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關(guān)鍵詞:運(yùn)籌學(xué);經(jīng)濟(jì)管理;應(yīng)用
引言
運(yùn)籌學(xué)的英文名稱為“Operational Research”,直接翻譯為“作業(yè)研究”[1]。指的是對(duì)經(jīng)濟(jì)管理活動(dòng)該怎樣行動(dòng)進(jìn)行研究,怎樣以最小的付出獲取最大化的成效,就是我們常說(shuō)的最優(yōu)化。運(yùn)籌學(xué)需要充分利用科學(xué)技術(shù)知識(shí)與數(shù)學(xué)方法,將經(jīng)營(yíng)管理中的問(wèn)題有效解決,進(jìn)一步提出相關(guān)決策方案,在保證決策方案是最優(yōu)化的同時(shí),為定量依據(jù)提供充分有效的保障。鑒于此,本課題對(duì)“計(jì)算運(yùn)籌學(xué)在經(jīng)濟(jì)管理領(lǐng)域的應(yīng)用”進(jìn)行分析與探究具有較為深遠(yuǎn)的意義。
1.運(yùn)籌學(xué)相關(guān)原則及工作步驟分析
在運(yùn)籌學(xué)的應(yīng)用過(guò)程中,需要充分遵循一些原則,主要包括:(1)合作原則。指的是處于運(yùn)籌學(xué)的相關(guān)工作人員,特別是同一部門的員工與員工之間,需進(jìn)行密切的合作。(2)互相滲透原則。是指部門與部門之間需要換位思考,對(duì)彼此的問(wèn)題進(jìn)行滲透考慮,不僅僅只考慮自身部門的問(wèn)題。(3)寬容原則。指的是對(duì)于問(wèn)題,在解決方面思路要廣闊,需要具備多種方法,不能局限于單一的解決方法。(4)獨(dú)立性原則。對(duì)問(wèn)題進(jìn)行實(shí)質(zhì)性研究過(guò)程中,需要有自身的見(jiàn)解,不能由于被旁人左右而擅自更改解決方案[2]。(5)均衡性原則。指的是需要對(duì)所存在二代各類矛盾進(jìn)行全面考慮,有效處理矛盾,使各方關(guān)系得到有效平衡。
總之,在充分遵循以上原則的基礎(chǔ)上,才能夠?yàn)檫M(jìn)一步作出最優(yōu)化的決策提供保障依據(jù),最終為經(jīng)濟(jì)效益及社會(huì)效益的提升奠定扎實(shí)的基礎(chǔ)。另外,在運(yùn)籌學(xué)工作中,主要是對(duì)問(wèn)題進(jìn)行處理,進(jìn)行將問(wèn)題進(jìn)行有效解決。這一過(guò)程需要對(duì)原材料、人力、物力、信息及資金等多方面的因素進(jìn)行綜合考慮,具體工作流程為:提出問(wèn)題并形成問(wèn)題構(gòu)建模型求出最優(yōu)解對(duì)最優(yōu)解進(jìn)行實(shí)質(zhì)性檢驗(yàn)對(duì)最優(yōu)化采取相關(guān)控制措施對(duì)最優(yōu)化投入使用[3]。
2.計(jì)算運(yùn)籌學(xué)在經(jīng)濟(jì)管理領(lǐng)域的具體應(yīng)用探究
運(yùn)籌學(xué)通過(guò)提出問(wèn)題及分析問(wèn)題,進(jìn)一步采取建模求解措施過(guò)程中會(huì)利用到許多分支學(xué)科,例如線性規(guī)劃、非線性規(guī)劃以及動(dòng)態(tài)規(guī)劃等,均屬于運(yùn)籌學(xué)的范疇。在經(jīng)濟(jì)管理活動(dòng)中,線性規(guī)劃是一種應(yīng)用廣泛的方法,能夠使生產(chǎn)計(jì)劃以及資源優(yōu)化配置等問(wèn)題得到有效解決。有學(xué)者[4]以生產(chǎn)計(jì)劃問(wèn)題為例,進(jìn)一步進(jìn)行詳細(xì)。
隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,為了更好地應(yīng)對(duì)日益復(fù)雜的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境,計(jì)算運(yùn)籌學(xué)在經(jīng)濟(jì)管理領(lǐng)域中應(yīng)用,顯得尤為重要。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中,要注意以下幾點(diǎn):一是對(duì)運(yùn)籌學(xué)模型的構(gòu)建和應(yīng)用時(shí),要注重經(jīng)濟(jì)管理所需要達(dá)到的目標(biāo),明確目標(biāo)的情況,才能夠更好地對(duì)相應(yīng)的內(nèi)部經(jīng)濟(jì)信息進(jìn)行有效管理,并對(duì)企業(yè)外部環(huán)境進(jìn)行有效把握。例如市場(chǎng)環(huán)境、政策環(huán)境等等;二是計(jì)算運(yùn)籌學(xué)實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中,要注重?cái)?shù)據(jù)信息支撐,建模過(guò)程中,必須對(duì)各種參數(shù)以及相應(yīng)的決策變量進(jìn)行有效考慮。模型中的決策變量、函數(shù)、目標(biāo)函數(shù)構(gòu)建,參數(shù)設(shè)置必須對(duì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)實(shí)際情況進(jìn)行把握;三是計(jì)算運(yùn)籌學(xué)指導(dǎo)經(jīng)濟(jì)管理領(lǐng)域時(shí),需要利用模型進(jìn)行數(shù)據(jù)求解,這一過(guò)程中,將會(huì)產(chǎn)生新的經(jīng)濟(jì)信息。因此,在求解模型的過(guò)程中,模型設(shè)置以理論作為基礎(chǔ),會(huì)與實(shí)際情況存在一定的偏差,對(duì)于這一問(wèn)題,必須切實(shí)把握其中的差異性,將最優(yōu)解能與實(shí)際問(wèn)題的最優(yōu)解進(jìn)行有機(jī)結(jié)合,能夠真實(shí)地反應(yīng)出實(shí)際情況,有利于經(jīng)濟(jì)決策者進(jìn)行相應(yīng)的決策。
結(jié)合運(yùn)籌學(xué)問(wèn)題建立了數(shù)學(xué)模型,并且在數(shù)學(xué)模型建立之后,采取傳統(tǒng)解題方法或者圖解法進(jìn)行求解,進(jìn)一步將運(yùn)籌學(xué)問(wèn)題的最優(yōu)解成果求出來(lái)。通過(guò)實(shí)際案例分析,該學(xué)者得出結(jié)論:利用線性規(guī)劃優(yōu)化法能夠明確最優(yōu)化的生產(chǎn)指標(biāo),同時(shí)使生產(chǎn)工作的組織更加合理、工藝流程在安排上更加規(guī)范,并且產(chǎn)品的成份在調(diào)整方面更加科學(xué),從而避免了生產(chǎn)管理過(guò)程中的資源浪費(fèi)及資金浪費(fèi),進(jìn)一步為生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)實(shí)現(xiàn)最大化的經(jīng)濟(jì)效益提供充分有效的保障依據(jù)。除此之外,張惠東[5]等經(jīng)研究表明,對(duì)于運(yùn)籌學(xué)問(wèn)題,還可以采取動(dòng)態(tài)規(guī)劃方法進(jìn)行求解。動(dòng)態(tài)規(guī)劃屬于運(yùn)籌學(xué)中的分支部分,屬于一類解決多階段決策過(guò)程最優(yōu)化的數(shù)學(xué)方法,能夠?qū)⒍嚯A段的決策問(wèn)題進(jìn)行分解,從而分解成為單階段決策問(wèn)題,以循序漸進(jìn)的方式求得最優(yōu)化。動(dòng)態(tài)規(guī)劃方法能夠解決很多運(yùn)籌學(xué)問(wèn)題,主要包括了排序問(wèn)題、庫(kù)存問(wèn)題、生產(chǎn)調(diào)度問(wèn)題以及資源配置問(wèn)題等。并且,有學(xué)者通過(guò)動(dòng)態(tài)規(guī)劃方法成果解決了“庫(kù)存-銷售”問(wèn)題[6]。由此表明,動(dòng)態(tài)規(guī)劃方法值得在運(yùn)籌學(xué)問(wèn)題中應(yīng)用,在求得最優(yōu)解的基礎(chǔ)上,為相關(guān)生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)最大化經(jīng)濟(jì)效益提高充分有效的保障依據(jù)。
