运筹学知识范例

摘要：目前高校运筹学教学过程中普遍存在教学重点与教学目标不符、教学内容缺乏针对性及考核方式不灵活的问题，由此提出问题导向教学法应用于运筹学教学过程中的可行性与优势，最后确定基于问题导向教学法的运筹学教学内容并设计相应教学流程。

关键词：问题导向；运筹学；教学设计

一、概述

运筹学是一门与自然科学、社会科学、技术科学交叉性强的一门科学；运筹学是平行于数学、经济学等学科的一级学科，又被称为管理科学。自20世纪30年代末运筹学被提出以来，它作为一门独立的新兴学科在国际上收到了广泛重视，并应用于军事、经济、管理等各个领域。该课程被设立为物流管理专业主干课程，主要培养学生发现问题，建立模型，定量分析能力，为后续专业课程的学习奠定基础。该课程的理论教学体系己完善，但是实践教学环节还比较薄弱，对于数学基础比较差的学生来说，学习运筹学没有动力。在本科教育中，国内绝大多数高校都将运筹学作为一门专业基础课开设，也有很多关于《运筹学》教学方法的研究，主要研究的教学方法有：案例教学法、直观教学法、Sandwich教学法、游戏教学法、问题导向教学法等，其主要目的都是提高学生的学习兴趣与解决问题的能力。问题导向教学法目前在经管类专业课中应用比较广泛，但应用于运筹学这类以数学建模为手段的基础课还没有具体的操作流程与考核办法。

二、目前高校运筹学课程教学中存在的问题

（一）教学重点与培养目标不符

教育部、国家发展与改革委员会和财政部联合《关于引导部分地方普通本科高校向应用型转变的指导意见》中指出，我国推进的一系列重大战略中，迫切需要大量应用型人才。对于培养“应用型、创新型、专业型”人才为目标的高校来讲，每一个专业的培养方案及每一个课程的教学目标都应围绕“应用型、创新型、专业型”展开。目前高校对运筹学的教学目标有两大类，一类是重视数学推导演算的理论式教学方法，这种教学方法多用板书和传统讲授的方法进行，教学方式很难引起学生兴趣，且学生除了用笔算推演外，不会使用Excel，Matlab等软件来求解运筹学问题，因此没有办法把这门课学习的内容有效的应用于解决专业问题上；另一类教学目标是单纯重视运筹学的实用性，这种教学方法多以上机操作的方式进行，让学生通过用Excel和Matlab对已知问题进行求解，这种教学方法下，学生并不能掌握运筹学的建模原理与方法，不能把所学知识联系到实际问题上。

【摘要】运筹学是工程造价专业基础课程，基于人才培养目标，结合教学实践经验，分析运筹学教学中存在的主要问题，并提出运筹学课程教学改革的有效方案，为地方类高校工程造价专业运筹学课程的改革提供良好建议。

【关键词】运筹学；工程造价；教学改革

一、研究背景

工程造价专业的培养目标是培养具备全过程造价管理核心能力的懂技术、善管理的高素质应用型人才。运筹学作为工程造价专业的一门专业基础课，起到了承上启下的作用，承上是要有高等数学、线性代数与概率论、土木工程概论等先修课程，使学生具备一定的数学和土木行业的基础知识；启下是对工程经济学、工程项目管理等后续课程提供了良好的理论知识和技术支撑。另外工程造价管理中诸多问题都需要通过运筹学来进行优化和决策，比如在工程建设中经常遇到成本、资源、时间等优化问题，而运筹学核心思想就是最优化决策，学生可以通过系统分析的思想和优化原理，提高解决实际工程问题的综合能力。所以学好运筹学非常关键。

二、运筹学教学现状分析

运筹学是一门应用科学，应用非常广泛，很多学院都有开设这么课程，例如管理学院、财经学院、土木学院等，由于每个学院开设课程的侧重点不同，所以上课方式也是五花八门，教学问题也就逐渐暴露出来。

1.教学方式多元化

摘要：

管理运筹学是工商管理专业的一门骨干课，同时也是一门管理学、应用数学、计算机学等学科交叉学科。在本科教学向应用型转变的大背景下，管理运筹学的课程设计也应做出相应变化。应当对管理运筹学课程进行重新设计，提高案例教学和启发式教学的比重，增加管理运筹学软件的学习课时，对考核方式进行调整和优化，为培养应用型管理人才贡献一份力量。

