论文部分内容阅读
摘要：为了提高交通运输类运筹学专业课的教学效果，结合课程特点和教学现状，提出实践教学环节改革的方法。在教学中引入交通运输领域的教学案例，并进行案例库建设；进行学生分组，增加课程设计教学环节；进行运筹学软件教学，体验计算机求解的可行性和便利性；建设实践教学基地，实现素质教育与工程训练相结合。最后提出了课程体系整合、教材建设、教学手段和考试方法改革等保障措施。
关键词：交通运输类；运筹学；实践教学
作者简介：张文会（1978-），男，黑龙江哈尔滨人，东北林业大学交通学院，副教授。（黑龙江 哈尔滨 150040）
基金项目：本文系黑龙江省教育科学“十二五”规划课题（课题编号：GBD1211006）、东北林业大学重点课程建设项目（交通运筹学）的研究成果。
中图分类号：G642.423 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）31-0161-02
交通运输工程领域存在很多优化问题，如交通系统的预测、决策和运行状态分析及评价等，都需要用运筹学理论解决。为了达到培养目标，很多高校交通运输类专业都把“运筹学”作为重要的专业基础课。以往教学过程中，比较重视运筹学理论知识的讲解，忽视运筹学实践应用介绍，[1，2]因此产生了理论学习与实践应用之间的矛盾。
国内很多高校的经济管理类专业都进行了“运筹学”课程教学方法改革，并取得了较好的教学效果。[3-5]此外，为了加强理论与实践的结合，提高学生的学习兴趣，还进行了实践教学改革。[6，7]交通运输类专业的工程特征要求讲授“运筹学”这门专业基础课时，既要注重基本理论的掌握，又要注重工程实践能力的应用，以培养具有运筹思维能力和工程实践能力的创新型技术人才。
一、交通运筹学的特点
1.较强的数学基础
运筹学以数学为主要工具，综合运用多种数学分析方法，求解交通运输领域的最优决策方案，要求具有“高等数学”和“线性代数”等基础知识。线性规划、运输问题和决策问题等很多章节的建模与求解都要用到以上基础知识。
2.较强的系统性
交通运筹学是从系统工程的角度出发，分析交通运输工程领域全局性的应用和综合优化问题。运筹学的最终目标是最优性，既要从空间上寻求整体最优，又要从时间上探索全过程最优。
3.较强的应用性
运筹学研究具有较强的实践性和应用性，最早应用于军事领域，后来逐渐转向民用部门。交通运输工程领域很多优化技术都以运筹学作为理论基础，如车辆行驶路径优化、车流波理论、配送优化问题等。
二、教学中存在的问题
在制定培养方案时，很多高校均把运筹学作为交通运输类专业最重要的基础课之一，同时也把运筹学作为重点课程建设，但在教学过程中，仍然存在一些问题。
1.教材建设与专业需求的矛盾
目前运筹学教材有很多，但教材内容大多以模型建立和理论推导为主，所举案例多属经济管理领域。因此，教学过程中教材选择比较困难，针对性教材建设比较落后。
2.实践教学与能力培养的矛盾
教学过程中大多关注理论知识的讲授，忽视交通运输实践教学内容，造成学生的学习兴趣不高，教学效果不好。特别是求解运筹学问题时，许多繁琐的计算过程均可通过计算机软件来实现，而教学中又没有实践教学的学时分配。因此，加强实践教学环节，增加交通运输领域的实际案例分析和实践应用教学内容，对于提高学生的学习兴趣，强化理论模型的理解具有重要的现实意义。
3.学时分配与知识体系的矛盾
目前本科阶段交通运筹学教学学时一般为32或48学时，而运筹学知识体系不断更新，内容逐渐丰富，培养方案中拟定的学时已不足以完成所有教学内容的讲授，甚至个别章节也要略讲或自学，造成知识体系讲授不够完整。针对交通运输类专业特点，优化教学内容和学时分配，显得非常必要。