3.結(jié)語(yǔ)
通過(guò)本課題的探究,認(rèn)識(shí)到運(yùn)籌學(xué)在經(jīng)濟(jì)管理領(lǐng)域具有較為廣泛的應(yīng)用。本次重點(diǎn)將線性規(guī)范優(yōu)解法應(yīng)用在生產(chǎn)計(jì)劃問(wèn)題當(dāng)中作為案例進(jìn)行了實(shí)質(zhì)性的分析,當(dāng)然還包括非線性規(guī)劃、決策分析以及動(dòng)態(tài)規(guī)劃等優(yōu)化方法,在對(duì)實(shí)際問(wèn)題進(jìn)行求解中均具備顯著的應(yīng)用價(jià)值。例如對(duì)于設(shè)備更新問(wèn)題、裝載問(wèn)題以及生產(chǎn)調(diào)度問(wèn)題,均能夠得到有效解決。筆者認(rèn)為,利用運(yùn)籌學(xué)方法將實(shí)際問(wèn)題的最優(yōu)解求出之后,還需要對(duì)解進(jìn)行檢驗(yàn),并做好解的控制,進(jìn)一步將解實(shí)施在實(shí)際產(chǎn)生過(guò)程中,以此使生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)的經(jīng)濟(jì)效益及社會(huì)效益實(shí)現(xiàn)最大化。(作者單位:中央財(cái)經(jīng)大學(xué))
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關(guān)鍵詞:水文學(xué)及水資源專業(yè);運(yùn)籌學(xué);教學(xué)內(nèi)容與方法
中圖分類號(hào):G643;O22文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A文章編號(hào):10052909(2012)06009303提高研究生教育質(zhì)量一直是高校研究生教育工作的重中之重,如何培養(yǎng)高層次、高質(zhì)量的研究生對(duì)中國(guó)科技發(fā)展、社會(huì)進(jìn)步至關(guān)重要[1-2]。運(yùn)籌學(xué)是水文學(xué)及水資源專業(yè)研究生的一門重要基礎(chǔ)課程,加強(qiáng)其教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法的改革,“量身定做,因材施教”,對(duì)提高學(xué)生質(zhì)量有著至關(guān)重要的作用。
一、運(yùn)籌學(xué)教學(xué)中存在的問(wèn)題
運(yùn)籌學(xué)作為一門管理數(shù)學(xué),已經(jīng)廣泛應(yīng)用到國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的多種行業(yè)中。水文學(xué)及水資源專業(yè)與運(yùn)籌學(xué)結(jié)合緊密,如水資源配置時(shí)需要線性規(guī)劃、目標(biāo)規(guī)劃、動(dòng)態(tài)規(guī)劃等方面的知識(shí)[3];地下水?dāng)?shù)值模擬參數(shù)選取時(shí)經(jīng)常需要應(yīng)用諸如遺傳算法等現(xiàn)代優(yōu)化理論[4],分布式水文模型參數(shù)率定時(shí)需要現(xiàn)代優(yōu)化算法[5];流域區(qū)域水資源管理中經(jīng)常應(yīng)用多目標(biāo)規(guī)劃、線性規(guī)劃等理論;水庫(kù)優(yōu)化運(yùn)行、地下水水源地優(yōu)化運(yùn)行經(jīng)常用到多目標(biāo)規(guī)劃、動(dòng)態(tài)規(guī)劃、先行規(guī)劃等方面的理論[6]。在研究生運(yùn)籌學(xué)教學(xué)中,中國(guó)大多高校目前存在的問(wèn)題主要集中在教學(xué)內(nèi)容不科學(xué)、實(shí)踐教學(xué)不足、教學(xué)方法不合理等方面[7-11]。
(一)教學(xué)內(nèi)容不科學(xué)
隨著現(xiàn)代優(yōu)化理論與算法的發(fā)展,運(yùn)籌學(xué)的內(nèi)容不斷增加,但由于教學(xué)課時(shí)有限,不可能涵蓋運(yùn)籌學(xué)的所有內(nèi)容,需要根據(jù)專業(yè)要求合理地選擇教學(xué)內(nèi)容才能滿足教學(xué)需要。首先,當(dāng)前中國(guó)高校運(yùn)籌學(xué)教學(xué)中,教學(xué)內(nèi)容的選擇帶有一定的隨意性,存在著因教師的專業(yè)背景不同而教學(xué)內(nèi)容不同現(xiàn)象;其次,教學(xué)內(nèi)容偏重理論知識(shí)與公式推導(dǎo),輕視或忽略實(shí)際應(yīng)用與能力培養(yǎng),學(xué)生缺乏解決實(shí)際問(wèn)題的能力。(二)實(shí)踐教學(xué)不足
中國(guó)高校研究生在實(shí)踐(實(shí)驗(yàn))教學(xué)中,往往是教師先設(shè)置好上機(jī)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容,再讓學(xué)生具體操作,這種方法導(dǎo)致學(xué)生缺乏實(shí)踐想法,難以達(dá)到實(shí)踐教學(xué)的目的。缺乏實(shí)例(文獻(xiàn))教學(xué)和文獻(xiàn)閱讀特別是英文文獻(xiàn)閱讀能力的培養(yǎng)是導(dǎo)致學(xué)生實(shí)踐教學(xué)不足的另一原因。運(yùn)籌學(xué)軟件教學(xué)內(nèi)容少且單一,學(xué)生不知道怎樣根據(jù)自己的特點(diǎn)和愛(ài)好使用相關(guān)軟件,諸如Excel、Matlab、DPS統(tǒng)計(jì)軟件[12]、Lingo、Lindo、WinQSB[13]等。
(三)教學(xué)方法不合理
不少高校在運(yùn)籌學(xué)教學(xué)中還存在著“填鴨式”“灌輸式”教學(xué),在實(shí)際教學(xué)中沒(méi)有發(fā)揮學(xué)生能動(dòng)性,無(wú)法進(jìn)行啟發(fā)式教學(xué)。另外,板書(shū)教學(xué)存在信息量少、課堂效率低等缺點(diǎn);多媒體教學(xué)在理論推導(dǎo)的時(shí)候會(huì)引起學(xué)生思路跟不上或注意力分散等缺點(diǎn);需要進(jìn)行多媒體加板書(shū)式教學(xué),增加文獻(xiàn)討論課,促進(jìn)教師與學(xué)生互動(dòng)、學(xué)生與學(xué)生互動(dòng),以提高教學(xué)質(zhì)量。
12高等建筑教育2012年第21卷第6期
平建華,等水文學(xué)及水資源專業(yè)研究生運(yùn)籌學(xué)教學(xué)探索
二、教學(xué)內(nèi)容改革
加強(qiáng)現(xiàn)代數(shù)學(xué)及現(xiàn)論優(yōu)化算法諸如遺傳算法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模擬退火、禁忌搜索等算法和耗散論、博弈論的介紹與應(yīng)用,以提高學(xué)生在今后科研和工作中應(yīng)用現(xiàn)代優(yōu)化理論與方法的能力,提高學(xué)生科研創(chuàng)新能力,拓寬學(xué)生知識(shí)面。
三、實(shí)例教學(xué)
在闡述運(yùn)籌學(xué)教學(xué)內(nèi)容時(shí),結(jié)合具體的水文水資源學(xué)科實(shí)例,既重視基本概念和原理的講述,又注重水文水資源學(xué)科的應(yīng)用。實(shí)例教學(xué)有助于激發(fā)學(xué)習(xí)興趣,提高其自學(xué)能力,有利于今后畢業(yè)設(shè)計(jì)選題的確立。
