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基于趣味教学法的经管类专业运筹学教学改革研究论文

发布时间:2021-05-21 11:12:37 文章来源:SCI论文网 我要评论














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摘要:运筹学是经济管理类专业一门重要的专业基础课程,是培养学生科学管理能力与素养的重要手段。但在长期的教学实践中,由于运筹学原理抽象、算法复杂,极大地打击了经管类同学课程学习的积极性与学习效果。据此,本文将趣味教学法引入到经管类运筹学课程中,从四个不同方面提出了相应的教学改革措施。其一,将游戏引入课程教学中,将知识点投射入游戏环节并结合过程回顾与梳理,帮助学生提升学习兴趣;其二,以管理案例为切入点进行知识讲解,使数学模型具象化,提升学生探索动力;其三,有意识地寻找或设计运筹学趣味故事,以改善枯燥课堂氛围;其四,尽量使用图形来辅助艰深算法的理解,帮助同学建立起算法的直观印象。最终,营造出愉悦、轻松的课堂环境,提升经管类学生的学习投入度,提升教学质量。

关键词:趣味教学法;经管类专业;运筹学

本文引用格式:陈曦等.基于趣味教学法的经管类专业运筹学教学改革研究[J].教育现代化,2020,7(42):30-33.

Research on Teaching Reform of Operational Research in Economics and Management Specialty Based on Fun Teaching Method

CHEN Xi,YU Wen-hua

(School of Economics and Management,Southwest Petroleum University,Chengdu,Sichuan)

Abstract:Operational research is an important professional basic course for economic management majors and an important means to cultivate students'scientific management ability and literacy.However,in the long-term teaching practice,due to the abstract principles of operational research and the complexity of the algorithm,it has greatly punished the enthusiasm and learning effect of economics and management students.Based on that,this paper puts forward the corresponding teaching reform measures from four different aspects.First,introduces the game into the course teaching,projects knowledge points into the game link,and combines the process review and combing to help students enhance their learning interest;Second,takes management cases as the breakthrough point to explain the knowledge,makes the mathematical model concrete and enhances the students'motivation to explore;third,consciously find or design interesting stories in operations research to improve the boring classroom atmosphere;fourth,uses graphics as much as possible to assist in the understanding of difficult algorithms and helps students to build an intuitive impression of the algorithm.In the end,it creates a pleasant and relaxed classroom environment,enhances the learning input of economics and management students,and improves the quality of teaching.

Key words:fun teaching method;economics and management major;operational research

一 经管类专业运筹学教学现状分析

运筹学产生于20世纪40年代中期的二次大战期间。战后,基于这些研究工作发展起来的方法逐渐形成一门独立的学科,并在生产管理、工程技术、财政经济与社会科学等多个领域取得了良好的应用效果。目前,运筹学成为了高校经济管理类专业同学的重要基础课程之一,是培养学生管理决策能力、科学思维与精神的重要途径,是管理科学性的重要体现。

但另一方面,运筹学综合性强、学科融合度高、数学模型多、算法复杂等特点也给经管类专业同学的学习以及教师的教学活动带来了较大的挑战。目前,我国经管类专业的运筹学课程教学效果总体较差。普遍存在着学生学习吃力、听不懂、提不出问题、注意力集中时间短等情况,伴随着课程的进行,学生学习兴趣与积极性往往持续下滑。在此情况下,大部分教师也感觉该课程教学难度大,互动效果差、自说自话、教学热情不易维持,最终使得运筹学课程成为了各高校经管类专业挂科率最高的课程之一,整体教学效果较差。

二 趣味教学法概述

趣味教学法简单的说就是有趣的教学方法。它包含趣味的素材、语言、形式与活动,往往要求教师从学生的信息接受特点与兴趣点出发,设计丰富的教学内容与环节,创新教学方式并运用幽默的语言、启发性的问题与多变的课堂组织形式来吸引学生的注意力,调动学生参与热情,提高师生互动有效性,在轻松、愉快的课堂氛围中帮助学生建构起相应的知识,提升教学效率与学习效果。

