注重定義解釋,定理的推導以及算法的推演上,缺乏運籌學的應用和分析問題、解決問題的方法和思路的培養(yǎng)。因而學生普遍存在“眼高手低”的通病。很多學生學習完運籌學之后,感覺不到它的實用價值,更無法把運籌學的思想和方法應用到后續(xù)的相關專業(yè)課中。
(3)太注重運算的硬結果,而結合實際應用中最優(yōu)方案的軟化、折中思想較少講授,使學生面對實際問題只能硬搬照抄,缺少應有的靈活性。應用運籌學求解的結果目標通常具有單一性,即追求效益最佳。而從企業(yè)要求來看,還需要考慮資金周轉、環(huán)境保護、資源合理利用以及企業(yè)生存等多方面因素,因此,企業(yè)所期望的“效益最佳”具有系統(tǒng)性。這二者之間的差異甚至沖突,也是運籌學實際應用中需要合理解決的問題。因此在教學過程中要培養(yǎng)學生在理念和工作方式上具有開放性。不能拘泥于運籌學書本和文獻資料,而應該深入實際,與相關人員及學科相結合、交叉、滲透、互補,從而達到技術可行、經濟合理及系統(tǒng)優(yōu)化的目的。
2 運籌學教學改革
根據工業(yè)工程專業(yè)學生的培養(yǎng)目標,結合運籌學的學科特點,我們從以下幾個方面對運籌學教學進行了改革:
2.1 根據工業(yè)工程專業(yè)的培養(yǎng)目標,組織合理的教學內容
教學內容的組織是課程教學的重要環(huán)節(jié),在運籌學教學工作中,我們注重改進教學內容、思想與方法,強調“融知識傳授與能力培養(yǎng)為一體”。運籌學的教學內容首先考慮到學科體系的完整性,為學生打下牢固的理論基礎。
工業(yè)工程專業(yè)運籌學的教學目的側重于運籌學在各類管理問題中的應用,其教學內容應根據專業(yè)需要進行設置。從實際應用情況看,線性規(guī)劃、動態(tài)規(guī)劃等運籌學分支應用較為廣泛,因此這部分內容作為一般管理類專業(yè)必須掌握的內容。此外,圖論、存儲論、排隊論、決策論和對策論在實際生產中對生產計劃問題、庫存問題等各個環(huán)節(jié)中都能起到重要的理論支撐作用,因此這部分內容也作為工業(yè)工程專業(yè)運籌學的教學內容。
2.2 豐富教學手段,培養(yǎng)學生解決實際問題的能力
(1)結合工業(yè)工程專業(yè)實際,淡化數學方法的推導與論證,增加案例教學。案例教學是一種親驗型、參與型的學習方法,能使學生深入到實際問題的環(huán)境中,提高分析和解決實際問題的能力,對于他們的全面發(fā)展,起著不可替代的作用。在進行案例教學過程中,我們主要從以下幾個方面入手:
首先,案例的選取要具有充分的代表性,結合工業(yè)工程專業(yè)的特點,覆蓋該專業(yè)在實際中最常見運籌學問題的各類類型,在案例選取過程中還應注重以學生緊密聯系的實際生活為背景,從而更好地激發(fā)他們學習的興趣。
其次,在講解運籌學模型時,以實際問題引入,并結合實際問題的解決對相關理論和方法進行講授。在講授過程中以實踐應用為主線,以活躍的思維想象與迂回的教學技巧幫助學生掌握教學難點。
最后,對同一案例采用多種運籌學模型進行求解。比如項目投資案例可以采取一般線性規(guī)劃模型、運輸問題模型、動態(tài)規(guī)劃模型、整數規(guī)劃模型等多種模型解決,各種模型的相同點和不同點是什么,各種模型的優(yōu)缺點是什么。通過多個角度的建模不僅培養(yǎng)學生對運籌學知識的綜合掌握,也鍛煉了他們不同維度思考問題的能力,后者也許對于學生的成長更加重要,對于工業(yè)工程專業(yè)的學生其綜合利用資源尋求系統(tǒng)優(yōu)化的角度來說,尤其有意義。
(2)通過課堂練習、課堂提問、課堂演示等形式實現教師與學生的互動,在活躍課堂氣氛的同時,提高教學效果。在課堂教授時不能為了追求進度而硬性灌輸,而是通過假設、反問、設疑、爭辯等方式進行啟發(fā)式教學,讓學生不斷思考,不斷領悟。在進行案例分析時老師要營造良好的自由討論的氛圍,一方面設法調動學生的主動性和積極性,鼓勵學生參與討論;另一方面引導學生圍繞案例主題展開討論,分析求解結果的可操作性,培養(yǎng)學生在應用運籌學解決實際問題時要與其他學科配合,在整個專業(yè)體系框架內,尋求問題的最優(yōu)方案。案例討論結束后,老師要做簡要的總結,針對學生在討論中提出的分析方法和思路、解決問題的途徑等進行實事求是的評價,最終得出最優(yōu)的案例分析方案。
(3)加強與工業(yè)工程其他專業(yè)課程的銜接。我們在運籌學的教學過程別注意與其他專業(yè)課的銜接,使學生的知識系統(tǒng)化。比如講解線性規(guī)劃時,聯系《物流分析與設施規(guī)劃》中的選址問題;講解指派問題時,結合《供應鏈管理》中的供應商優(yōu)選決策講解運籌學知識在其中的應用;講解目標決策時,與《系統(tǒng)工程》中層次分析法和沖突分析法相對比等等。教師在講解的過程中,可以讓學生了解運籌學課程與其他專業(yè)課程的關系和銜接,一方面完善學生的知識體系,另一方面明確運籌學的重要性,激發(fā)學習運籌學的動力。
(4)開展計算機輔助教學,豐富運籌學上機實驗。開展運籌學計算機輔助教學無論對于運籌學的發(fā)展與進步,還是對運籌學教學本身,都有著重要的意義。計算機輔助教學一方面要求學生能夠應用已有的運籌學計算軟件,如Matlab、Lin,go、Lindo等求解大規(guī)模的優(yōu)化問題。另一方面要求學生能夠自己動手編寫運籌學各種算法的計算機程序,鍛煉學生獨立思考的能力。
(5)增加運籌學課程設計。運籌學課程結束后,教師結合實際和教學內容,設計多個帶一定綜合性的課題,根據課題的難易程度,制定合理的評分標準,供學生選擇。學生根據自身的實際情況選擇課題,查閱資料,仔細研究,建立模型、選擇算法、編程上機、調試運行后得出結果,并進行結果分析。該過程主要鍛煉學生的系統(tǒng)性思維,提高他們分析和解決實際問題的能力。
