《運(yùn)籌學(xué)與系統(tǒng)分析》課程改革探析

楊振剛，俞守華，余平祥（華南農(nóng)業(yè)大學(xué)數(shù)學(xué)與信息學(xué)院，廣州 510642）

《運(yùn)籌學(xué)與系統(tǒng)分析》課程改革探析

楊振剛，俞守華，余平祥
（華南農(nóng)業(yè)大學(xué)數(shù)學(xué)與信息學(xué)院，廣州 510642）

0　引言

《運(yùn)籌學(xué)》、《系統(tǒng)工程》是信息管理與信息系統(tǒng)、工業(yè)工程等本科專(zhuān)業(yè)的核心課程，對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的系統(tǒng)分析、問(wèn)題建模、系統(tǒng)優(yōu)化、系統(tǒng)評(píng)價(jià)等方面的綜合能力起著非常重要的作用。隨著高校人才培養(yǎng)模式的變革，這兩門(mén)相關(guān)性較大的課程在我院合并為《運(yùn)籌學(xué)與系統(tǒng)分析》，在課程內(nèi)容、教學(xué)方式、實(shí)踐環(huán)節(jié)等方面進(jìn)行了優(yōu)化，以適應(yīng)新時(shí)期管理類(lèi)專(zhuān)業(yè)大學(xué)生能力鍛造中與時(shí)俱進(jìn)的新要求。

1　課程背景

《運(yùn)籌學(xué)》是研究如何有效地組織和管理人機(jī)系統(tǒng)的科學(xué)［1］。它與管理科學(xué)、系統(tǒng)科學(xué)緊密聯(lián)系，研究解決實(shí)際問(wèn)題時(shí)的系統(tǒng)優(yōu)化思想，可培養(yǎng)學(xué)生掌握從提出問(wèn)題、分析建模、問(wèn)題求解到方案實(shí)施的一整套嚴(yán)密科學(xué)方法。《系統(tǒng)工程》是組織管理系統(tǒng)的規(guī)劃、研究、設(shè)計(jì)、制造、試驗(yàn)和使用的科學(xué)方法［2］。它是基于運(yùn)籌學(xué)、系統(tǒng)科學(xué)、管理科學(xué)等的跨學(xué)科的組織管理技術(shù)，解決系統(tǒng)問(wèn)題時(shí)主要實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)目標(biāo)整體最優(yōu)化，可培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行系統(tǒng)建模、分析、評(píng)價(jià)、決策等方面的綜合能力［3］。

兩門(mén)課程關(guān)聯(lián)性強(qiáng)，又各有側(cè)重點(diǎn)，分別設(shè)置成獨(dú)立課程來(lái)培養(yǎng)學(xué)生是各種相關(guān)專(zhuān)業(yè)的傳統(tǒng)做法。但在目前新形勢(shì)與培養(yǎng)模式［4］新要求下，考慮到兩門(mén)課程涉及的知識(shí)面廣，占據(jù)了培養(yǎng)計(jì)劃中較多的學(xué)時(shí)，學(xué)生在兩門(mén)課程中都會(huì)應(yīng)用到相同的軟件工具，甚至一些相同的問(wèn)題優(yōu)化方法，因此有必要對(duì)課程內(nèi)容、教學(xué)方式等進(jìn)行整合優(yōu)化。

2　課程改革

“華南農(nóng)業(yè)大學(xué)本科人才培養(yǎng)方案修訂指導(dǎo)意見(jiàn)（2012）”提出要以課程結(jié)構(gòu)調(diào)整優(yōu)化為切入點(diǎn)，構(gòu)建多樣化人才培養(yǎng)模式，推進(jìn)課程體系、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法改革，設(shè)置專(zhuān)業(yè)準(zhǔn)入準(zhǔn)出課程，開(kāi)設(shè)整合實(shí)驗(yàn)。基于這個(gè)指導(dǎo)思想，我院將《運(yùn)籌學(xué)》與《系統(tǒng)工程》整合成《運(yùn)籌學(xué)與系統(tǒng)分析》以及《運(yùn)籌學(xué)與系統(tǒng)分析實(shí)驗(yàn)》課程，且將其設(shè)置為信息管理與信息系統(tǒng)和工業(yè)工程兩個(gè)專(zhuān)業(yè)的專(zhuān)業(yè)準(zhǔn)出課程，并力圖在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式上進(jìn)行全面優(yōu)化，以適應(yīng)“應(yīng)用導(dǎo)向”的專(zhuān)業(yè)能力培養(yǎng)新要求。