線性規(guī)劃法在求解水文地質(zhì)參數(shù)[14]、水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度[15]、水資源配置[16]、水源地優(yōu)化運(yùn)行[17]等方面都有廣泛應(yīng)用。目標(biāo)規(guī)劃在水資源配置[18]、水庫(kù)調(diào)度[19]、地下水資源管理[20]方面應(yīng)用較多。動(dòng)態(tài)規(guī)劃在水庫(kù)水電站優(yōu)化調(diào)度[21]、水資源優(yōu)化配置[22]、水資源系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行[23]、水質(zhì)-水量聯(lián)合調(diào)度[24]、污水處理[25]等方面有很多運(yùn)用?,F(xiàn)代數(shù)學(xué)優(yōu)化算法也有大量的應(yīng)用實(shí)例,如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于水環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)、水資源系統(tǒng)優(yōu)化計(jì)算、水電站優(yōu)化運(yùn)行、水文預(yù)報(bào)等方面,遺傳算法應(yīng)用于參數(shù)優(yōu)化、水資源系統(tǒng)優(yōu)化決策、水資源系統(tǒng)評(píng)價(jià)等方面。
在講述耗散論、突變論、協(xié)同論、博弈論時(shí),結(jié)合應(yīng)用實(shí)例介紹其在水文學(xué)及水資源學(xué)科中的應(yīng)用。
四、運(yùn)籌學(xué)軟件教學(xué)
Excel(或其他背景下)的spreadsheet將所要解決的實(shí)際問(wèn)題進(jìn)行概念描述、數(shù)據(jù)處理、建立并求解模型,使運(yùn)籌學(xué)的理論與方法變得易于理解和使用,推動(dòng)了運(yùn)籌學(xué)方法在科研和生產(chǎn)中的應(yīng)用[26]。吳忠、江濱[27] 應(yīng)用基于Excel的spreadsheet舉例求解了線性規(guī)劃、目標(biāo)規(guī)劃和非線性規(guī)劃;鄭蕉、涂傳清[28]應(yīng)用Excel解決了多目標(biāo)規(guī)劃問(wèn)題并進(jìn)行了靈敏度分析;海心[29]應(yīng)用Excel求解了動(dòng)態(tài)規(guī)劃問(wèn)題;晶晶[30]應(yīng)用Excel中的隨機(jī)函數(shù)模擬了多服務(wù)臺(tái)單對(duì)列排隊(duì)系統(tǒng),提供了Excel解決排隊(duì)論的實(shí)例;付木亮、余小飛[31]應(yīng)用Excel結(jié)論了網(wǎng)絡(luò)最短路問(wèn)題的求解;Excel在決策分析、存儲(chǔ)論、隨機(jī)模擬等方面也有大量的應(yīng)用[32]。在教學(xué)中,介紹了各種基本規(guī)劃的原理后,實(shí)驗(yàn)課運(yùn)用Excel實(shí)例教學(xué),使學(xué)生加深了對(duì)基本原理的理解,并掌握應(yīng)用軟件求解優(yōu)化問(wèn)題的方法。
Matlab(Matrix Laboratory)是矩陣實(shí)驗(yàn)室簡(jiǎn)稱,它是由美國(guó)MathWorks 公司研制開(kāi)發(fā)的一套高性能的集數(shù)值計(jì)算、算法開(kāi)發(fā)、數(shù)據(jù)分析、信息處理、圖形顯示等于一體的可視化數(shù)學(xué)工具軟件,目前已有8.0版本。相對(duì)于C或Fortran等語(yǔ)言,Matlab的基本數(shù)據(jù)單位是矩陣,它的表達(dá)式與數(shù)學(xué)和工程中常用的形式十分相似,應(yīng)用十分方便。Matlab中包含多個(gè)功能強(qiáng)大的“工具箱”,如主工具箱(Matlab main toolbox)、控制系統(tǒng)工具箱(control system toolbox)、優(yōu)化工具箱(optimization toolbox)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)工具箱(neural network toolbox)、小波工具箱(wavele toolbox)等,這些工具箱在解決線性規(guī)劃、目標(biāo)規(guī)劃、動(dòng)態(tài)規(guī)劃等方面都有廣泛的應(yīng)用[33-34],在應(yīng)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法、模擬退火、蟻群算法等現(xiàn)代算法中也有大量的應(yīng)用。教學(xué)過(guò)程中,結(jié)合Matlab在優(yōu)化管理方面的應(yīng)用,使學(xué)生迅速掌握Matlab求解優(yōu)化問(wèn)題的技術(shù),提供學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力。
另外,國(guó)內(nèi)自主開(kāi)發(fā)的DPS統(tǒng)計(jì)軟件、Lingo、Lindo、WinQSB都可以作為運(yùn)籌學(xué)教學(xué)軟件使用。
五、結(jié)語(yǔ)
通過(guò)以上教學(xué)內(nèi)容與方法上的改革,學(xué)生既加深了對(duì)運(yùn)籌學(xué)理論的理解又掌握了運(yùn)籌學(xué)在水文水資源學(xué)科中的應(yīng)用,熟悉了一些運(yùn)籌學(xué)專業(yè)軟件的應(yīng)用??傊?,在水文學(xué)及水資源專業(yè)研究生運(yùn)籌學(xué)教學(xué)中,教師要不斷地探索新的理論知識(shí)和技術(shù)方法,推動(dòng)教學(xué)改革,加強(qiáng)與學(xué)生的互動(dòng),調(diào)動(dòng)他們的積極性,挖掘他們的潛力,提高教學(xué)質(zhì)量,培養(yǎng)優(yōu)秀專業(yè)技術(shù)與管理人才。
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關(guān)鍵詞:運(yùn)籌學(xué);課程建設(shè);教學(xué)研究;教學(xué)方法;教學(xué)改革
中圖分類號(hào):G6420文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1674-120X(2016)17-0076-02收稿日期:2016-04-21
基金項(xiàng)目:本文系“中國(guó)傳媒大學(xué)教學(xué)改革項(xiàng)目”(2014 No32)的研究成果。
作者簡(jiǎn)介:朱永貴(1964―),男,北京人,中國(guó)傳媒大學(xué)理工學(xué)部教授,博士,研究方向:運(yùn)籌學(xué)、信息處理。
運(yùn)籌學(xué)主要研究系統(tǒng)最優(yōu)化問(wèn)題,從實(shí)際問(wèn)題出發(fā),應(yīng)用數(shù)學(xué)理論和方法建立數(shù)學(xué)模型,然后給出求解這些數(shù)學(xué)模型的各種最優(yōu)化方法[1]。運(yùn)籌學(xué)主要研究的是線性最優(yōu)化問(wèn)題,其內(nèi)容有線性規(guī)劃、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、排隊(duì)論、存儲(chǔ)論、對(duì)策論、決策論和啟發(fā)式方法[2]。運(yùn)籌學(xué)是信息與計(jì)算科學(xué)、數(shù)學(xué)與應(yīng)用數(shù)學(xué)、統(tǒng)計(jì)學(xué)和其他相關(guān)專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課,其目的是培養(yǎng)學(xué)生綜合各學(xué)科知識(shí),利用運(yùn)籌學(xué)的方法對(duì)實(shí)際問(wèn)題進(jìn)行定量分析和數(shù)學(xué)建模,通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)為大學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)專業(yè)課程奠定理論基礎(chǔ),使其具有系統(tǒng)優(yōu)化的思維方法和邏輯推理能力,從而全面提升大學(xué)生應(yīng)用運(yùn)籌學(xué)解決實(shí)際問(wèn)題的能力[3]。通過(guò)對(duì)“運(yùn)籌學(xué)”課程的調(diào)研和課程教學(xué)的親身體會(huì),發(fā)現(xiàn)目前“運(yùn)籌學(xué)”教學(xué)過(guò)程中存在許多問(wèn)題亟待解決,還有很多方面達(dá)不到“運(yùn)籌學(xué)”課程的培養(yǎng)目標(biāo)。為此我們探索和研究了“運(yùn)籌學(xué)”課程教學(xué)的規(guī)律和特點(diǎn),找出了解決問(wèn)題的一些積極有效的方法。下面從“運(yùn)籌學(xué)”課程培養(yǎng)目標(biāo)、教學(xué)現(xiàn)狀和存在的問(wèn)題、教學(xué)改革措施、教學(xué)改革方法幾個(gè)方面討論了“運(yùn)籌學(xué)”課程教學(xué)改革研究的重要性。
