最優化與最優控制課程的教學改革建議

任華玲

摘要：本文總結了研究生課程教學中存在的問題，尤其是最優化與最優控制這門研究生專業基礎課目前教學中存在的問題。在此基礎上，給出了幾點切實可行的教學改革建議，為后期專業課的學習打下堅實的理論基礎，并為培養研究生從事科學研究的能力作好準備。

關鍵詞：專業基礎課；最優化與最優控制；教學改革

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2017）16-0141-02

一、最優化與最優控制課程的性質和教學目標

最優化與最優控制課程是碩士研究生系統分析與集成、系統理論等專業的專業基礎課，該課程以最優化與最優控制的基本概念、建模方法、基本理論、求解方法等為主要內容，為相關專業碩士研究生在以后的科研中遇到優化問題而提供引導思路，起到“拋磚引玉”的作用。其主要教學目標包括：掌握最優化和最優控制方法的基本思路、特點和適用條件；掌握相關理論和算法；能夠應用這些方法對實際問題進行建模；了解現代優化方法發展的前沿和最新的優化工具軟件。

二、最優化與最優控制教學中存在的問題

1.研究生課程教學中普遍存在的問題。首先談談研究生課程教學中普遍存在的問題。研究生課程的學習對提高研究生培養質量具有非常重要的作用，但研究生與本科生不同，他們已經具備了較扎實的基礎知識，然而目前仍有許多研究生課程還是主要采用傳統的灌輸式教學方式。這種讓學生被動接受知識的方法無法調動學生學習的積極性和主動性，也沒有考慮學生學業及個人需求的差異性，教學效果不佳。另外，大部分研究生課程沒有統一教材，任課教師忙于科研工作難以及時更新教學內容，導致一些公共基礎的教學內容陳舊或不夠全面[1]。然而，專業基礎課是進一步學習后期相關專業課程的基礎，其學習質量的優劣將直接關系到專業課教學的學習效果，關系到學生能否在理論深度上更好地理解和掌握專業課的學習，關系到在專業課中能否發揮出一定的自主和創新能力[2]。因此，要充分認識到專業基礎課的重要作用和地位，在研究生教學的各個方面始終貫徹這一思想。

2.最優化與最優控制教學中存在的問題。最優化與最優控制作為研究生專業基礎課，具有與其他研究生課程一樣的共性，也有其自身的一些特點和存在的問題。首先，剛入學的研究生對最優化與最優控制這門專業基礎課的重要性認識不夠。不管是城市交通還是鐵路運輸的研究生，在他們后期的科研工作中和論文寫作中經常會遇到優化的問題，但學生往往更重視專業課的學習，卻忽略了這門重要的課程。其次，原來的最優化方面的教學內容過于基礎，沒有與后期要學習的專業課緊密結合。這也是不能引起學生足夠重視的原因之一。如果在課堂的教學中加入更多專業方面的事例，學生應該會更有興趣。再有，教學方法傳統單一，沒有充分發揮學生的主觀能動性和創新意識。教學過程還是過多地以教師的教授為主，或者讓學生查閱一些參考文獻，但主動學習的效果不理想。最后，沒有更好地引入最新的前沿成果和教學技術。前沿成果可以讓學生了解課程內容的最新應用，引起更多的重視。而新的教學技術比如相關軟件的學習操作可以更好地鍛煉學生的動手能力，加深對課程內容學習的理解。

三、最優化與最優控制教學改革的建議

基于前一節提到的最優化與最優控制教學中存在的問題，現提出如下的教學改革的幾點建議：

第一，要多加強調課程的定位和重要性。專業基礎課是介于基礎課和專業課之間的承前啟后的“橋梁”課程，它是學生掌握專業知識技能必修的重要課程。最優化的理論與思想在交通運輸的各個領域都有重要的應用，它是系統科學重點一級學科下系統分析與集成、系統理論等專業的重要專業基礎課，因此要在一開始就強調課程的定位，讓學生充分重視這門專業基礎課的學習。在教學過程中，既要應用基礎課的理論與知識，又要考慮以后要學習的專業課，如《交通運輸系統模型與方法》、《預測理論與方法》、《現代交通科學前沿講座》、《系統科學導論》《非線性系統理論》等，并為這些專業課的學習打下堅實的理論基礎。