2.3 建立合理的考核體系
在成績考核方面,將傳統(tǒng)的單一閉卷筆試改為課程設計、上機實驗與筆試相結合的考試方式,全面考察學生對所學基本知識的掌握情況和綜合應用能力,并編制運籌學題庫和試卷庫,規(guī)范評分標準,以保證運籌學的考試、閱卷、評分做到科學、規(guī)范、公正。
關鍵詞:物流工程;運籌學;庫存控制
作者簡介:謝逢潔(1974-),女,重慶人,西安郵電大學管理工程學院,講師。(陜西 西安 710061)崔文田(1966-),男,陜西米脂人,西安交通大學管理學院,教授。(陜西 西安 710049)
基金項目:本文系教育部高等學校物流類專業(yè)教學指導委員會教改課題(課題編號:JZW2011013)的研究成果。
中圖分類號:G642.0 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0079(2013)04-0110-02
隨著電子商務近十年的迅速發(fā)展,我國物流企業(yè)如雨后春筍般成長起來。攤開一張中國物流地圖,密密麻麻的干線、支線一團亂麻似的交織在一起。然而,中國物流每年30%左右的增長速度仍然難以滿足每年100%速度增長的淘寶貨運需求。那么,有效地利用現有資源進行優(yōu)化配置,成為物流企業(yè)滿足社會經濟發(fā)展需求的重要途徑,這無疑給物流專業(yè)的“運籌學”教學工作提出了前所未有的挑戰(zhàn)。根據《教育部高等學校物流類專業(yè)教學指導委員會關于物流工程本科專業(yè)培養(yǎng)方案的指導意見》,“運籌學”是各高校物流工程專業(yè)必需開設的學科基礎課程,建議課程學分為3分左右,其他學科基礎課具體課程及學分由各高校自定。這充分說明了“運籌學”課程在物流工程專業(yè)教學中的基礎性和重要性。那么,根據我國物流業(yè)發(fā)展中的實際問題,結合物流工程專業(yè)“運籌學”教學需求,探討教學內容和教學方法的改革具有重要意義,但同時這也是擺在每個物流工程專業(yè)“運籌學”教學工作者面前的重要問題。
一、我國物流業(yè)的主要問題及其原因分析
在電子商務環(huán)境下,涌現出大量種類多、批量小、批次多、目的地分散的隨機零散的物流需要,這與傳統(tǒng)的糧食、燃料、建材等大宗物資運輸需求有著明顯的差別。大量的零散物流需求為我國物流業(yè)發(fā)展帶來了契機,同時也暴露出其存在的問題。
首先,物流成本高是我國物流業(yè)一直以來存在的問題。隨著電子商務環(huán)境下零散物流需求的激增,成本問題愈發(fā)顯得嚴重。據國家發(fā)改委2011年12月1日披露的數據,2011年1月至10月,我國社會物流總費用6.4萬億元,同比增長18.7%。目前,中國的物流成本占GDP總量比重約為18%,而日本是11%,美國是8%,歐盟只有7%。究其原因,除了油價上漲以及物流運輸中的各種亂收費現象外,每年以30%左右的速度發(fā)展起來的物流企業(yè)資質參差不齊,配送中心的選址、庫存控制、車輛路徑規(guī)劃等有利于物流企業(yè)降低成本的優(yōu)化途徑在一些新建物流企業(yè)中并沒有得到很好地應用。這是我國物流成本高的主觀因素,也是物流專業(yè)“運籌學”教學需要重點關注的問題。
此外,在電子商務環(huán)境下,客戶對產品可得性的心理預期增強,進而使得其對交貨時間的要求遠遠高于傳統(tǒng)物流貨運的要求。而我國大多數物流企業(yè)尚未形成一個完整有效的物流系統(tǒng),配送中心和運輸系統(tǒng)缺乏協調,庫存控制和車輛路徑規(guī)劃存在矛盾,長途運輸和短途配送缺乏銜接等問題普遍存在。這無疑會導致物流企業(yè)貨運時間的拖延,使得客戶對交貨時間的需求時常難以得到滿足。因此,物流系統(tǒng)的協調優(yōu)化也是“運籌學”教學需要重點關注的問題。
二、物流工程專業(yè)“運籌學”教學的主要內容
“運籌學”教材種類繁多,本文以清華大學出版社出版的《運籌學》章節(jié)劃分為例進行相關內容的闡述。目前,我國各高校管理類本科層次的運籌學教學內容通常由線性規(guī)劃與目標規(guī)劃、整數規(guī)劃、動態(tài)規(guī)劃、圖與網絡、排隊論等幾部分構成,略有差異。非線性規(guī)劃、存儲論、對策論、決策論、啟發(fā)式方法等則通常作為研究生階段的教學內容。物流工程專業(yè)具有管理學科的一般屬性,同時還具有本專業(yè)的一些特性。為了更好地滿足我國快速發(fā)展的物流業(yè)對專業(yè)人才的需求,物流工程專業(yè)“運籌學”教學應在保持管理類運籌學教學內容廣度的基礎上,突出物流工程專業(yè)“運籌學”教學需要解決的一些重要問題,包括配送中心選址、庫存控制、車輛路徑規(guī)劃以及物流配送系統(tǒng)協調優(yōu)化等問題。
1.配送中心選址問題相關教學內容
配送中心選址問題是給定某一地區(qū)所有需求點的集合,要求從中選出一定數目的需求點建立配送中心,實現對所有需求點的配送,并使得總配送路徑或配送費用最小。整數規(guī)劃是目前應用最廣泛也是最主要的定量選址技術,其求解方法包括分支定界法、割平面法和隱枚舉法,其優(yōu)點是能獲得精確的最優(yōu)解。但是對一些模型太復雜的情況,如對整個物流網絡進行規(guī)劃時的大型復雜選址問題,由于變量和約束條件眾多、形式復雜,往往只能用啟發(fā)式算法獲得最優(yōu)解。此外,多目標決策方法可以和啟發(fā)式算法相結合進行配送中心的合理選址。
2.庫存控制問題相關教學內容