关键词：

应用型本科；工商管理；管理运筹学

运筹学是一门新兴的学科，是使用定量方法进行决策的一门科学，自20世纪30年代诞生以来，取得了长足发展，特别是计算机技术的发展，极大的拓宽了运筹学的研究范围。同时运筹学还是一门应用型很强的学科，在军事、农业、系统工程等领域有着广泛应用，而管理运筹学就是使用运筹学的方法来解决工商管理中的实际问题。目前很多学校在向应用型进行转变，在此背景下，管理运筹学的教学也应当更加注重应用性，为培养应用型人才做出自己的贡献。

1管理运筹学学科的特点

1.1引进数学的研究方法

一、运筹学与工程管理专业的关系

工程管理专业具有工程与管理复合的特点，注重理论与实践的结合，致力于培养实践能力强的技能性、应用型人才，强调教学内容理论与实践相结合，提出多种教学手段，着重提高学生发现与解决问题的能力。一方面，运筹学作为工程管理专业的专业基础必修课，必须有效支持工程管理专业的培养目标。另一方面，运筹学的系统方法有助于培养工程管理专业人才的整体思维能力。运筹学以系统的整体观念为核心，通过多学科的综合，有助于培养和提高管理人员解决实际问题的能力。

二、教学中存在的问题

运筹学的理论与方法不同于高等数学、线性代数等基础数学课程，它不是简单的数学计算，而是综合应用数学、经济学、管理学、物理学、化学等多学科的理论与方法，运用系统思想解决实际问题。

（一）教学目的不明确

工程管理专业的人才培养目标是符合行业、企业标准的应用型人才，课程体系建设标准是建设内容具有针对性、应用性突出的优质课程。而目前运筹学的教学仍然存在重视理论教学、忽略应用研究的现象，最终导致教学中注重公式和算法的讲解，很少将实际案例引入课堂教学，课堂教学亦如此，使得学生只会按已有题型计算，不善于探究所学知识在实际问题中的应用。

（二）教学内容安排不够合理

1运筹学课程改革实践综述

近年来，随着运筹学课程在管理类专业特别是工业工程专业的广泛开展，越来越多的教师开始研究适应于本专业的运筹学课程的建设和改革问题。例如，浙江理工大学提出了运筹学课程群的概念，以运筹学课程为中心优化了相关一系列课程的课程结构和教学内容,并对案例教学、模型讨论教学和算法推理教学等运筹学课程群的教学手段与方法改革等进行了积极有益的探索。文献[2]中提出了运筹学教学中存在的不能适应市场需求、实践课比重不足等问题，并进行了实践导向的运筹学课程教学体系再设计。文献[3]进行了“管理运筹学”课程案例教学的探讨，提出了针对不同背景的学生进行有效的案例分析，增强该课程的实践导向性。文献[4]针对工业工程专业的物流方向课程进行了情景教学平台的设计。综上所述，运筹学课程目前存在的问题包括：（1）教材（教学内容）与课时的冲突：运筹学相关教材内容多，学时少是多数老师在进行运筹学课程改革时发现的问题。如何在有限的学时内满足学生学习运筹学课程的需求，合理设置课程内容和选择或编制教材是关键。（2）理论和实践的脱节问题：应用型工业工程人才培养模式强调将实践融入到整个专业教学过程中，运筹学是数学背景较强的课程，涉及到很多繁琐、抽象的理论推导，如果这部分内容讲得太细，就会忽略运筹学多学科的横向交叉联系和运用运筹学解决实际问题的能力，导致理论和实践相脱节的问题。（3）相关课程之前的联系不够紧密：近机类工业工程专业设立在机械工程系，以机械工程技术为背景增加管理知识，强调制造工程相关技术和理论在制造业领域内的应用。运筹学课程作为一门专业基础课，在整个课程体系中应具有承前（机械类背景知识）和启后（专业知识的综合运用）的作用，而目前，这种作用尚不明显。针对上述问题，本文对学习情境体系架构、案例应用模式等方面进行研究，探索提高学生实践能力的课程内容设置和教学方法的改革措施。