三、实践教学改革方法
1.运筹学案例教学
运筹学在交通运输领域应用的案例很多，但没有建立案例库，课堂教学中所引例题多为经济管理领域，与本专业相差较远。因此教学中，教师团队广泛搜集交通运输领域的运筹学案例和模型，按照课程体系进行分类。此外，邀请交通运输或物流企业的专家进行讲座，介绍本企业应用运筹学思想或模型解决实际问题的案例，教学案例库设计见表1。
2.课程设计
课程设计是理论知识在实践中的综合应用，通过课程设计，学生巩固了专业理论知识，锻炼了实践动手和独立思考能力，提升了团队合作意识。
（1）讲授完线形规划和目标规划理论后，要求调研某一公交线路旅客上下车情况，进行公交车最优调度方案设计，每10名学生为一组，最后提交调研数据和计算方法，并提出最佳设计方案。
（2）讲授完网络模型后，要求调研某一区域道路交通状况，绘制出调研区域的交通网络图，表示出道路的单向或双向交通组织方式，预测每条道路的平均行驶时间，最后找到每个点之间的最短路径。最后提交调研数据、预测方法和最优路径方案。
3.计算机软件教学
利用计算软件求解交通运输领域的运筹学模型，可以使学生深刻体会运筹学的实际应用，提高学习兴趣。课堂教学主要讲授有限变量的运筹学模型的建立方法和求解理论，计算机实践教学以课堂教学中的建模方法为基础，讲授多变量运筹学模型求解的计算机操作，体验运筹学软件求解的可行性和便利性。如线性规划问题，教材上的例题变量一般不超过8个，迭代次数一般不超过6次，整数规划、运输规划和动态规划等模型变量数量也很有限。但交通运输领域的很多问题都属多变量、多约束和多目标的运筹学模型，手工计算求解花费时间较长，计算机软件求解非常方便。学生通过学习软件操作，既掌握了建模和求解理论，又体会到了课程的实践实用价值。 目前，运筹学求解软件有Lindo、WINQSB、MATLAB和Excel等，每种软件都有各自的运行环境和编程语言。实践教学中，鼓励学生根据课堂教学所学的基本理论，自己编程实现每种模型的求解算法。
4.实践教学基地建设
实践教学基地一般是学生工程实践能力培养的重要保障，针对某一门课程进行实践教学基地建设，是以短期或不定期的实践调研和学习为目标，让学生在短时间内直观地了解所学专业知识在实践中的应用。随着高等教育改革的不断深化，越来越要求学生具有工程创新意识，在大学培养阶段实现素质教育和工程训练有机结合。因此，进行了物流园区、地铁集团和公交公司等实践教学基地建设，教学过程中组织学生深入实践基地，了解运筹学理论在园区规划、路网规划和站点规划等方面的应用。要求实践结束后，提交实践总结。
在展开理论教学的同时，采取灵活多变的实践教学方式，鼓励学生参加全国大学生数学建模比赛，鼓励学生参加社会实践，促使学生在实践中发现问题、分析问题和解决问题。
四、保障措施
1.课程体系整合
很多高校交通运输类专业既开设了运筹学，又开设了交通运输系统工程学和物流技术等，教学内容重复严重，如网络计划技术、预测决策理论和运输问题等。因此为了提高教学效果，避免教学重复，应进行必要的课程体系整合及课程教学内容优化，增加课程实践环节的教学内容和学时分配。
2.教材建设
目前还没有针对交通运输类专业的运筹学教材，教学中采用的教材内容偏重经济管理领域，选用的例题和案例大多为经济管理领域的优化问题。为了加强学生对运筹学在交通运输领域的应用有直观的认识和理解，编写新教材时应结合专业实际，增加交通运输领域的应用案例，如公交调度问题、收费站优化问题和道路建设优化问题等内容。
3.教学手段改革