庫存控制問題是在保證生產或銷售對物資需要的前提下,盡可能地減少資金占用,降低物資的庫存成本。目前,庫存控制研究已取得了豐碩的成果,形成了較為完整的庫存控制理論——存儲論,主要包括定常需求的庫存控制、時變需求的庫存控制、隨機需求的庫存控制、依賴于庫存水平需求的庫存控制以及多種物品的庫存控制等。庫存控制模型的求解主要利用高等數學中的微積分原理給出最優(yōu)解的性質,并結合啟發(fā)式算法給出最優(yōu)值。
3.車輛路徑規(guī)劃問題相關教學內容
車輛路徑規(guī)劃問題是針對一系列發(fā)貨、收貨點,設計適當的行車路線,使車輛有序地通過它們,在滿足規(guī)定的約束條件(如貨物需求量、交發(fā)貨時間、車輛容量、時間限制等)下,實現一定的目標(如路程最短、費用最低、時間盡量短、車輛盡量少等)。根據研究重點的不同,車輛路徑規(guī)劃問題的模型構造及算法有很大差別。但整數規(guī)劃、動態(tài)規(guī)劃和圖論是車輛路徑規(guī)劃問題最常用的建模方法,啟發(fā)式算法在車輛調度問題的求解中得到了廣泛應用。
4.物流系統(tǒng)協調優(yōu)化相關教學內容
配送中心選址、庫存控制、車輛路徑規(guī)劃問題之間有著千絲萬縷的關系,其中一個問題的決策往往影響到其他問題的決策,如果某一問題決策失敗就無法獲得整個物流系統(tǒng)的最優(yōu)。因此,物流系統(tǒng)的協調優(yōu)化越來越受到重視,配送中心選址與運輸路線安排問題的集成建模、庫存控制與車輛路徑的集成建模、以及配送中心選址與庫存控制的集成建模已經得到了廣泛研究,主要涉及的運籌學方法有整數規(guī)劃、非線性規(guī)劃、動態(tài)規(guī)劃和啟發(fā)式算法等。
由以上分析可知,物流系統(tǒng)優(yōu)化涉及的“運籌學”教學內容主要包括整數規(guī)劃、非線性規(guī)劃、動態(tài)規(guī)劃、圖論、存儲論、多目標決策、啟發(fā)式算法等,這分別對應于清華大學出版社《運籌學》教材中的第5章、第6~7章、第8~9章、第10章、第13章、第16章、第17章。其中,以整數規(guī)劃和啟發(fā)式算法的應用最為廣泛。以此為依據,筆者建議對物流工程專業(yè)的“運籌學”教學內容作適當調整,打破以教材章節(jié)為依據劃分本科和研究生教學內容的模式,在本科階段教學中增加非線性規(guī)劃、存儲論、決策論、啟發(fā)式算法的內容,在研究生階段教學中進一步深化整數規(guī)劃、動態(tài)規(guī)劃、圖論的內容,保證本科和研究生階段課程的可延續(xù)性,并在教學深度上形成一定的梯度。本科階段側重于物流系統(tǒng)基本問題的建模和基本求解方法的掌握,研究生階段則側重于綜合問題的建模和多種求解方法的結合應用以及優(yōu)化理論的創(chuàng)新。
三、物流工程專業(yè)“運籌學”教學的實施手段
“運籌學”是一門以數學方法為基礎尋求實際問題最優(yōu)方案的應用科學,特別強調對實際問題的解決。應用運籌學解決現實生產、生活中的實際問題,需要針對實際問題的優(yōu)化要求及面臨的客觀條件作必要的假設,抽象為數學模型,然后利用恰當的數學方法加以解決。根據《教育部高等學校物流類專業(yè)教學指導委員會關于物流工程本科專業(yè)培養(yǎng)方案的指導意見》,物流工程專業(yè)是一門實踐性很強的專業(yè),要求該專業(yè)的教學注重理論教學與實踐教學相結合,課堂教學與課外活動和諧統(tǒng)一。因此,對于物流工程專業(yè)的“運籌學”教學,強調對物流系統(tǒng)中實際問題的解決則顯得尤為重要。然而,由于“運籌學”本身所具有的明顯的數學學科特征,加上“運籌學”教材的通用性特點,教師在教學實踐中很容易產生偏重數理演算、忽略實踐應用的傾向,在基本原理和手工演算的講授上花費大量的課時,而對于如何從物流系統(tǒng)的實際問題出發(fā),抽象出合理的數學模型以及如何應用先進的計算軟件實現模型的求解則重視不夠,甚至忽略。鑒于此,筆者建議對物流工程專業(yè)“運籌學”教學的實施手段做以下改革嘗試。
1.講述教學法和問題解決教學法相結合的課堂教學方式
由于“運籌學”既要求對基本理論和優(yōu)化方法的理解,又強調應用理論方法解決實際問題的能力。因此,筆者建議采用講述教學法和問題解決教學法相結合的課堂教學方式。
講述教學法是指教師運用敘述的方式傳遞教材知識的教學方法,也是最為常用的一種教學方法?!斑\籌學”的基本理論和優(yōu)化方法以數學為基礎,對于物流工程專業(yè)的學生而言相對抽象和晦澀。如果在課堂講述時利用高深的數學理論來推導一個定理,或者花費大量的時間手工求解一個問題,則違背了物流工程專業(yè)“運籌學”教學的應用目的,學生不僅難以接受講述的內容,而且其學習積極性會受到打擊。因此,筆者建議教師在課堂講述中弱化“運籌學”中定理的推導以及手工演算過程,通過板書教學與多媒體教學相結合的講述方式,根據課程內容的需要穿插一些動畫、聲音視頻,充分調動學生的學習興趣,使學生快速理解“運籌學”的基本理論和優(yōu)化方法。在此基礎上,結合問題解決教學法培養(yǎng)學生應用理論方法解決實際問題的能力。問題解決教學法是啟發(fā)式教學方法的一種,是以學習者為中心的教學方法。教師可在教學中有目的地引導學生選擇典型的物流系統(tǒng)優(yōu)化案例,可以從簡單的配送中心選址、庫存控制以及車輛路徑規(guī)劃問題入手,協助學生對實際問題進行合理假設、抽象和建模,使學生逐步掌握運用“運籌學”解決物流系統(tǒng)優(yōu)化問題的思維方式和方法。
2.課堂教學、計算實驗和課外活動緊密配合