一、“運(yùn)籌學(xué)”課程建設(shè)目標(biāo)
“運(yùn)籌學(xué)”課程的實(shí)際應(yīng)用非常廣泛,涉及很多專業(yè)知識(shí),要求學(xué)生系統(tǒng)掌握運(yùn)籌學(xué)的基本數(shù)學(xué)模型、基本概念、基本理論、基本算法和數(shù)據(jù)處理的基本能力。本課程建設(shè)的具體目標(biāo)如下:
(1)要求學(xué)生掌握“運(yùn)籌學(xué)”課程中的線性規(guī)劃與單純形法、對(duì)偶理論和靈敏度分析、運(yùn)輸問(wèn)題的數(shù)學(xué)建模和表上作業(yè)法、目標(biāo)規(guī)劃的數(shù)學(xué)模型和解目標(biāo)規(guī)劃的單純形方法。
(2)要求學(xué)生系統(tǒng)地掌握整數(shù)規(guī)劃求解的分支定界法和割平面法,掌握0-1型整數(shù)規(guī)劃數(shù)學(xué)模型及其求解方法,能夠熟練求解指派問(wèn)題。
(3)要求學(xué)生掌握動(dòng)態(tài)規(guī)劃方法、圖與網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方法,系統(tǒng)掌握排隊(duì)論、存儲(chǔ)論、對(duì)策論、決策論的基本概念和求解方法。
(4)培養(yǎng)學(xué)生能夠從實(shí)際問(wèn)題中抽象出運(yùn)籌學(xué)問(wèn)題,并借助于計(jì)算機(jī)得以解決,提高學(xué)生分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力。
(5)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新性意識(shí),讓他們善于發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題。
二、“運(yùn)籌學(xué)”課程教學(xué)現(xiàn)狀和存在的問(wèn)題
1教學(xué)內(nèi)容過(guò)于陳舊和教學(xué)重點(diǎn)不突出
在目前高等學(xué)校教學(xué)改革的大環(huán)境下,現(xiàn)階段開(kāi)設(shè)的“運(yùn)籌學(xué)”課程教學(xué)內(nèi)容偏重于經(jīng)濟(jì)管理專業(yè)所使用的“運(yùn)籌學(xué)”,而且內(nèi)容主要是線性最優(yōu)化問(wèn)題。線性優(yōu)化問(wèn)題對(duì)非線性科學(xué)不再實(shí)用。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,特別是信息科學(xué)的發(fā)展,非線性問(wèn)題越來(lái)越多,與此相適應(yīng)則需要非線性最優(yōu)化方法去求解非線性最優(yōu)化問(wèn)題。只有這樣才能適應(yīng)高等學(xué)校的教學(xué)改革要求,才能使“運(yùn)籌學(xué)”課程教學(xué)富有活力,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)“運(yùn)籌學(xué)”的課程建設(shè)目標(biāo)。
2教學(xué)手段過(guò)于單調(diào),沒(méi)有創(chuàng)新性
目前“運(yùn)籌學(xué)”課程教學(xué)以多媒體教學(xué)授課方式進(jìn)行,缺少板書(shū)教學(xué)。利用多媒體教學(xué),僅僅顯示PPT的內(nèi)容,沒(méi)有有針對(duì)性地對(duì)部分定理給出一些數(shù)學(xué)推導(dǎo)過(guò)程。學(xué)生們獲得的信息非??菰铩⒎浅S邢?,講課的速度過(guò)快,學(xué)生很難跟上主講教師的思路與節(jié)奏,同時(shí)也沒(méi)有更多的時(shí)間去獨(dú)立思考,最終導(dǎo)致課堂教學(xué)效果比較低。比如單純形法求解線性規(guī)劃問(wèn)題、表上作業(yè)法求解產(chǎn)銷平衡運(yùn)輸問(wèn)題、分支定界法求解整數(shù)線性規(guī)劃問(wèn)題,在講解過(guò)程中過(guò)于重復(fù),缺乏創(chuàng)新性的內(nèi)容。
3教學(xué)內(nèi)容的取舍與側(cè)重點(diǎn)不明晰,主次選擇不恰當(dāng)
講授“運(yùn)籌學(xué)”課程的大多數(shù)教師是數(shù)學(xué)出身,不太熟悉計(jì)算機(jī)軟件的使用,教學(xué)過(guò)程中偏重于理論分析與解題方法的講解,不注重算法的實(shí)現(xiàn)和程序的編寫(xiě),也很少安排上機(jī)實(shí)習(xí)。結(jié)果大部分學(xué)生認(rèn)為“運(yùn)籌學(xué)”課程比較抽象,對(duì)本課程的學(xué)習(xí)缺乏興趣。目前“運(yùn)籌學(xué)”課程中的主要教學(xué)內(nèi)容有線性規(guī)劃、整數(shù)規(guī)劃、運(yùn)輸問(wèn)題、目標(biāo)規(guī)劃和動(dòng)態(tài)規(guī)劃、圖論與網(wǎng)絡(luò)等,而大部分高校設(shè)置的教學(xué)課時(shí)是48學(xué)時(shí)。由于受教學(xué)課時(shí)的限制,在教學(xué)中不可能講完所有的內(nèi)容。對(duì)于不同專業(yè)、不同學(xué)科和不同類型課程的學(xué)生如何選取教學(xué)內(nèi)容,以滿足教學(xué)改革和教學(xué)內(nèi)容創(chuàng)新的需求,需要我們進(jìn)一步探索。
4教學(xué)方法需要更新,考核方法要科學(xué)合理
如何在本課程的教學(xué)過(guò)程中更多地激勵(lì)學(xué)生去主動(dòng)積極地學(xué)習(xí)課程內(nèi)容,提高課堂的教學(xué)效果是值得探討的一個(gè)重要問(wèn)題。為此,我們教師要突破傳統(tǒng)的教學(xué)理念,改變以往的教學(xué)方法,引進(jìn)和學(xué)習(xí)國(guó)內(nèi)外具有創(chuàng)新思想的教學(xué)理論和方法。對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)情況進(jìn)行合理的考核是提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性的重要環(huán)節(jié)?!斑\(yùn)籌學(xué)”課程主要培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性地分析問(wèn)題、建立模型并解決問(wèn)題的能力,但教學(xué)結(jié)果的考核常采用傳統(tǒng)的閉卷筆試的模式,主要考查一些概念和定理與計(jì)算方法,致使學(xué)生死記硬背“運(yùn)籌學(xué)”的理論、概念和方法,這導(dǎo)致多數(shù)學(xué)生考完試后就忘記所學(xué)內(nèi)容,談不上“運(yùn)籌學(xué)”的實(shí)際應(yīng)用能力的提高。為此,我們要對(duì)“運(yùn)籌學(xué)”采取閉卷考試和上機(jī)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)測(cè)試的考核方法,其目的在于尋找更科學(xué)、更適合學(xué)生們的教學(xué)方法。
三、“運(yùn)籌學(xué)”課程教學(xué)改革措施
1優(yōu)化“運(yùn)籌學(xué)”課程教學(xué)內(nèi)容
不同專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)一般是不同的,不同專業(yè)的學(xué)生對(duì)“運(yùn)籌學(xué)”課程知識(shí)點(diǎn)的需求也是不一樣的。因此,我們對(duì)教學(xué)內(nèi)容的選取要按照不同的專業(yè)進(jìn)行取舍。選取以學(xué)生需求為導(dǎo)向的教學(xué)內(nèi)容,這樣不僅滿足了不同專業(yè)學(xué)生的培養(yǎng)目標(biāo)要求,而且還做到了因?qū)I(yè)施教,提高了“運(yùn)籌學(xué)”課程的教學(xué)效果。