原《運(yùn)籌學(xué)》總學(xué)分為4學(xué)分，課程總學(xué)時(shí)數(shù)為64學(xué)時(shí)，其中理論教學(xué)48學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)16學(xué)時(shí)。原《系統(tǒng)工程》總學(xué)分為2.5學(xué)分，課程總學(xué)時(shí)數(shù)為40學(xué)時(shí)，其中理論教學(xué)32學(xué)時(shí)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)8學(xué)時(shí)。現(xiàn)理論課程《運(yùn)籌學(xué)與系統(tǒng)分析》的總學(xué)分為4學(xué)分，總學(xué)時(shí)為64學(xué)時(shí)，整合實(shí)驗(yàn)課程《運(yùn)籌學(xué)與系統(tǒng)分析實(shí)驗(yàn)》的總學(xué)分為0.5學(xué)分，總學(xué)時(shí)為16學(xué)時(shí)。理論課與整合實(shí)驗(yàn)課為同一學(xué)期開(kāi)設(shè)，相輔相成。

原《運(yùn)籌學(xué)》課程內(nèi)容包括線性規(guī)劃及單純形法、線性規(guī)劃的對(duì)偶理論與靈敏度分析、運(yùn)輸問(wèn)題、目標(biāo)規(guī)劃、整數(shù)規(guī)劃、動(dòng)態(tài)規(guī)劃、圖與網(wǎng)絡(luò)分析等，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容包括線性規(guī)劃與靈敏度分析實(shí)驗(yàn)、運(yùn)輸問(wèn)題實(shí)驗(yàn)、目標(biāo)規(guī)劃實(shí)驗(yàn)、整數(shù)規(guī)劃實(shí)驗(yàn)、圖與網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)、運(yùn)籌學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)等。原《系統(tǒng)工程》課程內(nèi)容包括系統(tǒng)工程方法論、系統(tǒng)模型與模型化、系統(tǒng)仿真及系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方法、系統(tǒng)評(píng)價(jià)方法、決策分析方法、網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃技術(shù)、系統(tǒng)預(yù)測(cè)等，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容包括層次分析法實(shí)驗(yàn)、系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)驗(yàn)、系統(tǒng)分析與評(píng)價(jià)綜合實(shí)驗(yàn)等。

《運(yùn)籌學(xué)與系統(tǒng)分析》將課程內(nèi)容進(jìn)行整合與優(yōu)化，包括線性規(guī)劃及單純形法、線性規(guī)劃的對(duì)偶理論與靈敏度分析、整數(shù)規(guī)劃、動(dòng)態(tài)規(guī)劃、圖與網(wǎng)絡(luò)分析、系統(tǒng)工程方法論、系統(tǒng)模型與模型化、系統(tǒng)評(píng)價(jià)方法、決策分析方法、網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃技術(shù)等。《運(yùn)籌學(xué)與系統(tǒng)分析實(shí)驗(yàn)》內(nèi)容包括線性規(guī)劃及靈敏度分析實(shí)驗(yàn)、整數(shù)規(guī)劃實(shí)驗(yàn)、圖論與網(wǎng)絡(luò)分析實(shí)驗(yàn)、網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃技術(shù)實(shí)驗(yàn)、問(wèn)題分析與評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)、層次分析法實(shí)驗(yàn)、綜合性實(shí)驗(yàn)等。

課程內(nèi)容對(duì)于管理類(lèi)專(zhuān)業(yè)更實(shí)用，實(shí)驗(yàn)工具均基于Excel和Lingo/Lindo，內(nèi)容關(guān)聯(lián)性強(qiáng)，知識(shí)運(yùn)用更加綜合。此課程對(duì)于學(xué)生能力的綜合鍛煉，可用“內(nèi)容-能力”指標(biāo)體系來(lái)刻畫(huà)，如表1所示。

表1　“內(nèi)容-能力”指標(biāo)體系

《運(yùn)籌學(xué)與系統(tǒng)分析》更注重生產(chǎn)管理相關(guān)實(shí)例，講授過(guò)程中設(shè)置3次課程作業(yè)，8次課堂討論 （小測(cè)驗(yàn)），課程成績(jī)以平時(shí)成績(jī)（40%）與期末考試（60%）綜合計(jì)算。理論課程教學(xué)中各種方法的學(xué)習(xí)采用“原理-案例-軟件輔助求解-提問(wèn)（討論）”的模式，做到透徹理解方法原理，聯(lián)系實(shí)際分析具體案例，必要時(shí)輔助軟件求解，針對(duì)重點(diǎn)難點(diǎn)提問(wèn)學(xué)生（根據(jù)實(shí)際問(wèn)題有時(shí)設(shè)置分組討論），讓方法學(xué)習(xí)過(guò)程更易理解和接受，讓所有學(xué)生在參與中深刻掌握方法的原理與實(shí)際運(yùn)用。《運(yùn)籌學(xué)與系統(tǒng)分析實(shí)驗(yàn)》更注重應(yīng)用性，每個(gè)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)均基于指定軟件求解特定實(shí)際問(wèn)題 （如生產(chǎn)資料約束條件下的利潤(rùn)最大化問(wèn)題、人力需求約束條件下的生產(chǎn)安排問(wèn)題、輸油管道網(wǎng)的最大流問(wèn)題、工程網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃圖的參數(shù)求解、人才綜合競(jìng)爭(zhēng)力分析與評(píng)價(jià)、評(píng)價(jià)指標(biāo)重要度分析與計(jì)算，等等），其中綜合性實(shí)驗(yàn)提供每位學(xué)生不同的生產(chǎn)問(wèn)題或常見(jiàn)系統(tǒng)問(wèn)題，利用不同的運(yùn)籌學(xué)與系統(tǒng)分析方法及所學(xué)軟件進(jìn)行分析、建模和求解，實(shí)驗(yàn)課程成績(jī)以各實(shí)驗(yàn)報(bào)告得分綜合計(jì)算。實(shí)驗(yàn)課程提供學(xué)生詳盡的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)，每個(gè)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)在問(wèn)題背景和基礎(chǔ)知識(shí)的引導(dǎo)下，提供了操作軟件具體求解某問(wèn)題的詳細(xì)步驟，學(xué)生依步驟求解出正確結(jié)果后，要求用所掌握的方法和軟件求解另一未提供具體步驟的同類(lèi)問(wèn)題案例，以此鞏固知識(shí)和掌握求解過(guò)程。綜合性實(shí)驗(yàn)主要提供每個(gè)學(xué)生一個(gè)工作量更大的系統(tǒng)問(wèn)題，不提供系統(tǒng)模型和求解步驟，需要學(xué)生詳細(xì)進(jìn)行系統(tǒng)分析，并獨(dú)立思考，建立起問(wèn)題模型，研究出解決方法，利用驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)中用過(guò)的軟件工具進(jìn)行求解，能全面鍛煉學(xué)生系統(tǒng)分析、建模、軟件求解各方面的綜合能力。