2实践导向型运筹学课程体系架构设计

2.1近机类工业工程专业运筹学课程需求

从专业背景方面看，近机类工业工程专业通过大量的机械平台专业基础课如：画法几何与机械制图、理论力学、材料力学、机械原理、机械设计、互换性与测量技术、金属工艺学、电工电子技术等，使学生掌握扎实的机械设计制造基础知识。在此基础上，设置管理类课程如：基础工业工程、人因工程、管理信息系统、生产计划与控制、质量管理与控制、工程经济学、财务管理、物流设施规划、物流设备自动化、物流管理等，使学生具备制造系统的设计与优化、工程技术经济分析与生产组织管理等基本能力。从就业需求方面看，对近机类工业工程专业培养出来的毕业生的需求大多来自机械制造企业。有了这样的区别，就使得近机类工业工程专业的运筹学与其他管理类专业的相关课程从教学目标、教学内容、教学方法等方面都应有很大的不同。

2.2实践导向型工业工程专业情境化运筹学课程体系架构

实践导向模式的教学理论认为,知识是学习者主动构建的,教学应以学习者为中心,但由于每个学习者之间存在着很大的差别,因此它主张情境化教学并强调知识的表征与多样化的情境相关联,以及根据不同情境来组织课程等。目前，国内外很多高校院校工业工程专业都在积极应用实践导向模式，例如浙江工业大学提出了基于制造业的工业工程专业教学体系，西安电子科技大学针对学生了解现代制造企业生产、物流等设施的布局的需求构建了工业工程专业情景教学平台。吉林大学提出了职业生涯规划导向型人才培养模式。这些研究和实践在教学体系和实践环节方面取得了一些成果。在工业工程专业运筹学教学改革方面，现有研究和实践主要集中在减少数学推导、增加案例分析、正确引导学生主动学习等方面，缺少针对近机类工业工程专业的特殊专业背景和就业需求的运筹学的实践导向教学模式的研究,特别是解决运筹学作为一门专业平台必修课与后续专业课和实践环节的衔接方面的尝试还未见报道。而实践导向教学模式不仅需要课程体系中的各种实践环节的支持，更重要的是像运筹学这样的专业教育平台课对实践环节的支持。为了满足近机类工业工程专业学生对运筹学课程的学习需求，本文在分析近机类工业工程专业学生基础课程结构及其对运筹学课程的支持内容，以及后续应用课程（实践环节）对运筹学课程的需求的基础上，应用实践导向理论，提出实践导向型的工业工程专业情境化运筹学课程体系架构如图1所示。该体系结构采用“引例-模型-算法-应用”一体化教学模式进行教学内容的阐述，其中：引例过程：充分利用基础课程及其对运筹学课程的支持，如高等数学中的函数与极限、导数与微分及其应用、定积分及其应用、向量代数、多元函数、微分方程等知识；概率与数理统计中的基本概念、随机变量及其分布、随机变量的数字特征、抽样分布、参数估计、假设检验、方差分析、回归分析等知识；线性代数中的行列式、矩阵运算、矩阵初等变换与线性方程组、向量组的线性相关性、相似矩阵及二次型、线性空间与线性变换等知识；以及学生在金工实习、理论力学、材料力学等机械类基础课程中接触过的工程示例，将这些基础课程中涉及的知识和问题以引例的形式加入到课程教学中去。通过例举学生在基础课程中学习过的背景知识，引导学生加强对已经学过的相关基础数学知识及其应用问题的温习，尽量提高续前课程的利用率，避免重新学习老知识，减少学生学习的心理负担。模型和算法过程：由引例归纳、引出问题的数学/逻辑等抽象描述，将学生易于理解的工程实际问题归结为运筹学和系统工程典型问题，提出该问题的建模相关的理论、方法和过程，建立系统模型。通过用基础知识求解和运筹学算法在求解范围和能力等方面的对比，增强学生对学习运筹学算法的兴趣。在教学内容的优选与设计的过程中，根据各主要运筹学分支和系统工程理论体系中与基础知识的结合程度，以及对应用课程（实践环节）的支撑程度进行课程内容的重构和设计，形成以系统思维、系统建模与仿真、系统分析与规划、系统预测、系统评价决策和系统优化几大主题为中心的相关理论、方法等组成的全新运筹学课程知识体系结构。其中系统思维重点进行霍尔三维结构、定量化方法、以重构为重点的分析-重构法等方面的训练；系统建模与仿真主要内容包括数学模型、逻辑模型、模拟模型、系统动力学模拟技术及随机模拟技术；系统分析与规划内容包括线性规划、非线性规划、动态规划、网络计划技术及随机服务系统分析等；系统预测包括定性预测方法、线性回归预测、时间序列预测及判别分析预测等；系统评价决策包括九级评分法、系统综合评价法、层次分析法、风险决策及不确定性决策；系统优化包括线性系统最优化方法、非线性系统最优化方法、随机服务系统费用优化及网络最优化方法等。应用过程：充分考虑应用课程及其对运筹学课程的需求，从相关的制造过程、管理过程等实际问题的层面出发，以案例应用的形式引导学生以实践为导向进行相关模型和算法的推广练习。相关需求包括后续课程中：生产计划与控制中的需求预测、生产计划编制等，设施规划与物流分析中的设施选址问题、选址评价等，工程经济学中的多方案经济评价、风险分析、设备更新分析等；以及实践环节中：机械设计课程设计中的优化设计、工业工程实习中的工作分析与评价等。