由于課堂教學中弱化了定理的推導和手工演算的過程,加上啟發(fā)式算法在物流系統(tǒng)優(yōu)化問題中的廣泛應用,物流工程專業(yè)的“運籌學”教學應開設專門的實驗課程,將課堂教學內容和上機實驗緊密結合起來,幫助學生掌握WINQSB、LINDO、LINGO、MATHEMATICA、MATLAB 等優(yōu)化軟件,利用計算機代替手工演算實現模型的求解。同時,注重培養(yǎng)學生不拘泥于課本上的算法與思維,努力嘗試新方法,開拓新思路,提高自己的創(chuàng)造性思維能力,逐步引導學生將學習的重點放在對實際問題的分析建模和求解思路的設計上來。此外,可以鼓勵學生積極參加全國大學生物流大賽,實現“運籌學”教學與物流優(yōu)化實踐的結合,提高學生應用運籌學解決物流企業(yè)實際問題的能力。
3.改革考核體系,突出教學重點
成績考核是整個教學周期的最后環(huán)節(jié),是評估教學質量和學習水平的關鍵。為了與物流工程專業(yè)“運籌學”教學內容和教學方式的調整保持一致,其成績考核方式也應做相應的調整。首先,突出物流工程專業(yè)的“運籌學”教學目的,考核內容應圍繞物流系統(tǒng)優(yōu)化問題展開,比如配送中心選址、庫存控制、車輛路徑規(guī)劃等都是重點考核內容,相應地弱化對其他專業(yè)的相關問題考核。其次,改變目前“運籌學”課程考核采取的形式單一的筆試方式,將平時課堂教學中的問題討論和實驗課程中的上機練習作為課程考核的一部分。比如,可以在課堂教學中定期地進行物流系統(tǒng)案例優(yōu)化小測驗,讓學生在規(guī)定的時間內完成問題分析和模型構建,將評價結果記入課程考核,還可以在實驗課程中設置一定的考核環(huán)節(jié),檢查學生利用計算機求解運籌學模型的能力,將評價結果記入課程考核。最后,在試卷考核中要注重檢驗學生掌握運籌學思維方式和方法的程度,即檢驗學生針對一個具體的物流系統(tǒng)優(yōu)化問題展開分析,進行適當的假設和理論抽象,建立合理的數學模型的能力,避免學生把大量的時間花費到簡單記憶和繁雜計算中。
四、結語
本文從電子商務環(huán)境下我國物流業(yè)存在的實際問題出發(fā),確定物流工程專業(yè)“運籌學”教學需要重點關注的問題包括配送中心選址、庫存控制、車輛路徑規(guī)劃以及物流系統(tǒng)協調優(yōu)化。在此基礎上,通過對這些重要問題的分析給出了物流工程專業(yè)“運籌學”教學的重點內容和章節(jié),并對教學實施手段提出了改革建議。這些有針對性改革措施不僅有利于物流工程學生掌握運籌學的思維方式和方法,而且有利于培養(yǎng)學生應用運籌學解決物流系統(tǒng)優(yōu)化問題的能力。
參考文獻:
[1]楊艷,王克近.配送中心選址方法研究綜述[J].物流技術,2011,
(23):148-152.
[2]周永務.物流系統(tǒng)的庫存控制模型與方法研究[D].合肥:合肥工業(yè)大學,2002.
[3]劉云忠,宣慧玉.車輛路徑問題的模型及算法研究綜述[J].管理工程學報,2005,19(1):124-130.
[4]林巖,胡祥培,王旭茵.物流系統(tǒng)優(yōu)化中的定位——運輸路線安排問題(LRP)研究評述[J].管理工程學報,2004,18(4):45-49.
[5]李文鋒,畢婭.物流系統(tǒng)優(yōu)化與仿真[M].北京:中國標準出版社,
2010.
[6]王旭.管理運籌學的課程定位研究[J].高等教育研究,2008,
25(3):75-76.
關鍵詞:信息管理系統(tǒng);決策支持系統(tǒng);運籌學;建模與求解
1、引言
數字計算機應用于管理領域,主要是進行數據處理和編制報表,實現數據庫管理辦公自動化。通常把這類系統(tǒng)所涉及到的技術稱作電子數據處理(EDP)。EDP把人們從繁瑣的事務處理中解脫出來,大大提高了工作效率,但它存在著對信息交換和資源共享及其增刪改操作等問題。因此有必要對系統(tǒng)的信息進行整體分析和系統(tǒng)設計,從而使工作協調一致。
信息管理系統(tǒng)(IMS)是以人為主導,利用計算機硬件和軟件進行信息的收集、加工、存儲、傳輸、更新和維護,以企業(yè)戰(zhàn)略竟優(yōu)、提高效益和效率為目的,支持企業(yè)高層決策、中層控制、基層運作的集成化人機系統(tǒng)。IMS能監(jiān)測各種運行狀況,利用過去和現在的數據預測未來,利用信息控制企業(yè)行為,幫助企業(yè)實現其規(guī)劃目標。
運籌學、系統(tǒng)工程與計算機的結合,形成了模型輔助決策系統(tǒng)。由于采用的模型主要是數學模型,輔助決策的能力主要表現在定量分析上。決策支持系統(tǒng)將管理信息系統(tǒng)與模型輔助決策系統(tǒng)結合起來,使得數值計算和數據處理融為一體,從而提高了輔助決策的能力。
2、運籌學與決策
運籌學的英文通用名稱為“operationalresearch”,簡稱OR。按其原意,應譯為運作研究或作戰(zhàn)研究。在運籌學發(fā)展的初期,其研究與應用范圍主要是與戰(zhàn)爭相關的戰(zhàn)略、戰(zhàn)術方面問題。隨著經濟和技術的發(fā)展,運籌學的研究也向其他方面拓展。今天的運籌學已涉及到政治、經濟、社會服務、管理、教育規(guī)劃、決策、組織、生產建設等諸多方面,甚至可以說,很難找出它涉及不到的領域。由于運籌學的需要而發(fā)展起來的一些數學分支,如數學規(guī)劃、應用概率與統(tǒng)計、應用組合數學、對策論、數理經濟學、系統(tǒng)科學等,都得到了迅速發(fā)展。許多基于這些理論的軟件工具也應運而生,如解決線性或非線性規(guī)劃問題的Lingo,具有強大功能的數學軟件包Matlab等。