三 趣味教学法在运筹学中的教学改革措施研究

对经济管理类专业的同学来说,运筹学是一门数学模型多、算法复杂、原理抽象的“数学“课程。但实际上,运筹学也是一门与经济社会、管理决策、日常生活的优化联系十分紧密的实践科学,广泛地应用于各种实际问题的优化决策中。同时,在运筹学抽象的数学模型与算法背后,也往往隐含着深层次的经济含义与直观的几何解释。据此,运筹学课程具备较为充分的趣味教学法应用基础。课程教师可以将游戏、案例、故事与图形等多种趣味元素融入课程的教学过程中,以提升学生学习兴趣。具体措施包含以下几个方面:

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(一)游戏导入促进知识建构

游戏是吸引学生注意力的一个十分有效的方法。对于当代大学生来说,虽然年纪不同于中小学生,但游戏仍然是大学生普遍认为的一个喜闻乐见的学习内容与方式。对于经济管理类专业的同学来说,在严谨、复杂、抽象的运筹学课程中引入游戏环节对学生更是一个较为新奇的体验。伴随游戏环节引入,教师往往可以快速吸引学生注意力,通过对游戏开展过程的精心设计与游戏后的梳理总结,可以较好的调动学生积极性并帮助学生在愉快的、顺畅的游戏环节中,层层推进,更好的理解相关知识内容。

在运筹学课程的多个章节中,均可以设计相应的游戏环节。比较典型的有:动态规划多阶段最优化问题的“小钮扣”游戏,用于说明基矩阵原理的“配对”游戏与“无解方程组”游戏,对偶单纯形法与最短路问题求解原理的“唱反调”游戏,灵敏度分析中的“无常”游戏。下面,以”小钮扣“为例说明该游戏开展的具体环节与知识引入过程。

由于抽象度高、算法体系较大且灵活度高,动态规划的原理长期以来都是运筹学教学中的难点,大部分教师在开展该章节教学时感觉力不从心。如表1所示,以“小钮扣”游戏为脉胳开展课堂教学,可以有效地将多阶段决策过程、无后效性、逆序递归等抽象的原理用学生喜欢的语言与形式进行呈现。帮助老师将知识投射于游戏环节,让同学们沉浸于轻松的课堂氛围中,实现知识的传递与吸收。


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(二)管理案例具象数学模型

资源的合理优化与科学的管理决策是运筹学课程与经济管理类专业同学最为密切的联系点,也是该类学生学习运筹学的课程目标之一。以算法为依托,针对性地设计与之相适应的管理案例可以切实有效地帮助同学认识到课程学习的重要性。若在各知识点介绍之前,以典型且熟悉的管理案例来作为课程引入环节,可以帮助经济管理类专业的同学们在案例中找到共鸣点,从而引发进一步深入思考与探索的动力,激发学习兴趣。

运筹学中的大部分的知识内容都与管理决策的实践内容直接相关,如最优生产计划问题、运输问题、背包问题、投资决策、最短路问题、存储论、排队论等等。对于其中较为抽象,看起来与实践决策并不直接相关的内容,教师也可以有意识地设计相应的管理问题来帮助同学理解。

例如,线性规划的对偶问题就可以设计为一个资源的自用与收购的管理决策问题。问题可以简要的描述为:厂家小张,拥有有限的多项资源。一方面,小张可自己利用这些资源生产甲、乙产品来获取最大产品利润;另一方面,也可考虑将资源整体出售来获利。此时,收购方小李有意收购小张的所有资源,在小张能接受的前提下,期望付出最小的总费用。这里,小张与小李的决策就构成了两个不同的线性规划问题:最优生产计划与最低收购总费用。在课堂中,教师可以要求同学们各自列出两个线性规划模型以引入线性规划对偶问题的概念,并通过预估最大利润与最低收购费用的关系,帮助同学们进一步理解一对对偶问题之间的深层次关系。

在后续课程中,我们还可以对小张的生产计划安排问题做进一步的设计,如:伴随市场供需不断变化,企业产品的市场价格持续波动;工厂新购置了一批新设备使得生产能力显著提升;由于生产工艺的改进,企业单位产品的资源消耗情况有所下降等等。通过这类管理决策场景设计,帮助同学理解灵敏度分析的作用与内容。