作者：徐辉 单位：广东商学院工商管理学院

1引言

古朴的运筹学思想可以追溯到古代先秦时期。我们运筹学的先驱从《史记》“运筹于帷幄之中，决胜于千里之外”一语中摘取“运筹”两字作为这门学科的名称，既显示其军事起源，也表明其朴素的思想早已出现在几千年前的中国。但世上公认的运筹学学科起源于二次世界大战期间，英、美等国的军事部门为战争需要而成立的一些研究小组的活动。其热点是集中多个学科领域的科研人员，对某一特定问题进行全面、系统的分析，提出提高某武器系统效率的操作方法和执行策略。第二次世界大战结束后，运筹学的研究方法在理论上得到全面发展。作为一种重要的管理决策分析工具，运筹学的应用领域也从军事部门迅速向工商、管理和工业部门转移。运筹学是研究各种广义资源的运用、筹划以及相关决策等问题的近代新兴学科。在我国已有五十多年历史，其目的是根据问题的需求，通过数学的分析和运算，做出综合性的、合理的优化安排，以便更有效地发展有限资源的效益。“运筹学”名称最早于1938年出现在英国，当时称之为“OperationalResearch”，1942年美国开始从事这项研究工作，称之为“OperationsResearch”。运筹学的发展、运筹学在各领域的广泛应用、运筹学的定量分析对于解决实际问题的思路及其特点，适合当今社会发展对高级管理决策人才的迫切需要。本课程是工商管理类专业重要的专业基础课，也是一门实践性和应用型很强的学科。21世纪，科技进步与社会发展提出了培养信息社会高素质人才的要求，高等教育改革不断深化，《管理运筹学》课程教学面临新的挑战，必须重新对课程原有的教学体系和教学方法进行全面的审视和思考。

2工商管理专业《管理运筹学》课程教学中存在的问题

当前的工商管理专业《管理运筹学》课程教学主要存在以下问题：

一是教学目的不明确，教学方式单一。多数讲授《管理运筹学》课程的教师是学数学出身，缺乏必要的工程技术和管理知识，使得目前《管理运筹学》教学普遍存在着偏重教学理论与解题技巧的传授，将《管理运筹学》当作一门纯数学学科进行教学。这与工商管理专业培养要求相脱节，学生在学习过程中感受不到《管理运筹学》在管理中的应用。在教学方式上，也一直延用传统单一的传授方式，当学生运用所学知识去分析和解决实际问题时，显得茫然无措，无从下手。

二是学生学习兴趣不浓厚。《管理运筹学》研究问题的基本手段是建立数学模型，并较多地运用各种教学工具。学习《管理运筹学》课程，需要有良好的数学基础；其前期必修课程包括微积分、线性代数、概率论、概率论与数理统计。可以说《管理运筹学》是软科学中“硬度”较大的一门学科，兼有逻辑的数学和数学的逻辑的性质。工商管理类专业的学生绝大多数是文科生源，不少学生害怕数学。比如线性规划的单纯形法及对偶理论，要想完全领会其原理，需要大量运用线性代数的工具进行推理，因而非常抽象。在课时总体压缩的背景下，教师要在较短时间内讲授完抽象数学原理的推导，学生听不懂只好放弃这门课程的学习，进而也打击了学生学习《管理运筹学》的兴趣。

摘要：

在军事运筹学的教学过程中，要恰当地使用案例教学模式。文章概述案例教学模式，分析武警院校军事运筹学教改的必要性，从教师与学生、军事运筹学的知识结构两个方面，研究案例教学在军事运筹学中的关键因素。