運籌學是一門應用科學,它廣泛應用現有的科學技術知識和數學方法,解決現實世界中提出的專門問題,為決策者選擇最優(yōu)決策提供定量依據。應用運籌學處理問題分為以下5個階段:確定問題和目標;收集資料和建立模型;求解模型和優(yōu)化方案;檢驗和評價模型;方案實施和反饋優(yōu)化。
3、模型與模型輔助決策
模型是對現實世界的事物、現象、過程或系統(tǒng)的約簡描述,人們通過對模型的認識來增強應對問題的處理能力。通過模型事務和系統(tǒng)使用的規(guī)律及主要影響因素,便于決策者制定相關處理方法和高效地操作。對于任何一個系統(tǒng),要想獲得決策信息首先是建立模型,建模是某領域的專家研究事物的規(guī)律而得出的數學模型。這項工作是創(chuàng)造性勞動,需要花費大量的精力和思維來得到近似的數學模型。同時在很大程度上也是基于經驗的結晶。建模后的下一項工作就是構造該模型的求解算法,它可以是近似求解,也可以是最優(yōu)化求解,算法的構造由數值計算專家來完成。得出模型算法,就可以用計算機語言來編制程序。決策者可以運行模型程序,計算出結果,獲取輔助決策信息。
在眾多模型中,以數值計算為主體的數學模型適合使用FORTRAN、PASCAL、C等計算機語言實現;智能模型適合使用PROLOG、LISP、C等計算機語言;仿真模型適合使用DYNAMO、GPSS等計算機語言。
4、決策過程與決策支持系統(tǒng)
美國學者Scott Morton在《管理決策系統(tǒng)》一文中首先提出決策支持系統(tǒng)(DSS)的概念。DSS是在信息管理系統(tǒng)和運籌學的基礎上發(fā)展起來的。信息管理系統(tǒng)在于大量的數據處理,運籌學在于運用模型輔助決策。隨著科學技術的發(fā)展,需要解決的問題更加復雜化,所涉及到的模型也更多,因此需要更多的模型來解決一個復雜問題。在決策支持系統(tǒng)出現以前,為了實現多模型輔助決策,要用人工進行模型間的聯合與調用。而決策支持系統(tǒng)是由計算機自動組織和協調多模型的運行和存取,處理數據庫中的大量數據,達到高層次的決策。決策支持系統(tǒng)的一個重要的特點就是增加了模型庫和模型庫管理系統(tǒng),它把眾多的模型有效地組織和存儲起來,通過人機交互功能。實現模型庫與數據庫的有機結合。
所謂決策過程就是人們?yōu)閷崿F一定目標而制定行動方案,并準備組織實施的活動過程,這個過程也是一個提出問題、分析問題、解決問題的過程。
人類的決策行動包括確定目標、設計方案、評價方案和實施方案4個階段,其中前3個階段通常作為決策科學的研究對象。圖1中的環(huán)境包括客觀物質世界,也包括與決策人密切相關的社會系統(tǒng)。人們在決策時,一方面必須認識環(huán)境,了解有關的信息。如客觀物質世界的真實寫照和社會系統(tǒng)的有關政策、價值觀及決策機制等;另一方面,在決策的各個階段還要受到環(huán)境的制約。例如決策問題的目標確定可能受到環(huán)境中層次較高的目標的約束,方案的設計必然要受到現實可行性的限制等。
決策問題的分類是依據對問題結構化程度的不同描述,把決策問題分為結構化、半結構化和非結構化3種。決策過程包括3個基本階段:確定目標(理解活動)、設計方案(設計活動)和評價方案(選擇活動)。整個決策過程就是這3個階段的循環(huán)進行。我們對決策問題的分類可作如下理解:結構化問題是指理解、設計和選擇這3個活動都能使用確定的算法或決策規(guī)則來確定問題,設計各種解答方式,并從中選擇最佳的一個;非結構化問題是指在問題求解過程中,這3個階段都不能按上述的方法來決策問題;半結構化問題是指在某些條件下,其中的一兩個階段由于認識不清楚而無法完成清晰地描述,但其余階段則有良好的結構,能夠對它清晰而準確地描述。半結構化問題可以通過編制程序進行定量分析和計算,或者運用相對明確的決策規(guī)則和方法來解決;而且還要依靠人的知識、經驗和直覺來判斷和選擇。在求解半結構化問題時,往往要經過多次人機交互對話才能完成問題的求解。
正如決策問題可以分為結構化、半結構化和非結構化3種,決策也分為3個層次:作業(yè)調度、運籌規(guī)劃和戰(zhàn)略規(guī)劃。這樣就存在9種決策類型,如表1所示。從表1的9種決策類型可知決策系統(tǒng)的基本特征為:輔助中、高層管理者解決半結構化和非結構化的決策問題,對用戶和環(huán)境具有很強的靈活性和適應性。DSS主要用于輔助和支持管理者進行決策,提高決策者作出科學決策的能力,而不是代替管理者制定決策。
關鍵詞:管理運籌學; 生產管理; 戰(zhàn)略規(guī)劃; 利潤最大化
The Application of Management and Operations Research
In Enterprise Management of Business Operators
Abstract: With the development of enterprises and the extensive application of computers, management and operations research is playing an important role in production management and strategic planning of enterprise. The implementation of management and operations research in enterprise can reasonably arrange the allocation of human resources, material resources, capital resources and achieve the maximum profit for enterprise.