2建立科學(xué)合理的“運(yùn)籌學(xué)”課程體系
選擇教學(xué)內(nèi)容是教學(xué)過(guò)程的重要環(huán)節(jié),在這個(gè)重要環(huán)節(jié)中,我們要注重引進(jìn)新的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)理念與教學(xué)方法,建立合理的課程體系。我們應(yīng)該按照“運(yùn)籌學(xué)”課程的培養(yǎng)目標(biāo),力求使課程內(nèi)容的設(shè)置和難度的確定符合大學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律?!斑\(yùn)籌學(xué)”應(yīng)用范圍廣,涉及專業(yè)多,不同專業(yè)學(xué)生的知識(shí)基礎(chǔ)千差萬(wàn)別,對(duì)“運(yùn)籌學(xué)”的要求也有所不同。對(duì)信息與計(jì)算科學(xué)、數(shù)學(xué)與應(yīng)用數(shù)學(xué)兩個(gè)專業(yè)的本科生開(kāi)設(shè)“運(yùn)籌學(xué)”課程,要較系統(tǒng)地講解“運(yùn)籌學(xué)”的理論知識(shí)和應(yīng)用方法,使他們掌握基本的數(shù)學(xué)規(guī)劃方法,線性規(guī)劃、整數(shù)規(guī)劃、0-1規(guī)劃的數(shù)學(xué)模型、基本概念、基本理論、基本算法和實(shí)際應(yīng)用。而對(duì)于統(tǒng)計(jì)學(xué)專業(yè)的本科生來(lái)說(shuō),所開(kāi)設(shè)的“運(yùn)籌學(xué)”課程要與“經(jīng)濟(jì)數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)”課程相結(jié)合,介紹經(jīng)濟(jì)管理和生產(chǎn)管理實(shí)際問(wèn)題建模的案例及Matlab、Lingo等計(jì)算軟件的使用和編程的技術(shù)和方法,增加實(shí)踐教學(xué)過(guò)程,使學(xué)生能夠解決經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域中的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題,同時(shí)也為學(xué)生從事該方向的繼續(xù)學(xué)習(xí)與深入研究打下基礎(chǔ)等。
3優(yōu)化“運(yùn)籌學(xué)”課程教學(xué)手段
合理使用多媒體教學(xué),多增加板書(shū)內(nèi)容。例如,在講解圖解法求解線性規(guī)劃問(wèn)題、整數(shù)規(guī)劃問(wèn)題時(shí),應(yīng)該使用多媒體課件技術(shù)將目標(biāo)函數(shù)的等值線在約束域中沿著梯度方向平移,恰好離開(kāi)約束域時(shí)即得到線性規(guī)劃問(wèn)題的最優(yōu)解和最優(yōu)值。用單純形法求解線性規(guī)劃問(wèn)題時(shí),不斷更新單純形表的過(guò)程是一個(gè)非常煩瑣的過(guò)程,所以應(yīng)該使用黑板講解單純形法的數(shù)學(xué)思想是Gauss迭代過(guò)程,從理論上要讓學(xué)生明白單純形方法是怎么得到的。這有助于學(xué)生在上機(jī)編程實(shí)現(xiàn)單純形方法求解線性規(guī)劃問(wèn)題。在“運(yùn)籌學(xué)”課程的教學(xué)過(guò)程中,合理運(yùn)用多媒體技術(shù),將黑板板書(shū)與其結(jié)合使用,讓學(xué)生及時(shí)理解、消化課堂知識(shí),從而提高教學(xué)質(zhì)量。在“運(yùn)籌學(xué)”課程的教學(xué)過(guò)程中, 合理應(yīng)用案例教學(xué)。案例教學(xué)模式可以通過(guò)教師引導(dǎo)、學(xué)生參與,培養(yǎng)學(xué)生的分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。適當(dāng)加入實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié),“運(yùn)籌學(xué)”課程中的數(shù)學(xué)模型問(wèn)題涉及的決策變量數(shù)目一般比較多,約束條件也比較復(fù)雜,從而會(huì)使問(wèn)題求解的計(jì)算量增加。為此可考慮利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué),使得學(xué)生掌握基本的計(jì)算工程軟件如Matlab的操作。這樣不但可以減少手工計(jì)算的煩瑣性,而且節(jié)約了計(jì)算時(shí)間,將更多的時(shí)間和精力應(yīng)用到數(shù)學(xué)建模、結(jié)果分析等方面,進(jìn)而培養(yǎng)和提高學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力。
四、“運(yùn)籌學(xué)”課程教學(xué)改革方法
運(yùn)籌學(xué)的教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)方法,要滿足數(shù)學(xué)與應(yīng)用數(shù)學(xué)、統(tǒng)計(jì)學(xué)、信息與計(jì)算科學(xué)以及非數(shù)學(xué)類專業(yè)學(xué)生的需求。要突破傳統(tǒng)的教學(xué)方法和教學(xué)模式,不斷改革、不斷創(chuàng)新,要在“運(yùn)籌學(xué)”課程實(shí)踐教學(xué)過(guò)程中探索新的教學(xué)規(guī)律和教學(xué)方法,進(jìn)一步修訂、完善教學(xué)課件,根據(jù)本課程的教學(xué)特點(diǎn)采用板書(shū)與課件有機(jī)結(jié)合的方式,增加新的教學(xué)內(nèi)容,全面提高教學(xué)效果。要循循善誘、因材施教,不拘泥于呆板的教學(xué)方式,從各類專業(yè)的學(xué)生基礎(chǔ)出發(fā),激發(fā)所有學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。主講教師要積極主動(dòng)地與學(xué)生形成一個(gè)互動(dòng)式教學(xué)氛圍,提高課堂的教學(xué)效率。要開(kāi)發(fā)“運(yùn)籌學(xué)模型求解教學(xué)輔助軟件”,用來(lái)幫助指導(dǎo)學(xué)生掌握運(yùn)籌學(xué)模型的求解方法和思路。要適當(dāng)吸納國(guó)際化課程教學(xué)方法,可以以英語(yǔ)教材為輔助教學(xué)材料,插入一些雙語(yǔ)教學(xué)。
在課后定期開(kāi)展一些專題講座,講座的形式可以多種多樣,可以由學(xué)生來(lái)講,也可以由與“運(yùn)籌學(xué)”課程有關(guān)的教師來(lái)講。第一階段可以介紹運(yùn)籌學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展歷史和發(fā)展現(xiàn)狀,第二階段主要介紹“運(yùn)籌學(xué)”在經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域的企業(yè)管理、生產(chǎn)管理、庫(kù)存管理、物流管理、科學(xué)管理工程等中的應(yīng)用,第三階段主要介紹“運(yùn)籌學(xué)”領(lǐng)域的前沿問(wèn)題和最新動(dòng)態(tài)。通過(guò)系列學(xué)術(shù)講座活動(dòng),能夠讓學(xué)生了解如何應(yīng)用“運(yùn)籌學(xué)”工具解決實(shí)際生活問(wèn)題,同時(shí)可以拓寬學(xué)生的學(xué)術(shù)視野,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,提高學(xué)生的研究能力,激勵(lì)他們利用“運(yùn)籌學(xué)”知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題,從而提高他們理論聯(lián)系實(shí)際的能力。
參考文獻(xiàn):
[1]朱永貴“運(yùn)籌學(xué)”課程建設(shè)探討教師,2012,(11):31―32.