关键词：

案例教学；武警院校；军事运筹学；教改

信息化时代的今天，对先进科技、新型作战武器和指挥员的能力要求越来越高，为军事运筹学提供了一个盛况空前的发展机遇。同时，军事运筹学也面临着严峻的挑战，比如自身的理论体系和创新性案例还不够完善，实验手段和模拟方法比较陈旧，未能完全做到将理论与军事问题完全相结合等。而案例教学模式恰好能避免这些缺陷，通过学员互相讨论或研讨提高学员自主学习能力、分析问题和解决问题的能力。

一、案例教学

案例教学是由美国哈佛大学法学院前院长兰德尔（C•C•Langdel）于1870年首创。它是通过将实际事件的典型过程再现以引导和培养学生的推理能力。案例教学是一种开放式、互动式的新型教学方法，是一种通过重现或模拟现实的一些场景，把学员纳入案例场景，通过互相讨论或研讨进行学习的一种方法。在案例教学中，使用的案例不是随意编出来讲理论的故事，也不是用来阐明事实的事例，而是为了达到明确的教学目的，在一定的事实的基础上编写出来的案例，它通过学员课堂讨论和分析使学员掌握理论知识，进而提高学员分析问题和解决问题的能力。

摘要：通过教学调查，了解教学的不足及学生学习状况，结合学生提出的建议、教学现状和工程管理专业特点及培养要求，提出运筹学在教学教学方式、考核方式、案例教学、实践教学等方面的教学改革思路。

关键词：教学调查；创新思维；案例教学

运筹学是一门应用学科，在生产管理、工程管理、社会科学等都有广泛的运用。运筹学运用分析、试验、量化方法，对管理中人、物、财等资源进行统筹安排，为决策者提供有依据的解决方案，以实现有效管理[1]。运筹学学科着重培养学生最优化思想，对于工程管理专业的学生，在今后工程项目管理中要综合运用工程和管理知识，除了需要技术类、管理类、经济类、法律类知识体系，更重要的是要树立统筹规划、优化思想。运筹学教学一方面要使学生掌握基本原理和方法；另一方面，也要培养学生创新能力和实践能力[2-3]。提高学生学习兴趣，提高创新思维能力并把所学知识运用到其它学科的学习和工程管理实践，是目前教学中需要解决的问题。

一、调查分析

为了改进教学，发现教学过程中存在的问题，采用不记名方式进行了教学问卷调查。问卷针对17级工程管理学生，共发放问卷88份，回收有效问卷86份。主要对运筹学课的教学方式、教学效果、考核方式等方面进行调查，调查情况如表1所示。从调查结果可以看出，学生认为该学科非常重要，今后也会把运筹学知识运用到实际，但对该学科的知识掌握程度一般，不能很好运用所学知识，学习主动性不够；希望不要有过多的理论推导，应更注重理论与实际应用相结合，提高课堂教学趣味性。

二、存在问题

理论教学偏多，应用教学偏少。教学课时不多，而教学内容较多，在教学中主要花费较多时间讲解必要掌握的基本原理、方法，如单纯性法的基础原理、解题思路，对偶定理等，结合实际案例或学生能讨论的时间很有限。学生如果前面基本理论内容没有搞懂，到后面知识学习时就跟不上，感觉越学越难，或者只会套用计算，没有理解其原理和方法，也影响了后续知识跟进和能力培养[4]。学生主动性不够，创新思维缺乏。学生运筹学知识基本上在课本和课堂教学中获得。一般只是完成布置的任务，缺乏主动学习的意识，较少主动查阅资源，主动思考生活生产的运筹学问题，缺乏创新思维。教学与考核方式单一[5]，知识掌握差异较大。教学以课堂讲授为主，主要使用板书、多媒体、案例分析、答疑等方式，较少案例探讨。课后习题主要是课本上的计算和运用题，较少结合大型案例分析。缺乏提问、启发、讨论等互动课堂教学方式，课堂比较沉闷，学生学习积极性难以提高。考核方式单一，主要采用闭卷考试形式，基础部分占分较大，运用方面知识占较少。从历年考试成绩来看，位于优的一般在5～10%左右，也大约有5～10%不及格。学生掌握知识的程度差异较大，往往失分比较多的是知识运用，说明知识灵活运用方面能力较弱。