由于运筹学建模和解题过程涉及很多表格、图形与算法等，授课过程中应适当引入多媒体辅助教学手段，开发适合理论教学和实践教学的多媒体课件。在实践教学过程中，除了可以利用计算机软件求解交通运输领域的问题外，还可以组织学生到交通运输企业参观，或者邀请企业管理人员举办讲座，通过教学手段的改革使教学过程更加生动。
4.考试方法改革
以往的期末考试总成绩包括两部分：平时成绩（出勤+平时作业）和期末考试成绩，分别占20%和80%，造成学生对运筹学模型的死记硬背，缺乏对交通运输实践应用的理解。改革后的考试模式增加了实践成绩，按照实践过程中的表现以及实践报告质量评分，结构比例为：平时成绩占20%，实践成绩占20%，期末成绩占60%，实现了多方位、多角度考核和评价学生的学习效果。
五、结语
为了提高交通运筹学的教学质量，提升学生的运筹学工程实践能力，结合交通运筹学的课程特点和现实问题，提出了增加案例教学、实践课程设计、计算机软件教学和实践教学基地等改革措施，并从课程体系整合、教材建设、教学手段改革和考试方法改革等方面提出了实践教学改革的保障措施。由于不同学校和专业培养方案的差异，本文提出的交通运筹学实践教学改革方法并不一定具有普遍适用性，但具有一定的借鉴意义和参考价值。
参考文献：
[1]张润红.从整体角度对工程管理专业《运筹学》教学的探索[J].理工高教研究，2005，24（1）：94-95.
[2]胡发胜，刘桂真.国家精品课程运筹学的教学改革与实践[J].中国大学教学，2006，（7）：9-11.
[3]罗荣桂，原海英.运筹学教学改革与探索[J].理工高教研究，
2005，24（3）：49-51.
[4]温日琨.运筹学教学内容改革与教学大纲设计[J].高等工程教育研究，2007，（S1）：60-62.
[5]李志猛，祝江汉，邱涤珊，等.启发式教学在运筹学课程中的应用与实践[J].高等教育研究学报，2008，31（4）：59-61.
[6]费威.经管类运筹学课程的实践型教学模式探讨[J].运城学院学报，2012，29（6）：89-91.
[7]王尚户，何莉敏.应用型大学运筹学实践教学课程建设与实施[J].中国科教创新导刊，2010，（7）：104.
（责任编辑：孙晴）
关键词：交通运输类；运筹学；实践教学
作者简介：张文会（1978-），男，黑龙江哈尔滨人，东北林业大学交通学院，副教授。（黑龙江 哈尔滨 150040）
基金项目：本文系黑龙江省教育科学“十二五”规划课题（课题编号：GBD1211006）、东北林业大学重点课程建设项目（交通运筹学）的研究成果。
中图分类号：G642.423 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）31-0161-02
交通运输工程领域存在很多优化问题，如交通系统的预测、决策和运行状态分析及评价等，都需要用运筹学理论解决。为了达到培养目标，很多高校交通运输类专业都把“运筹学”作为重要的专业基础课。以往教学过程中，比较重视运筹学理论知识的讲解，忽视运筹学实践应用介绍，[1，2]因此产生了理论学习与实践应用之间的矛盾。
国内很多高校的经济管理类专业都进行了“运筹学”课程教学方法改革，并取得了较好的教学效果。[3-5]此外，为了加强理论与实践的结合，提高学生的学习兴趣，还进行了实践教学改革。[6，7]交通运输类专业的工程特征要求讲授“运筹学”这门专业基础课时，既要注重基本理论的掌握，又要注重工程实践能力的应用，以培养具有运筹思维能力和工程实践能力的创新型技术人才。
一、交通运筹学的特点
1.较强的数学基础
运筹学以数学为主要工具，综合运用多种数学分析方法，求解交通运输领域的最优决策方案，要求具有“高等数学”和“线性代数”等基础知识。线性规划、运输问题和决策问题等很多章节的建模与求解都要用到以上基础知识。