此外,阿里巴巴、华为、京东、谷歌、摩根等众多知名国内外企业,往往在招聘与员工测试中使用运筹学的相关题目,比较常见的有指派问题与背包问题。运筹学教师可以广泛搜集资料并精选题目放入课程内容,以激发经管类专业学生的未知欲,提升课程趣味。

(三)趣味故事提升学习兴趣

运筹学作为一门科学的时间虽然不长,但在历史长河中,古人却给我们留下了很多蕴含运筹思维的有趣故事,较为典型的有:田忌赛马、丁渭修宫、围魏救赵、沈括运军粮、二战洗碗排队等。在课程教学过程中,这些故事的生动展开往往打破运筹学课堂的沉闷气氛。帮助老师巧妙地回避定义与原则的枯燥讲述,帮助同学们在故事的情境中,建构起自己的运筹思维,潜移默化地吸收运筹学的相关理论。

运筹学中,还有一些内容并没有现成的运筹学故事。课程教师亦可以打开思路,根据需求,将其它表面关联不强的故事进行引入或自行设计趣味故事来辅助教学目标的达成。

例如,在对偶单纯形原理的介绍时,可以引入“庄周梦蝶”的故事。在故事描述结束后,以庄周与蝴蝶隐喻单纯形法与对偶单纯形法,以理解两种方法内在原理的一致性。通过对照帮助同学理解对偶单纯形法的求解原理与步骤。

再如,对于影子价格的原理也可以设计一个关于“苹果”的系列趣味故事。故事发生在校园里同宿舍的两个好友甲同学与乙同学之间,主要涉及三个场景与问题。第一,在校园内,一个原价5元的苹果,甲同学是否愿意以5元的价格将其转让给乙同学?第二,在缺乏食物的荒岛,甲同学是否仍愿将苹果以5元的价格将其转让给乙同学?第三,在满是苹果的苹果岛,乙同学是否仍愿将以5元的价格购买这个苹果?通过幽默场景的层层推进,可以极好地改善课堂氛围,帮助同学们很好的理解影子价格与市场价格之间的区别并明白线性规划背后关于机会成本与边际利润的深层次经济含义。

(四)利用图形直观呈现算法原理

相对于数学方程,几何图形的直观性更强且更利于理解。对于数学基础较弱的经济管理类专业的同学来说,用图形来辅助算法理解是一种非常适合且易于理解的教学方式。在运筹学课程中,除课程中常常讲解的线性规划图解法、目标规划图解法、图论、最短路等问题之外,还有许多环节可以设计较为简单的题目,以图形的方式进行讲解。

例如,在单纯形法基本原理的教学过程中,可以针对两个决策变量的线性规划,以方程组的形式完成求解过程,并将求解的每一步投射到二维的图形中,以帮助同学理解单纯形法求解的基本思路与解的不同情况。此外,灵敏度分析原理的讲解亦可以通过对两个决策变量线性规划问题的图形求解来展示工艺系数、工艺系数与价值系数在最优解寻找中所起的作用,进而了解不同系数变化对最优解的影响路径。同时,价值系数的变化过程也可以通过等值线的旋转来进行分析,直接通过图形呈现。

此外,在整数规划章节中,整数规划与线性规划的求解异同可以通过图解法并增加取值为整数的条件来进行对比分析,帮助同学理解整数规划求解的障碍与解决思路。同时,整数规划的两个求解方法若基于图形进行讲解也可取得更好的教学效果。对于割平面法,结合图形可以展示割平面方程的内在含义;对于分支定界法,则可以用图形来完整展示其求解过程,清晰呈现其算法的思想与原理。

综上,趣味教学法在运筹学课程的应用场景丰富。对于高等数学基础较差的经管类专业同学来说,将游戏、管理案例、趣味故事与图形等内容渗入到运筹学的教学过程中,可以有效地营造轻松、愉悦地课堂氛围,构建生动活泼的教学情景,引起学生共鸣,激发学生参与热情,提升师生互动有效性,帮助师生在融洽的双向沟通中,更好的实现教学目标,改进运筹学教学效果。

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