运筹学基础课程教学设计探讨

运筹学基础课程教学设计探讨

苏建新   ,王海林  ,查秀峰

空军预警学院  武汉  430019

摘要：运筹学基础课程教学设计要优化内容设计、策略设计、实施过程，形成教学特色。通过多年的运筹学课程教学实践，总结了内容设计、策略设计、实施过程和教学特色。

关键词：运筹学基础  内容设计  策略设计  实施过程  教学特色

本科运筹学基础课程在大三开设，学生已学过高等数学、大学物理、线性代数、概率论等课程，对本课程的学习有很大的帮助。但是大三学生运用量化手段分析和解决实际问题的意识不强、建模能力偏弱。对于30学时的运筹学基础理论课程，要做好教学工作，教师要在课程教学设计上下功夫，优化内容设计和策略设计，形成教学特色，才能提高教学效率和质量。

一、教学内容设计

1.课程内容知识与能力

    本科30学时运筹学基础理论课程由线性规划、动态规划、对策论、决策论、网络分析和统筹法六部分构成基本知识面，通过知识的学习转化为三种能力，即策划能力、规划能力和计划能力。其中通过对策论和决策论培养策划能力，通过线性规划和动态规划培养规划能力，通过网络分析和统筹法培养计划能力[1]，最终形成运用运筹学知识和能力的综合素质。

2.教学重点与难点

六部分内容相互独立，各部分有其教学重点。线性规划的重点：单纯形法的基本原理和算法，线性规划的特殊方法，图解法、运输问题表上作业法和指派问题的匈牙利法及其应用。动态规划的重点：动态规划基本方程的建立方法。对策论的重点：矩阵对策的最优纯策略方法，最优混合策略的方法及其应用。决策论的重点：确定型决策和风险形决策的方法及其应用。网络分析的重点：狄克斯特拉算法的应用；最大流问题的算法及其应用。统筹法的重点：统筹图的拟制及其应用。

线性规划的难点：运输问题的表上作业法，两阶段法。动态规划的难点：动态规划的应用。对策论的难点：求解最优混合策略的几何解法和线性规划法及其应用。决策论的难点：效用的概念和效用函数方法。网络分析的难点：最小费用最大流问题的算法。统筹法的难点：统筹计划的调优。

二、教学策略设计

1.教学思想

以优化思想为主导，以线性规划、动态规划、决策、对策、图论基础知识和相对应的典型优化方法为主线，立足于优化方法的应用。通过线性规划的引入，突出单纯形法；通过运输问题表上作业法和指派问题的匈牙利法，突出其实际的应用；通过动态规划，突出多阶段决策过程及其应用；通过决策论，突出风险型决策方法及其应用；通过对策论，突出最优纯策略和最优混合策略的方法及其应用；通过图论，突出最大流方法；通过统筹图，突出统筹图的绘制原则、方法以及应用。

2.教学策略

针对学生特点，为充分利用有利条件，确保达成教学目标，制定了“精心编设引例，强化方法理解，注重精准施教，开展第二课堂实验”的教学策略。精心编设引例：依据所讲的理论和方法设置引例，立足引例，着眼现实引例。强化方法理解：通过强调模型和方法的适用条件，明确方法标准，通过讲解建模路径和方法技巧，克服对模型和方法理解上的障碍，树立掌握运筹方法的信心。注重精准施教：一是精准教学内容，通过深入开展学情分析，找准学生学习现状与教学目标的差距，合理优化教学内容；二是精准指导策略。针对学生基础参差不齐的特点，进行分类指导，满足学生个性化学习需求。开展第二课堂实验：选定的应用性实验，贴近实际，学生在课后通过计算机软件可以解决实际问题，感受到运筹方法的应用价值。

3.教学方法

在教学方法的运用上，通常采用“问题驱动式”教学法。其基本内涵是：围绕“问题解决”的“对”和“快”，采取理论分析和软件计算相结合的方式。理论课教学按照“问题引入--概念、模型、方法、应用--问题解决”逐级递进、逐步深化的三个阶段组织实施；开展第二课堂实验教学按照“实验背景--模型构建--问题解决”三个阶段组织实施。

4.教学内容组织

运筹学是关于问题建模、定量分析和优化决策的理论和方法的学科。因此，教学内容组织在依据课程标准的前提下，需要把握以下几点：分单元组织实施，运筹方法与计算机编程相结合，重点讲解与自学相结合，教学内容向第二课堂和课外延伸。

5.教学模式与手段

按章节专题式设课，按授课式、案例式、研究式组织教学，注重理论与实践结合。讲授式教学策略设计用于本课程的理论教学，其目的是利用传统教学方法的连贯性，解决运筹学中的概念和方法推导的教学，提高学生熟练掌握运筹方法的能力。案例式教学策略设计用于本课程理论教学，目的是为了提高学生分析问题和解决问题的能力。研讨式教学策略设计用于本课程的理论教学，其目的是提高学生解决重难点问题的能力。

6.课程思政

    运筹学中蕴含着丰富的育人素材，如运筹学家的探索和奋斗精神、辩证的思维方法、人文精神等[2]，根据课程的素质目标，把这些元素充分挖掘出来，将运筹具体方法与认识论、系统论有机结合，并采用浸润的方式融入课程教学全过程，培养学生运用科学方法研究实际问题的辩证思维、谋略意识和综合创新精神，立起服务国家的价值导向，达到“润物无声”的教学效果。

三、教学实施过程设计

教学实施按照“课前自学--课中探究--课后拓展”三个步骤进行。课前依托在线教学和在线评测等信息化手段，通过自学、自测、解惑完成信息传递过程，为学生创建自主学习环境。课中开展师生、生生合作探讨，集中解惑、深度探研，以完成知识建构和吸收内化的过程。课后引导学生进一步深度自学，巩固拓展，环环相扣，循序渐进，逐步深入。

四、教学特色

经过不断探索实践，课程教学形成突出“模型构建”、强化“定量分析”、加强“应用实验”的鲜明特色。突出模型构建：突出运筹问题通过数学建模来解决，重点围绕不同数学模型研究，寻找解决模型的方法。强化定量分析：强化“一般算法和特殊算法”要求，充分理解运筹算法的基本思路和步骤，提高了学生自己动手编程的能力。加强应用实验：第二课堂实验手段运用，充分运用实验平台开展算法验证和应用性实验，提高了学生运筹实验能力和筹划水平，确保了教学目标的达成。

参考文献

[1]张野鹏.军事运筹基础[M].北京:高等教育出版社,2006:23-24

[2]张孙杰 宋燕.运筹学教学中课程思政元素探索.中文科技期刊数据库（文摘版）教育.2019年7月01：373

通讯地址：苏建新，湖北省武汉市武湖街道强军路3号菜鸟驿站    电话：19947593621