Key words: management and operations research; production management; strategic planning; maximum profit
1 管理運籌學概述
運籌學的思想在古代就已經產生了。敵我雙方交戰(zhàn),要克敵制勝就要在了解雙方情況的基礎上,做出最優(yōu)的對付敵人的方法,這就是“運籌帷幄之中,決勝千里之外”的說法。
運籌學主要研究經濟活動和軍事活動中能用數量來表達的有關策劃、管理方面的問題。當然,隨著客觀實際的發(fā)展,運籌學的許多內容不但研究經濟和軍事活動,有些已經深入到日常生活當中去了。運籌學可以根據問題的要求,通過數學上的分析、運算,得出各種各樣的結果,最后提出綜合性的合理安排,已達到最好的效果[1]。
隨著科學技術和生產的發(fā)展,運籌學已滲入很多領域里,發(fā)揮了越來越重要的作用。運籌學本身也在不斷發(fā)展,現在已經是一個包括好幾個分支的數學部門了。比如:數學規(guī)劃(又包含線性規(guī)劃;非線性規(guī)劃;整數規(guī)劃;組合規(guī)劃等)、圖論、網絡流、決策分析、排隊論、可靠性數學理論、庫存論、對策論、搜索論、模擬等等[2]。
按照我過的學科分類,管理學下面分管理科學、工商管理學和宏觀管理與政策,而運籌學歸于管理科學里面。但是按照國際學界的觀點,有人認為運籌學是管理科學的一個分支,也有人則認為管理科學是運籌學的一個分支。按照大多數學者的觀點,我們這里將兩者作對等的概念來看待。但是為了不與工商管理混淆和簡便起見,我們用管理運籌學一詞代替管理科學和運籌學[3]。
在企業(yè)管理的領域中,運籌學發(fā)揮了其重要的作用,可以說,管理運籌學的產生,為企業(yè)實現其最終目標提供了最直觀可行的數學模型和理論指導。管理運籌學的主要研究內容包括:線性規(guī)劃的圖解法、線性規(guī)劃的計算機求解、線性規(guī)劃在工商管理中的應用、單純形法、單純形法的靈敏度分析與對偶、運輸問題、整數規(guī)劃、動態(tài)規(guī)劃、圖與網絡模型、排序與統(tǒng)籌方法、存儲論、排隊論、決策分析、預測等[4]。
運籌學的思想貫穿了企業(yè)管理的始終,它在企業(yè)戰(zhàn)略管理、生產計劃、市場營銷、運輸問題、庫存管理、人事管理、財務會計等各個方面都具有重要的作用[5]。
2 管理運籌學的研究方法
運籌學的研究方法有:1.從現實生活場合抽出本質的要素來構造數學模型,因而可尋求一個跟決策者的目標有關的解;2.探索求解的結構并導出系統(tǒng)的求解過程;3.從可行方案中尋求系統(tǒng)的最優(yōu)解法。
傳統(tǒng)的管理運籌學解決問題的方法一般可分為以下幾個步驟:確定目標、制定方案、建立模型、制定解法[6]。而現代管理運籌學的內容討論可以從以下幾個步驟著手:問題產生背景的分析―決策者的目標分析―確定決策目標―決策者可控要素分析―確定決策變量―決策者所受環(huán)境的限制(不可控要素分析)約束條件研究―建立運籌學模型[7]。
運籌學發(fā)展到今天,內容已相當豐富,研究方面也相當深入。其研究問題主要有以下特點[8]:
面向實際,從全局追求總體效益最優(yōu);
借助于模型,用定量分析的方法,合理解決實際問題;
多學科專家集體協作研究;
計算機技術的發(fā)展為管理運籌學提供了新的契機,運籌學與計算機技術相結合,在現代管理信息系統(tǒng)的開發(fā)和應用中發(fā)揮著重要的作用,而管理信息系統(tǒng)是現代化管理不可或缺的組成部分。因此,運籌學在現代管理中具有相當重要的地位和作用,它是企業(yè)及公共事業(yè)機構管理者應當了界和掌握的一門科學[9]。在計算機參與的管理運籌學中,決策的過程可以分為:發(fā)現問題、分析問題、找出問題的關鍵點;羅列可供選擇的方案;確定解決問題的方案;建立模型,確定目標函數及約束條件;把所有數據轉換成計算機可識別的符號,輸入計算機;對答案進行修正;得到需要的符合實際的最優(yōu)解[4]。
在進行決策的分析時,可以運用兩種基本的分析方式:定性分析和定量分析。定性分析主要依賴于管理者的主管判斷和經驗,靠的是管理者的直覺,這種分析與其說是科學不如說是藝術。在進行決策時,如果管理者有相似的經歷,或遇到的問題比較簡單,也許應該首推這種分析方法。但是,如果管理者缺乏經驗或問題很復雜,定量分析方式就顯得非常重要,所以管理者在進行決策時應該予以充分重視。在運用定量分析的方法時,分析員應首先從問題中提取量化資料和數據,對其進行分析,再運用數學表達式的形式把問題的目標、約束條件和其他關系表達出來。最后,分析員依靠一種或多種定量的方法,提出建議,這種建議應該是建立在定量分析的基礎上的[10]。
3 多階段決策-動態(tài)規(guī)劃法闡述
經常會遇到復雜問題不能簡單地分解成幾個子問題,而會分解出一系列的子問題。簡單地采用把大問題分解成子問題,并綜合子問題的解導出大問題的解的方法,問題求解耗時會按問題規(guī)模呈冪級數增加。 為了節(jié)約重復求相同子問題的時間,引入一個數組,不管它們是否對最終解有用,把所有子問題的解存于該數組中,這就是動態(tài)規(guī)劃法所采用的基本方法。這種方法主要研究計劃管理工作中有關有限資源的分配的問題,一般可以歸納為在滿足即定條件限制下,按某一衡量指標來尋求最優(yōu)方案的問題[11]。
在實際應用中,許多問題的階段劃分并不明顯,這時如果刻意地劃分階段法反而麻煩。一般來說,只要該問題可以劃分成規(guī)模更小的子問題,并且原問題的最優(yōu)解中包含了子問題的最優(yōu)解(即滿足最優(yōu)子化原理),則可以考慮用動態(tài)規(guī)劃解決。動態(tài)規(guī)劃的實質是分治思想和解決冗余,因此,動態(tài)規(guī)劃是一種將問題實例分解為更小的、相似的子問題,并存儲子問題的解而避免計算重復的子問題,以解決最優(yōu)化問題的算法策略。由此可知,動態(tài)規(guī)劃法與分治法和貪心法類似,它們都是將問題實例歸納為更小的、相似的子問題,并通過求解子問題產生一個全局最優(yōu)解。其中貪心法的當前選擇可能要依賴已經作出的所有選擇,但不依賴于有待于做出的選擇和子問題。因此貪心法自頂向下,一步一步地作出貪心選擇;而分治法中的各個子問題是獨立的(即不包含公共的子子問題),因此一旦遞歸地求出各子問題的解后,便可自下而上地將子問題的解合并成問題的解。但不足的是,如果當前選擇可能要依賴子問題的解時,則難以通過局部的貪心策略達到全局最優(yōu)解;如果各子問題是不獨立的,則分治法要做許多不必要的工作,重復地解公共的子問題。