第二，要始終貫徹理論講解與大量專業事例引證相結合的理念。最優化與最優控制作為從實際問題中提煉出來的理論與方法，在很多方面的實踐研究中都有廣泛的應用。基于這門課的特點和定位，在課程教學中適合理論講解與大量專業事例引證相結合。一方面這種理論與例子相結合的方法本來就易于學生的理解和掌握，能夠提高課堂教學的吸引力；另一方面，引用與后期所學專業相關的事例，對學生更快地了解專業知識有很大的幫助，在他們后期專業學習和科研工作中遇到需要用優化方法來建立模型和解決問題時，就可以做到心中有數、有章可循，由此達到我們學習這門課的目的。

第三，要注重課堂文獻討論與課后習題相結合。對于碩士研究生來，要盡快從本科生的學習知識型角色向創新科研型角色的轉變，要不斷地學習如何提高科研能力。那么，文獻查找和文獻閱讀就是最先需要掌握的科研能力。因此，在這門專業基礎課的教學中，將結合課程內容進行一些文獻閱讀和討論的內容，增加教學方式的多樣性和學生的參與度。在此研討過程中，引導學生擴展思維發現科研問題，進一步查閱文獻，嘗試解決問題，培養學生從事科學研究的主動性以及獨立解決科研問題的能力[3]。同時，對于最優化中一些最基本的方法進行一定的習題練習，既能更好地理解和掌握基礎理論，又能克服學生普遍存在的眼高手低的不良習慣。

第四，在加強課堂軟件實踐介紹的同時，更要結合課后學生動手能力的練習。在課堂上盡可能多地介紹最新的優化計算工具軟件，演示工具軟件的應用方法，帶領學生領會基礎問題的數學建模過程，幫助學生理解數學模型軟件求解過程中遇到的問題。另一方面，通過一些簡單的數學建模問題，讓學生課后自己動手，學會一種優化軟件的使用，更加深對優化方法和優化軟件的理解和掌握，為以后專業課學習中遇到類似問題時提供解決思路和方法。

第五，要不斷滲透和加強雙語化和國際化的思想。借由最優化與最優控制的雙語教改項目，一方面在課堂教學中注重專業詞語雙語化，另一方面在文獻閱讀和討論中也增加外文文獻的內容。經過這樣的鍛煉，能夠開闊學生的眼界，使他們在以后的科研工作中熟悉外文優化知識，在英文文章寫作中也會打開思路，為培養國際化的科研人才打下基礎，為他們更好地適應國際科研環境做好充分的準備。

第六，需要補充的是，在課程考核時也要注意兼顧幾方面的考量，包括課堂聽課的積極性和基本理論與方法的掌握情況，課后習題的完成數量和質量，文獻資料查閱和討論的積極性和效果，提出問題和嘗試用新方法、新思路解決問題的能力，以及優化軟件學習和掌握的情況等等。

反思研究生專業基礎課教學，尤其是最優化與最優控制課程教學中存在的諸多問題，應當認識到，研究生教學應該更注重理論知識與科研方法的結合，更需要因材施教，講求彈性，加強專業知識拓展和研究能力的提高。而專業基礎課最優化與最優控制的教學中則要兼顧基礎理論與方法的傳授，又要為以后專業課的學習和科研能力的培養打好基礎。本文基于最優化與最優控制課程，對研究生專業基礎課教學提出了幾點建議，以期在實際教學過程中起到一定的借鑒作用。

參考文獻：

[1]黃惠芳.淺析生物學研究生課程教學中存在的問題及對策建議[J].安徽農學通報，2015，21（22）：142-143.

[2]李升和，周金星，許雪萍，金光明，王玨，許萬詳，寧康健.專業基礎課在創新創業人才培養中的作用探索[J].安徽科技學院學報，2011，25（3）：52-55.

[3]顧紅，孫光民.研究生課程教學方法改革與實踐[J].北京工業大學學報（社會科學版），2003，3（4）：92-93.