3　結(jié)語(yǔ)

在本科人才培養(yǎng)方案修訂新要求與新時(shí)期工程管理人才能力需求背景下，基于應(yīng)用性原則，將原獨(dú)立設(shè)置的《運(yùn)籌學(xué)》與《系統(tǒng)工程》進(jìn)行了有效的整合，在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式與考核方式等方面進(jìn)行了系統(tǒng)的優(yōu)化與革新。《運(yùn)籌學(xué)與系統(tǒng)分析》及其整合實(shí)驗(yàn)課程已于2014年秋季順利實(shí)施，目前為止已令上述兩個(gè)專(zhuān)業(yè)兩屆本科生大約420人受益。改革后的課程使學(xué)生更易于接受以往枯燥的理論知識(shí)與方法，獨(dú)立思考和解決實(shí)際系統(tǒng)問(wèn)題的動(dòng)手能力得到加強(qiáng)，課程教學(xué)效果較好，教學(xué)評(píng)價(jià)為優(yōu)秀。下一步計(jì)劃在豐富教學(xué)案例和實(shí)驗(yàn)案例，申報(bào)精品課程等方面進(jìn)行積極探索。

［1］胡運(yùn)權(quán).運(yùn)籌學(xué)教程（第4版）［M］.北京:清華大學(xué)出版社，2012.

［2］汪應(yīng)洛.系統(tǒng)工程（第4版）［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2011.

［3］楊振剛，俞守華，余平祥.《系統(tǒng)工程》教學(xué)模式優(yōu)化［J］.現(xiàn)代計(jì)算機(jī)，2009，（3）:76-77.

［4］楊振剛，陳建國(guó).基于港式思路的IE專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)新模式［J］.工業(yè)工程，2010，13（6）:121-124.

Operational Research；System Analysis；Course Reformation

Exploration on the Course Reformation of Operational Research and System Analysis

YANG Zhen-gang，YU Shou-hua，YU Ping-xiang
（College of Mathematics and Informatics，South China Agricultural University，Guangzhou 510642）

1007-1423（2015）30-0018-03

10.3969/j.issn.1007-1423.2015.30.005

楊振剛（1976-），男，廣西北海人，副教授，博士，研究方向?yàn)樾畔⑾到y(tǒng)工程

2015-09-08

2015-09-30

在本科人才培養(yǎng)方案修訂新要求與新時(shí)期工程管理人才能力需求背景下，基于應(yīng)用性原則，將關(guān)聯(lián)性強(qiáng)的《運(yùn)籌學(xué)》與《系統(tǒng)工程》有效整合成《運(yùn)籌學(xué)與系統(tǒng)分析》，在教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式等方面進(jìn)行系統(tǒng)的優(yōu)化與革新，并在實(shí)際教學(xué)中順利實(shí)施，教學(xué)效果顯著。改革后的課程使學(xué)生更易于接受以往枯燥的理論知識(shí)與方法，獨(dú)立思考和解決實(shí)際系統(tǒng)問(wèn)題的動(dòng)手能力得到加強(qiáng)和提高。

運(yùn)籌學(xué)；系統(tǒng)分析；課程改革

Under the new requirements of revising the undergraduate training program and up-to-date capacity needs of engineering management talents，based on principle of applicability，integrates Operational Research and Systems Engineering into a new course of Operational Research and Systems Analysis，which is systematically reformed and optimized via contents and teaching ways，and implements with satisfactory results.The reformed course makes students more receptive to dreary theoretical knowledge and methods，and greatly improves students'independent thinking capacity and problem solving ability.