解決上述問題的辦法是利用動態(tài)規(guī)劃。該方法主要應用于最優(yōu)化問題,這類問題會有多種可能的解,每個解都有一個值,而動態(tài)規(guī)劃找出其中最優(yōu)(最大或最?。┲档慕?。若存在若干個取最優(yōu)值的解的話,它只取其中的一個。在求解過程中,該方法也是通過求解局部子問題的解達到全局最優(yōu)解,但與分治法和貪心法不同的是,動態(tài)規(guī)劃允許這些子問題不獨立,(亦即各子問題可包含公共的子子問題)也允許其通過自身子問題的解作出選擇,該方法對每一個子問題只解一次,并將結果保存起來,避免每次碰到時都要重復計算。因此,動態(tài)規(guī)劃法所針對的問題有一個顯著的特征,即它所對應的子問題樹中的子問題呈現大量的重復。動態(tài)規(guī)劃法的關鍵就在于,對于重復出現的子問題,只在第一次遇到時加以求解,并把答案保存起來,讓以后再遇到時直接引用,不必重新求解。
4 管理運籌學的實際應用舉例
在本例中,主要針對企業(yè)管理中的資源分配問題進行討論和研究,目標為實現企業(yè)資源分配的合理化和最優(yōu)化,為企業(yè)節(jié)省資源的同時,創(chuàng)造企業(yè)利潤的最大化。
4.1 模型知識點介紹
本例中的建立的模型屬于多階段決策,所采用的研究方法為動態(tài)規(guī)劃法。首先,對多階段決策所涉及到的理論知識作以介紹[12]。
① 階段:若干相互獨立的可排列的部分,一般用變量K來表示(K=1、2、3、4、5……….)。
② 狀態(tài):在K階段初始時刻可能出現的客觀情況,用變量來表示。
③ 決策與策略:策略指單階段的策略集。若次階段為第K階段,那么第K階段的決策用V()來表示。
④ 狀態(tài)轉移律:=T[,V()] (其中,T是一個函數)。一般用表格、公式、函數(傳遞函數)來表示。
指標函數:(第K個階段的指標函數,一般可以指距離、效益等指標),=(,)。
過程指標函數:從第K個階段開始,一直到最終產生的結果(疊加),。
全過程指標函數:是最優(yōu)的。
過程指標函數的類型: 或
基本方程:,其中,或為min或為max
4.2 模型建立與求解
某公司下設有甲、乙、丙三個生產車間,現為完成一個特定目標,在一定的期限內生產出盡可能多的產品,爭創(chuàng)最大利潤,特新進5臺同樣的生產設備。現在要將這5臺生產設備根據各車間的生產情況進行分配,若將一臺分配給甲車間,可創(chuàng)造利潤3萬元,將一臺分配給乙車間,可創(chuàng)造利潤5萬元,將一臺分配給丙車間,可創(chuàng)造利潤4萬元;若將兩臺設備分配給甲車間,可創(chuàng)造利潤7萬元,將一臺分配給乙車間,可創(chuàng)造利潤10萬元,將一臺分配給丙車間,可創(chuàng)造利潤6萬元......依次類推,現將設備分配和相應所創(chuàng)造的利潤情況制成下表:
表1 設備分配及利潤表
從表中可以看出以下信息:
階段:3個
狀態(tài)變量:=5, 0<≤5, 0<≤5
策略和決策變量: ,
指標函數:(指結果,這里就是利潤)
狀態(tài)轉移:
基本方程具體求解步驟如下:
本算法遵循的原則是:算的時候倒著算,分的時候正著分。
由此,我們可以得出該資源分配模型的分配結果為:
第一種分配方法,給甲車間0臺設備,乙車間2臺設備,丙車間3臺設備,共為公司創(chuàng)造利潤為21萬元;
第二種分配方法,給甲車間2臺設備,乙車間2臺設備,丙車間1臺設備,共為公司創(chuàng)造利潤為21萬元。
5 結論
從以上的具體模型舉例可以看出,管理運籌學在企業(yè)管理中發(fā)揮著很大的作用,為企業(yè)的管理時間分配、人力資源分配、資金分配、資源分配等制定最合理的分配方式,從而企業(yè)可以根據這些計算出來的數據,并結合企業(yè)自身的實際情況制定企業(yè)管理戰(zhàn)略和生產規(guī)劃,以及對企業(yè)的市場營銷策劃都具有一定的指導作用。
關鍵詞:交通運輸專業(yè);運籌學;教學改革;工程教育模式
作者簡介:李昕光(1978-),女,黑龍江哈爾濱人,東北林業(yè)大學交通學院,講師;張文會(1978-),男,黑龍江哈爾濱人,東北林業(yè)大學交通學院,副教授。(黑龍江 哈爾濱 150040)
基金項目:本文系黑龍江省教育科學“十二五”規(guī)劃課題“基于CDIO理念的交通運籌學教學改革研究”(課題編號:GBD1211006)、
東北林業(yè)大學重點課程建設項目(交通運籌學)的研究成果。
中圖分類號:G642.0 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0079(2013)25-0133-02
一、交通運輸專業(yè)“運籌學”課程特點
隨著經濟改革開放的深入,作為一門優(yōu)化決策的學科,“運籌學”受到了前所未有的重視,“運籌學”課程也成為交通運輸、應用數學、機械制造、系統(tǒng)科學、信息工程等專業(yè)的基礎課程之一。根據專業(yè)特點,很多學校進行了“運籌學”教學改革方法研究,取得了較理想的教學效果。[1-4]
按照培養(yǎng)目標要求,交通運輸專業(yè)培養(yǎng)具備運籌學、管理學、交通運輸組織學等方面知識,能在國家及省、市的交通運輸管理部門、交通運輸企事業(yè)單位等從事交通運輸組織、指揮、決策,交通運輸企業(yè)生產與經營管理的高級技術人才。因此,大多學校專業(yè)培養(yǎng)方案中均把“運籌學”作為一門必修課程,是“交通運輸工程學”、“交通運輸系統(tǒng)工程”等專業(yè)課的先修課程。
“運籌學”是為交通運輸管理決策提供定量依據的應用科學,其特點是將交通管理中出現的實際問題歸納為抽象的數學模型,綜合運用數學方法或計算機工具對模型進行求解,得到解決問題的最優(yōu)方案。“運籌學”的課程特點決定了其教學既要注重學生基本理論的掌握,又要注重學生的工程實踐應用。
以往“運籌學”課程偏重運籌學基本理論和數學模型講解,學生的工程實踐能力和創(chuàng)新能力鍛煉較少,并不適合新時期大工程人才培養(yǎng)要求。因此,為了培養(yǎng)具有運籌思維能力和優(yōu)化意識的創(chuàng)新型交通運輸工程人才,改革傳統(tǒng)的教學模式,探索新的教學方法和教學手段勢在必行。
二、CDIO工程教育模式