2.较强的系统性
交通运筹学是从系统工程的角度出发，分析交通运输工程领域全局性的应用和综合优化问题。运筹学的最终目标是最优性，既要从空间上寻求整体最优，又要从时间上探索全过程最优。
3.较强的应用性
运筹学研究具有较强的实践性和应用性，最早应用于军事领域，后来逐渐转向民用部门。交通运输工程领域很多优化技术都以运筹学作为理论基础，如车辆行驶路径优化、车流波理论、配送优化问题等。
二、教学中存在的问题
在制定培养方案时，很多高校均把运筹学作为交通运输类专业最重要的基础课之一，同时也把运筹学作为重点课程建设，但在教学过程中，仍然存在一些问题。
1.教材建设与专业需求的矛盾
目前运筹学教材有很多，但教材内容大多以模型建立和理论推导为主，所举案例多属经济管理领域。因此，教学过程中教材选择比较困难，针对性教材建设比较落后。
2.实践教学与能力培养的矛盾
教学过程中大多关注理论知识的讲授，忽视交通运输实践教学内容，造成学生的学习兴趣不高，教学效果不好。特别是求解运筹学问题时，许多繁琐的计算过程均可通过计算机软件来实现，而教学中又没有实践教学的学时分配。因此，加强实践教学环节，增加交通运输领域的实际案例分析和实践应用教学内容，对于提高学生的学习兴趣，强化理论模型的理解具有重要的现实意义。
3.学时分配与知识体系的矛盾
目前本科阶段交通运筹学教学学时一般为32或48学时，而运筹学知识体系不断更新，内容逐渐丰富，培养方案中拟定的学时已不足以完成所有教学内容的讲授，甚至个别章节也要略讲或自学，造成知识体系讲授不够完整。针对交通运输类专业特点，优化教学内容和学时分配，显得非常必要。
三、实践教学改革方法
1.运筹学案例教学
运筹学在交通运输领域应用的案例很多，但没有建立案例库，课堂教学中所引例题多为经济管理领域，与本专业相差较远。因此教学中，教师团队广泛搜集交通运输领域的运筹学案例和模型，按照课程体系进行分类。此外，邀请交通运输或物流企业的专家进行讲座，介绍本企业应用运筹学思想或模型解决实际问题的案例，教学案例库设计见表1。
2.课程设计
课程设计是理论知识在实践中的综合应用，通过课程设计，学生巩固了专业理论知识，锻炼了实践动手和独立思考能力，提升了团队合作意识。
（1）讲授完线形规划和目标规划理论后，要求调研某一公交线路旅客上下车情况，进行公交车最优调度方案设计，每10名学生为一组，最后提交调研数据和计算方法，并提出最佳设计方案。
（2）讲授完网络模型后，要求调研某一区域道路交通状况，绘制出调研区域的交通网络图，表示出道路的单向或双向交通组织方式，预测每条道路的平均行驶时间，最后找到每个点之间的最短路径。最后提交调研数据、预测方法和最优路径方案。
3.计算机软件教学
利用计算软件求解交通运输领域的运筹学模型，可以使学生深刻体会运筹学的实际应用，提高学习兴趣。课堂教学主要讲授有限变量的运筹学模型的建立方法和求解理论，计算机实践教学以课堂教学中的建模方法为基础，讲授多变量运筹学模型求解的计算机操作，体验运筹学软件求解的可行性和便利性。如线性规划问题，教材上的例题变量一般不超过8个，迭代次数一般不超过6次，整数规划、运输规划和动态规划等模型变量数量也很有限。但交通运输领域的很多问题都属多变量、多约束和多目标的运筹学模型，手工计算求解花费时间较长，计算机软件求解非常方便。学生通过学习软件操作，既掌握了建模和求解理论，又体会到了课程的实践实用价值。 目前，运筹学求解软件有Lindo、WINQSB、MATLAB和Excel等，每种软件都有各自的运行环境和编程语言。实践教学中，鼓励学生根据课堂教学所学的基本理论，自己编程实现每种模型的求解算法。
4.实践教学基地建设