【關(guān)鍵詞】民族數(shù)學(xué)教育 數(shù)學(xué)建模與數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn) 教學(xué)改革方案
【中圖分類號(hào)】G642 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-4810(2012)21-0004-02
一 引言
隨著高等教育改革的不斷深入,民族院校的專業(yè)布局已日趨合理,但與普通高校相比,民族性特點(diǎn)仍然較突出。由于民族院校的學(xué)生大多來(lái)自邊遠(yuǎn)少數(shù)民族地區(qū),中學(xué)數(shù)學(xué)基礎(chǔ)較薄弱,總體知識(shí)面相對(duì)狹窄。因此,為了把他們培養(yǎng)成能服務(wù)民族地區(qū)經(jīng)濟(jì)文化建設(shè)的合格人才,在制訂教學(xué)計(jì)劃和設(shè)置課程體系等方面必須做到量體裁衣。
數(shù)學(xué)建模與數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)課程體系涉及高等數(shù)學(xué)、線性代數(shù)、概率統(tǒng)計(jì)、微分方程、運(yùn)籌學(xué)、圖論、數(shù)值分析、優(yōu)化理論、計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)、計(jì)算機(jī)語(yǔ)言、數(shù)學(xué)模型和數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)等系列課程,這些課程部分內(nèi)容交叉重復(fù)但又各有側(cè)重。如何將這些課程有機(jī)地加以銜接,讓學(xué)生系統(tǒng)地把握數(shù)學(xué)建模的基本思想、基本方法和基本策略,較好地運(yùn)用所學(xué)知識(shí)來(lái)解決相關(guān)問(wèn)題,已成為該系列課程教學(xué)中值得深思的課題。結(jié)合民族地區(qū)特色,建立健全數(shù)學(xué)建模與數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)課程體系、調(diào)整相關(guān)教學(xué)內(nèi)容、改變培養(yǎng)模式、科學(xué)合理地制訂教學(xué)計(jì)劃、設(shè)置課程等一系列改革,是發(fā)展民族地區(qū)數(shù)學(xué)教育的必然選擇。
二 民族院校數(shù)學(xué)教學(xué)的現(xiàn)狀
由于歷史原因,民族院校大多以人文學(xué)科為主。近年來(lái),為主動(dòng)適應(yīng)國(guó)家和民族地區(qū)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)戰(zhàn)略性調(diào)整、人才市場(chǎng)需求,全面提高民族高校辦學(xué)質(zhì)量,各民族高校普遍進(jìn)行了學(xué)科專業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整。民族高校以人文社會(huì)科學(xué)為主的學(xué)科專業(yè)結(jié)構(gòu)有了較大的改變,一些院校向著綜合型方向發(fā)展,有的民族院校則以理工學(xué)科為主要特色。一個(gè)學(xué)校數(shù)學(xué)學(xué)科的狀況,將直接影響著該校其他理工科和管理類學(xué)科的發(fā)展。目前,我國(guó)13所民族院校中,基本上都開(kāi)設(shè)了數(shù)學(xué)與應(yīng)用數(shù)學(xué)、信息與計(jì)算科學(xué)、統(tǒng)計(jì)學(xué)或相關(guān)數(shù)學(xué)專業(yè)。由于數(shù)學(xué)學(xué)科基礎(chǔ)性較強(qiáng),因此在專業(yè)基礎(chǔ)課的設(shè)置方面,民族院校與普通高校沒(méi)有本質(zhì)區(qū)別。然而,由于民族院校師生結(jié)構(gòu)的特殊性及理工類專業(yè)設(shè)置的滯后性等原因,導(dǎo)致大部分學(xué)校在數(shù)學(xué)教學(xué)方面仍存在一些問(wèn)題。
民族院校是在人文學(xué)科的基礎(chǔ)上增設(shè)理工類學(xué)科的,除張大林提到的學(xué)生數(shù)學(xué)基礎(chǔ)較薄弱、教師教學(xué)方法較傳統(tǒng)等問(wèn)題外,還存在專業(yè)課程的設(shè)置不合理、課程銜接不當(dāng)、教師不能較好地把握因材施教原則等問(wèn)題。隨著素質(zhì)教育理念的推廣,在大學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中融入數(shù)學(xué)建模思想已普遍達(dá)成共識(shí)。然而,受師資力量和水平的限制,在大學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中很難做到引進(jìn)與專業(yè)相關(guān)的數(shù)學(xué)建模案例。當(dāng)前大學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)基本分為文科類、經(jīng)濟(jì)管理類、理工科類和數(shù)學(xué)類幾個(gè)層次,為了便于同步教學(xué),教師在教學(xué)過(guò)程中一般只從這幾個(gè)層次上加以區(qū)分。因此,結(jié)合人才培養(yǎng)目標(biāo)、社會(huì)需求和專業(yè)特點(diǎn)開(kāi)展教學(xué)是今后大學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)改革的一個(gè)方向。
三 數(shù)學(xué)教育與課程體系改革
何偉等在闡述關(guān)于民族院校數(shù)學(xué)教育的思考中提到,自然科學(xué)沒(méi)有民族性,但自然科學(xué)的掌握者有民族性,對(duì)其進(jìn)行的教學(xué)可以有民族特點(diǎn)。因此,民族院校的數(shù)學(xué)教育可以結(jié)合民族特性開(kāi)展。在完成基礎(chǔ)數(shù)學(xué)教學(xué)的基礎(chǔ)上,應(yīng)以數(shù)學(xué)建模系列課程教學(xué)為載體,根據(jù)民族地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)人才的需求,選擇有利于發(fā)展民族經(jīng)濟(jì)的教學(xué)內(nèi)容和人才培養(yǎng)模式,大力開(kāi)展具有民族特性的數(shù)學(xué)教育。在教學(xué)過(guò)程中,重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生把握民族地區(qū)發(fā)展的前景分析能力和項(xiàng)目開(kāi)發(fā)能力。在地方民族院校中,應(yīng)結(jié)合地方實(shí)際,針對(duì)民族旅游開(kāi)發(fā)、民族工藝品設(shè)計(jì)、民族藥品研制過(guò)程中涉及的數(shù)學(xué)模型展開(kāi)教學(xué),探索合適的具有地方特色的創(chuàng)新性人才培養(yǎng)模式。
數(shù)學(xué)建模教學(xué)與競(jìng)賽活動(dòng),是一項(xiàng)成功的高等教育改革實(shí)踐。從13所民族院校的人才培養(yǎng)方案中不難看出,隨著數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽活動(dòng)影響力的擴(kuò)大,各民族院校也加大了對(duì)數(shù)學(xué)建模與數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)系列課程的教學(xué)力度。然而,縱觀各民族院校數(shù)學(xué)與應(yīng)用數(shù)學(xué)專業(yè)、信息與計(jì)算科學(xué)專業(yè)、統(tǒng)計(jì)學(xué)專業(yè)等數(shù)學(xué)相關(guān)專業(yè)的培養(yǎng)方案,不難發(fā)現(xiàn)其課程體系中與數(shù)學(xué)建模和數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)課相關(guān)的課程之間不能較好地銜接。因此,在公共課擠壓專業(yè)課學(xué)時(shí)的情況下,只有科學(xué)有效地開(kāi)設(shè)數(shù)學(xué)建模系列課程,將擬開(kāi)設(shè)的課程有機(jī)地銜接起來(lái),才能讓學(xué)生系統(tǒng)地學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)建模的思想和方法。綜合各高校課程設(shè)置情況與教學(xué)實(shí)踐,我們認(rèn)為數(shù)學(xué)建模與數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)系列課程可以按下圖的關(guān)系加以銜接。
數(shù)學(xué)建模與數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)系列課程銜接關(guān)系結(jié)構(gòu)圖