CDIO (Conceive、Design、Implement和Operate)工程教育模式是近年來國際工程教育改革的最新成果。培養(yǎng)大綱將工程類學生的能力分為工程基礎知識、個人能力、團隊協作能力和工程系統(tǒng)能力四個層面,要求采用綜合的培養(yǎng)模式,使學生達到以上目標,其核心是實現“項目化”教學。
針對CDIO模式,美國的麻省理工學院、瑞典的查爾姆斯技術學院以及皇家技術學院等院校進行了廣泛的實驗研究。研究結果顯示,CDIO工程教育模式在提高學生的實踐能力、團隊合作意識以及創(chuàng)新能力等方面效果顯著,并且在美國和歐洲普遍適用。[5,6]國內的汕頭大學李庚英等基于CDIO教育模式對“土木工程材料”課程重新制定了教學大綱,改革了教學手段,取得了很好的教學效果。[7]大慶石油學院的楊麗波等針對教育技術學專業(yè)人才培養(yǎng)存在的問題,基于CDIO理念從專業(yè)申辦、實踐能力培養(yǎng)、課程規(guī)劃以及教師能力培養(yǎng)等方面進行了設計,以期適應新時期的人才需求。[8]
CDIO教學模式讓學生以主動的、實踐的方式學習工程知識,綜合考慮了學科知識與科學基礎、個人職業(yè)技能與人際技能之間的工程關系,強調學生的實踐能力、學習能力以及系統(tǒng)掌控能力的培養(yǎng)。因此,針對交通運輸專業(yè)“運籌學”的教學現狀,以CDIO人才培養(yǎng)理念開展教學改革與實踐,具有一定的針對性和可行性,適應工程類人才培養(yǎng)目標需求,對于提高學生的工程實踐能力和創(chuàng)新意識,具有重要的現實意義。
三、CDIO模式在“運籌學”教學中的應用
1.改進教學方法和教學內容
在以往的“交通運籌學”課堂教學中,比較著重講授各個章節(jié)的基本概念、基本原理以及基本解題方法,在運籌學的模型建立和算法分析方面講授偏少,這樣不利于激發(fā)學生的學習興趣,也沒有有效地培養(yǎng)學生運用運籌學的思想和方法去分析和解決交通運輸管理工作中存在的大量的最優(yōu)化問題的能力。因此基于CDIO教育理念,將教學內容和理論體系模塊化,以“工程項目”為導向,強調學生的自主學習,進行知識建構和技能訓練,完成項目的構思(C)、設計(D)、實現(I)和運作(O)過程。即將“運籌學”知識體系分為線性規(guī)劃、運輸規(guī)劃、網絡規(guī)劃、動態(tài)規(guī)劃和排隊優(yōu)化五個模塊,結合交通運輸實例,設計每個模塊的工程項目。再把學生分為若干學習小組,采取小組討論、問題建模等多種方式進行教學實踐,并注意在教學內容上使運籌學與有關專業(yè)課進行有效銜接,將運籌學與交通運輸相關的各個案例緊密結合,強調教學中應突出學生的創(chuàng)新意識和團隊協作能力的培養(yǎng)。同時在教學內容上,增加使用軟件來進行建模求解的內容,并增加一部分學生上機操作的課時,提高學生的學習興趣和解決復雜問題的能力。
2.教學手段
目前“交通運籌學”教學還在采用傳統(tǒng)的講授法,以教師在黑板上演示解題方法和步驟為主,學生在下面練習為輔的教學方法,教學過程中師生互動性較差,即使引入了多媒體教學,也僅僅是將所有教學內容都通過多媒體實現。由于運籌學的具體求解過程比較復雜,而多媒體屏幕所含的信息量較大,學生不容易看清每一個解題步驟,而且長時間觀看多媒體屏幕容易引起學生注意力下降,學習效果也不盡如人意。因此在教學過程中將多媒體演示、黑板演示、學生分小組討論以及學生課堂練習相結合,才能達到較好的教學效果。
例如在每一章開始講授前,先應用多媒體技術給學生演示一個交通運輸管理方面相關的例題來吸引學生注意,激發(fā)學生的學習興趣,給學生一個如何建模、如何求解的思考過程,并可以在這個時候引入學生小組討論,再通過黑板來講授具體的建模、求解過程,最后給學生布置課堂練習題,鞏固所學知識。
3.考核方式和評價方法
目前采取平時成績20分,期末閉卷考試80分的考核體系。平時成績由考勤和平時作業(yè)組成。這樣的考核系統(tǒng)存在學生抄襲作業(yè)的情況,很多學生平時作業(yè)不認真做,在期末考試前突擊復習,而運籌學知識是需要一個思維的鍛煉過程,短期的突擊復習,達不到應有的效果,考試成績肯定不理想。同時這種考核方法也不利于提高學生的學習積極性,因此考核方式可以改為多元化考核方式:
(1)平時課堂表現。每個學習小組都可以找一些跟交通運輸相關的建模案例,每堂課根據授課內容由學生討論完成,作為平時課堂表現(占20分),計入總成績,有利于調動學生學習的積極性。
(2)階段式考核。在整個教學過程中,將原來的平時作業(yè)形式改為進行依據各個章節(jié)的教學內容進行4次階段式閉卷考核,(每次10分,總計40分,時間為1小時)。這樣有利于督促學生及時消化理解所學知識,避免學生課后互相抄作業(yè)。
(3)期末考試。學期末采用閉卷的方式,學生綜合運用所學知識進行考試(占40分)。
四、結語
運籌學中的基本理論相對抽象,計算方法較繁瑣和枯燥,基于CDIO理念,以工程項目為中心,展開理論講解,鼓勵學生自主完成項目的構思、設計、實現和運作過程,激發(fā)學習興趣,提高個人能力,研究成果將豐富CDIO理念的教學實踐,并為其他課程的教學改革提供借鑒。
采取多種課外實踐教學模式,培養(yǎng)學生的團隊意識和創(chuàng)新精神;增加計算機求解運籌學模型實踐,使學生了解運籌學軟件,并鼓勵學生根據運籌學理論編寫計算程序,培養(yǎng)創(chuàng)新意識,將對其他專業(yè)和院校的“運籌學”教學手段改革提供一定的思路。
參考文獻:
[1]李志猛,祝江漢,邱滌珊,等.啟發(fā)式教學在運籌學課程中的應用與實踐[J].高等教育研究學報,2008,31(4):59-61.
[2]胡發(fā)勝,劉桂真.國家精品課程運籌學的教學改革與實踐[J].中國大學教學,2006,(7):9-11.
[3]羅榮桂,原海英.運籌學教學改革與探索[J].理工高教研究,
2005,24(3):49-51.
[4]溫日琨.運籌學教學內容改革與教學大綱設計[J].高等工程教育研究,2007,(S1):60-62.
[5]Malmqvist J,Edstrom K,Gunnarsson S.The Application of CDIO Standards in the Evaluation of Swedish Engineering Degree Programmes[J].World Transaction on Engineering and Technology Education,2006,5(2):361-364.
[6]王碩旺,洪成文.CDIO:美國麻省理工學院工程教育的經典模式——基于對CDIO課程大綱的解讀[J].理工高教研究,2009,28(4):116-119.