实践教学基地一般是学生工程实践能力培养的重要保障，针对某一门课程进行实践教学基地建设，是以短期或不定期的实践调研和学习为目标，让学生在短时间内直观地了解所学专业知识在实践中的应用。随着高等教育改革的不断深化，越来越要求学生具有工程创新意识，在大学培养阶段实现素质教育和工程训练有机结合。因此，进行了物流园区、地铁集团和公交公司等实践教学基地建设，教学过程中组织学生深入实践基地，了解运筹学理论在园区规划、路网规划和站点规划等方面的应用。要求实践结束后，提交实践总结。
在展开理论教学的同时，采取灵活多变的实践教学方式，鼓励学生参加全国大学生数学建模比赛，鼓励学生参加社会实践，促使学生在实践中发现问题、分析问题和解决问题。
四、保障措施
1.课程体系整合
很多高校交通运输类专业既开设了运筹学，又开设了交通运输系统工程学和物流技术等，教学内容重复严重，如网络计划技术、预测决策理论和运输问题等。因此为了提高教学效果，避免教学重复，应进行必要的课程体系整合及课程教学内容优化，增加课程实践环节的教学内容和学时分配。
2.教材建设
目前还没有针对交通运输类专业的运筹学教材，教学中采用的教材内容偏重经济管理领域，选用的例题和案例大多为经济管理领域的优化问题。为了加强学生对运筹学在交通运输领域的应用有直观的认识和理解，编写新教材时应结合专业实际，增加交通运输领域的应用案例，如公交调度问题、收费站优化问题和道路建设优化问题等内容。
3.教学手段改革
由于运筹学建模和解题过程涉及很多表格、图形与算法等，授课过程中应适当引入多媒体辅助教学手段，开发适合理论教学和实践教学的多媒体课件。在实践教学过程中，除了可以利用计算机软件求解交通运输领域的问题外，还可以组织学生到交通运输企业参观，或者邀请企业管理人员举办讲座，通过教学手段的改革使教学过程更加生动。
4.考试方法改革
以往的期末考试总成绩包括两部分：平时成绩（出勤+平时作业）和期末考试成绩，分别占20%和80%，造成学生对运筹学模型的死记硬背，缺乏对交通运输实践应用的理解。改革后的考试模式增加了实践成绩，按照实践过程中的表现以及实践报告质量评分，结构比例为：平时成绩占20%，实践成绩占20%，期末成绩占60%，实现了多方位、多角度考核和评价学生的学习效果。
五、结语
为了提高交通运筹学的教学质量，提升学生的运筹学工程实践能力，结合交通运筹学的课程特点和现实问题，提出了增加案例教学、实践课程设计、计算机软件教学和实践教学基地等改革措施，并从课程体系整合、教材建设、教学手段改革和考试方法改革等方面提出了实践教学改革的保障措施。由于不同学校和专业培养方案的差异，本文提出的交通运筹学实践教学改革方法并不一定具有普遍适用性，但具有一定的借鉴意义和参考价值。
参考文献：
[1]张润红.从整体角度对工程管理专业《运筹学》教学的探索[J].理工高教研究，2005，24（1）：94-95.
[2]胡发胜，刘桂真.国家精品课程运筹学的教学改革与实践[J].中国大学教学，2006，（7）：9-11.
[3]罗荣桂，原海英.运筹学教学改革与探索[J].理工高教研究，
2005，24（3）：49-51.
[4]温日琨.运筹学教学内容改革与教学大纲设计[J].高等工程教育研究，2007，（S1）：60-62.
[5]李志猛，祝江汉，邱涤珊，等.启发式教学在运筹学课程中的应用与实践[J].高等教育研究学报，2008，31（4）：59-61.
[6]费威.经管类运筹学课程的实践型教学模式探讨[J].运城学院学报，2012，29（6）：89-91.
[7]王尚户，何莉敏.应用型大学运筹学实践教学课程建设与实施[J].中国科教创新导刊，2010，（7）：104.
（责任编辑：孙晴）