另外,因?yàn)檫@一系列課程中均包含數(shù)學(xué)建模的思想和方法,所以在教學(xué)過(guò)程中可以將課程之間交叉的內(nèi)容著重放在一門課中展開(kāi),從而突破各門課程的學(xué)時(shí)限制。例如,線性規(guī)劃、非線性規(guī)劃和動(dòng)態(tài)規(guī)劃等優(yōu)化數(shù)學(xué)模型可以放在運(yùn)籌學(xué)課程中進(jìn)行教學(xué),而在數(shù)學(xué)模型課程教學(xué)中不再重復(fù)這部分內(nèi)容。這種將數(shù)學(xué)模型課程中涉及的具體模型放到相關(guān)課程里進(jìn)行教學(xué),是將數(shù)學(xué)建模思想融入其他課程教學(xué)的最好體現(xiàn)。當(dāng)然,教學(xué)的內(nèi)容除覆蓋基本知識(shí)點(diǎn)外,應(yīng)結(jié)合專業(yè)特點(diǎn)展開(kāi)。只有靈活選取有利于學(xué)生就業(yè)的內(nèi)容進(jìn)行教學(xué),才能讓學(xué)生學(xué)以致用。教學(xué)的形式應(yīng)多樣化,可以開(kāi)展專題講座,也可以引導(dǎo)學(xué)生從簡(jiǎn)單課題入手,將實(shí)驗(yàn)室交給學(xué)生,讓學(xué)生自己去思考、去實(shí)踐。
* 基金項(xiàng)目:貴州民族大學(xué)2011年教學(xué)改革工程項(xiàng)目《數(shù)學(xué)建模與數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)課程體系教學(xué)改革》的研究成果(編號(hào):GUZN2011JG16) 四 數(shù)學(xué)建模活動(dòng)與學(xué)生素質(zhì)培養(yǎng)
高等教育的發(fā)展趨勢(shì)更強(qiáng)調(diào)素質(zhì)教育,而強(qiáng)調(diào)學(xué)生學(xué)習(xí)活動(dòng)的實(shí)踐性是素質(zhì)教育的內(nèi)涵之一,從實(shí)踐中獲得的經(jīng)驗(yàn)與知識(shí),更容易產(chǎn)生沉淀而成為人的素質(zhì)。應(yīng)用數(shù)學(xué)知識(shí)分析和解決一些問(wèn)題的實(shí)踐活動(dòng)統(tǒng)稱為數(shù)學(xué)建?;顒?dòng),它是一種小型的科研活動(dòng)。通過(guò)參加這項(xiàng)活動(dòng),學(xué)生可以對(duì)科研活動(dòng)的全過(guò)程有一個(gè)初步的了解,在科研的各個(gè)環(huán)節(jié)均可得到訓(xùn)練,這些環(huán)節(jié)包括:分析和理解問(wèn)題背景、收集相關(guān)信息、明確主攻目標(biāo)、方案比較與抉擇、模型建立與求解、仿真檢驗(yàn)與模型改進(jìn)等。數(shù)學(xué)建?;顒?dòng)作為全國(guó)高校規(guī)模最大的課外科技活動(dòng),它可以拓寬學(xué)生的知識(shí)面,培養(yǎng)和提高學(xué)生運(yùn)用所學(xué)的數(shù)學(xué)知識(shí)和其他各專業(yè)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的綜合能力。
當(dāng)前,很多學(xué)校圍繞大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽開(kāi)展了豐富多彩的數(shù)學(xué)建?;顒?dòng),拓寬了學(xué)生綜合素質(zhì)的培養(yǎng)途徑。徐世英認(rèn)為數(shù)學(xué)建模活動(dòng)對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)和促進(jìn)教學(xué)改革有積極的作用,且提出了進(jìn)一步強(qiáng)化數(shù)學(xué)建?;顒?dòng)的途徑。在大學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)過(guò)程中,針對(duì)不同專業(yè)和不同年級(jí)的學(xué)生,設(shè)計(jì)一些數(shù)學(xué)建模相關(guān)課題供學(xué)生訓(xùn)練,不但能增長(zhǎng)學(xué)生的知識(shí),還能提升學(xué)生的科研能力。在大一階段,可以讓學(xué)生結(jié)合專業(yè)基礎(chǔ)課的學(xué)習(xí),運(yùn)用數(shù)學(xué)軟件開(kāi)展一些與曲線擬合等預(yù)測(cè)模型相關(guān)的數(shù)學(xué)建?;顒?dòng);在大二階段,可以讓學(xué)生結(jié)合微分方程和運(yùn)籌學(xué)等課程,針對(duì)校園優(yōu)化管理等某一具體問(wèn)題開(kāi)展一些綜合性的研究;在大三階段,讓學(xué)生參加全國(guó)大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽等課外科技實(shí)踐活動(dòng);此后,可以將學(xué)生送到學(xué)校建立的實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)基地進(jìn)行實(shí)訓(xùn)。
結(jié)合學(xué)生實(shí)際情況,在不同的學(xué)習(xí)階段開(kāi)展不同的數(shù)學(xué)建?;顒?dòng),既有助于培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,又有助于培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。通過(guò)參加數(shù)學(xué)建模競(jìng)賽等課外科技實(shí)踐活動(dòng),也可以培養(yǎng)學(xué)生查閱資料、文字表達(dá)等方面的能力。通過(guò)參加數(shù)學(xué)建?;顒?dòng),還可以強(qiáng)化學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)與創(chuàng)新精神,培養(yǎng)他們團(tuán)結(jié)協(xié)作的精神、克服困難的意志力、心理調(diào)節(jié)能力以及成功后的體驗(yàn)等,這些都是成就事業(yè)的重要心理素質(zhì)。
參考文獻(xiàn)
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論文摘要:經(jīng)濟(jì)數(shù)學(xué)模型是研究經(jīng)濟(jì)學(xué)的重要工具,在經(jīng)濟(jì)應(yīng)用中占有重要的地位。文章從經(jīng)濟(jì)數(shù)學(xué)模型的內(nèi)涵、構(gòu)建經(jīng)濟(jì)數(shù)學(xué)模型的方法、遵循的基本原則以及所要注意的問(wèn)題進(jìn)行了簡(jiǎn)要分析和論述。
數(shù)學(xué)與經(jīng)濟(jì)學(xué)息息相關(guān),可以說(shuō)每一項(xiàng)經(jīng)濟(jì)學(xué)的研究、決策,都離不開(kāi)數(shù)學(xué)的應(yīng)用。特別是自從諾貝爾經(jīng)濟(jì)學(xué)獎(jiǎng)創(chuàng)設(shè)以來(lái),利用數(shù)學(xué)工具來(lái)分析經(jīng)濟(jì)問(wèn)題得到的理論成果層出不窮,經(jīng)濟(jì)學(xué)中使用數(shù)學(xué)方法的趨勢(shì)越來(lái)越明顯。當(dāng)代西方經(jīng)濟(jì)學(xué)認(rèn)為,經(jīng)濟(jì)學(xué)的基本方法是分析經(jīng)濟(jì)變量之間的函數(shù)關(guān)系,建立經(jīng)濟(jì)模型,從中引申出經(jīng)濟(jì)原則和理論,進(jìn)行預(yù)測(cè)、決策和監(jiān)控。在經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域,數(shù)學(xué)的運(yùn)用首要的問(wèn)題是實(shí)用性和實(shí)踐性問(wèn)題,即能否用所建立的模型去概括某一經(jīng)濟(jì)現(xiàn)象或說(shuō)明某一經(jīng)濟(jì)問(wèn)題。因而,數(shù)學(xué)模型分析已成為現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)學(xué)研究的基本趨向,經(jīng)濟(jì)數(shù)學(xué)模型在研究許多特定的經(jīng)濟(jì)問(wèn)題時(shí)具有重要的不可替代的作用,在經(jīng)濟(jì)學(xué)日益計(jì)量化、定量分析的今天,數(shù)學(xué)模型方法顯得愈來(lái)愈重要。
一、經(jīng)濟(jì)數(shù)學(xué)模型的基本內(nèi)涵
數(shù)學(xué)模型是數(shù)學(xué)思想精華的具體體現(xiàn),是對(duì)客觀實(shí)際對(duì)象的數(shù)學(xué)表述,它是在一定的合理假設(shè)前提下,對(duì)實(shí)際問(wèn)題進(jìn)行抽象和簡(jiǎn)化,基于數(shù)學(xué)理論和方法,用數(shù)學(xué)符號(hào)、數(shù)學(xué)命題、圖形、圖表等來(lái)刻畫(huà)客觀事物的本質(zhì)屬性及其內(nèi)在聯(lián)系。當(dāng)數(shù)學(xué)模型與經(jīng)濟(jì)問(wèn)題有機(jī)地結(jié)合在一起時(shí),經(jīng)濟(jì)數(shù)學(xué)模型也就產(chǎn)生了。所謂經(jīng)濟(jì)數(shù)學(xué)模型,就是把實(shí)際經(jīng)濟(jì)現(xiàn)象內(nèi)部各因素之間的關(guān)系以及人們的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),歸結(jié)成一套反映數(shù)量關(guān)系的數(shù)學(xué)公式和一系列的具體算法,用來(lái)描述經(jīng)濟(jì)對(duì)象的運(yùn)行規(guī)律。所以,經(jīng)濟(jì)數(shù)學(xué)模型是對(duì)客觀經(jīng)濟(jì)數(shù)量關(guān)系的簡(jiǎn)化反映,是經(jīng)濟(jì)現(xiàn)象和經(jīng)濟(jì)過(guò)程中客觀存在的量的依從關(guān)系的數(shù)學(xué)描述,是經(jīng)濟(jì)分析中科學(xué)抽象和高度綜合的一種重要形式。
經(jīng)濟(jì)數(shù)學(xué)模型是研究分析經(jīng)濟(jì)數(shù)量關(guān)系的重要工具,它是經(jīng)濟(jì)理論和經(jīng)濟(jì)現(xiàn)實(shí)的中間環(huán)節(jié)。它在經(jīng)濟(jì)理論的指導(dǎo)下對(duì)經(jīng)濟(jì)現(xiàn)實(shí)進(jìn)行簡(jiǎn)化,但在主要的本質(zhì)方面又近似地反映了經(jīng)濟(jì)現(xiàn)實(shí),所以是經(jīng)濟(jì)現(xiàn)實(shí)的抽象。經(jīng)濟(jì)數(shù)學(xué)模型能起明確思路、加工信息、驗(yàn)證理論、計(jì)算求解、分析和解決經(jīng)濟(jì)問(wèn)題的作用,特別是對(duì)量大面廣、相互聯(lián)系、錯(cuò)綜復(fù)雜的數(shù)量關(guān)系進(jìn)行分析研究,更離不開(kāi)經(jīng)濟(jì)數(shù)學(xué)模型的幫助。運(yùn)用經(jīng)濟(jì)數(shù)學(xué)建模來(lái)分析經(jīng)濟(jì)問(wèn)題,預(yù)測(cè)經(jīng)濟(jì)走向,提出經(jīng)濟(jì)對(duì)策已是大勢(shì)所趨。
在經(jīng)濟(jì)數(shù)學(xué)模型中,用到的數(shù)學(xué)非常廣泛,有些還相當(dāng)精深。其中包括線性規(guī)劃、幾何規(guī)劃、非線性規(guī)劃、不動(dòng)點(diǎn)定理、變分發(fā)、控制理論、動(dòng)態(tài)規(guī)劃、凸集理論、概率論、數(shù)理統(tǒng)計(jì)、隨機(jī)過(guò)程、矩陣論、微分方程、對(duì)策論、多值函數(shù)、機(jī)智測(cè)度等等,它們應(yīng)用于經(jīng)濟(jì)學(xué)的許多部門,特別是數(shù)理經(jīng)濟(jì)學(xué)和計(jì)量經(jīng)濟(jì)學(xué)。
二、建立經(jīng)濟(jì)數(shù)學(xué)模型的基本步驟
1.模型準(zhǔn)備。首先要深入了解實(shí)際經(jīng)濟(jì)問(wèn)題以及與問(wèn)題有關(guān)的背景知識(shí),對(duì)現(xiàn)實(shí)經(jīng)濟(jì)現(xiàn)象及原始背景進(jìn)行細(xì)致觀察和周密調(diào)查,以獲取大量的數(shù)據(jù)資料,并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加工分析、分組整理。
2.模型假設(shè)。通過(guò)假設(shè)把實(shí)際經(jīng)濟(jì)問(wèn)題簡(jiǎn)化,明確模型中諸多的影響因素,并從中抽象最本質(zhì)的東西。即抓住主要因素,忽略次要因素,從而得到原始問(wèn)題的一個(gè)簡(jiǎn)化了的理想化的自然模型。
3.模型建立。在假設(shè)的基礎(chǔ)上,根據(jù)已經(jīng)掌握的經(jīng)濟(jì)信息,利用適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)工具來(lái)刻畫(huà)變量之間的數(shù)學(xué)關(guān)系,把理想化的自然模型表述成為一個(gè)數(shù)學(xué)研究的題材——經(jīng)濟(jì)數(shù)學(xué)模型。
4.模型求解。使用已知的數(shù)學(xué)知識(shí)和觀測(cè)數(shù)據(jù),利用相關(guān)數(shù)學(xué)原理和方法,求出所建模型中各參數(shù)的估計(jì)值。
5.模型分析。求出模型的解后,對(duì)解的意義進(jìn)行分析、討論,即這個(gè)解說(shuō)明了什么問(wèn)題?是否達(dá)到了建模的目的?根據(jù)實(shí)際經(jīng)濟(jì)問(wèn)題的原始背景,用理想化的自然模型的術(shù)語(yǔ)對(duì)所得到的解進(jìn)行解釋和說(shuō)明。
6.模型檢驗(yàn)。把模型的分析結(jié)果與經(jīng)濟(jì)問(wèn)題的實(shí)際情況進(jìn)行比較,以考察模型是否符合問(wèn)題實(shí)際,以此來(lái)驗(yàn)證模型的準(zhǔn)確性、合理性和實(shí)用性。如果模型與問(wèn)題實(shí)際偏差較大,則須調(diào)整修改。
三、建立經(jīng)濟(jì)數(shù)學(xué)模型應(yīng)遵從的主要原則
1.假設(shè)原則。假設(shè)是某一理論所適用的條件,任何理論都是有條件的、相對(duì)的。經(jīng)濟(jì)問(wèn)題向來(lái)錯(cuò)綜復(fù)雜,假設(shè)正是從復(fù)雜多變因素中尋求主要因素,把次要因素排除在外,提出接近實(shí)際情況的假設(shè),從假設(shè)中推出初步結(jié)論,然后再逐步放寬假設(shè)條件,逐步加進(jìn)復(fù)雜因素,使高度簡(jiǎn)化的模型更接近經(jīng)濟(jì)運(yùn)行實(shí)際。作假設(shè)時(shí),可以從以下幾方面來(lái)考慮:關(guān)于是否包含某些因素的假設(shè);關(guān)于條件相對(duì)強(qiáng)弱及各因素影響相對(duì)大小的假設(shè);關(guān)于變量間關(guān)系的假設(shè);關(guān)于模型適用范圍的假設(shè)等等。
2.最優(yōu)原則。最優(yōu)原則可以從兩方面來(lái)考慮:其一是各經(jīng)濟(jì)變量和體系上達(dá)到一種相對(duì)平衡,使之運(yùn)行的效率最佳;其次是無(wú)約束條件極值存在而達(dá)到效率的最優(yōu)、資源配置的最佳、消費(fèi)效用或利潤(rùn)的最大化。由于經(jīng)濟(jì)運(yùn)行機(jī)制是為了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)的最優(yōu)可能性,我們?cè)诮⒔?jīng)濟(jì)數(shù)學(xué)模型時(shí)必須緊緊圍繞這一目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行。
3.均衡原則。即經(jīng)濟(jì)體系中變動(dòng)的各種力量處于相對(duì)穩(wěn)定,基本上趨于某一種平衡狀態(tài)。在數(shù)學(xué)中所表述的觀點(diǎn)是幾個(gè)函數(shù)關(guān)系共同確定的變量值,它不單純是一個(gè)函數(shù)的變動(dòng)去向,而是整個(gè)模型所共有的特殊結(jié)合點(diǎn),在該點(diǎn)上整個(gè)體系變動(dòng)是一致的,即達(dá)到一種經(jīng)濟(jì)聯(lián)系的平衡。如需求函數(shù)和供給函數(shù)形成的均衡價(jià)格和數(shù)量,使市場(chǎng)處于一種相對(duì)平衡狀態(tài),從而達(dá)到市場(chǎng)配置的最優(yōu)。
4.數(shù)、形、式結(jié)合原則。數(shù)表示量的大小,形表示量的集合,式反映了經(jīng)濟(jì)變量的聯(lián)系及規(guī)律,三者之間形成了邏輯的統(tǒng)一。數(shù)學(xué)中圖形是點(diǎn)的軌跡,點(diǎn)是函數(shù)的特殊值,因而也是函數(shù)和曲線的統(tǒng)一??梢哉J(rèn)為經(jīng)濟(jì)問(wèn)題是復(fù)雜經(jīng)濟(jì)現(xiàn)象中的一個(gè)點(diǎn),函數(shù)則是經(jīng)濟(jì)變量之間的相互依存、相互作用關(guān)系,圖形就是經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的規(guī)律和機(jī)制。所以,數(shù)、形、式是建模的主要工具和手段,是解決客觀經(jīng)濟(jì)問(wèn)題的三個(gè)要素。
5.抽象與概括的原則。抽象是思維的延伸,概括是思維的總結(jié),抽象原則揭示了善于從紛繁復(fù)雜的經(jīng)濟(jì)現(xiàn)象延伸到經(jīng)濟(jì)本質(zhì),挖掘其本質(zhì)的反映,概括是經(jīng)濟(jì)問(wèn)題的縱橫比較與分析,以便把握其本質(zhì)屬性,揭示其規(guī)律。
四、構(gòu)建和運(yùn)用經(jīng)濟(jì)數(shù)學(xué)模型應(yīng)注意的問(wèn)題
經(jīng)濟(jì)數(shù)學(xué)模型是對(duì)客觀經(jīng)濟(jì)現(xiàn)象的把握,是相對(duì)的、有條件的。經(jīng)濟(jì)研究中應(yīng)用數(shù)學(xué)方法時(shí),必須以客觀經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的實(shí)際為基礎(chǔ),以最初的基本假設(shè)為條件,一旦突破了最初的基本假設(shè),就需要研究探索使用新的數(shù)學(xué)方法;一旦脫離客觀經(jīng)濟(jì)實(shí)際,數(shù)學(xué)的應(yīng)用就失去了意義。因此,在構(gòu)建和運(yùn)用經(jīng)濟(jì)數(shù)學(xué)模型時(shí)須注意到:
1.首先對(duì)所研究的經(jīng)濟(jì)問(wèn)題要有明確的了解,細(xì)致周密的調(diào)查。分析經(jīng)濟(jì)問(wèn)題運(yùn)行的規(guī)律,獲取相關(guān)的信息和數(shù)據(jù),明確各經(jīng)濟(jì)變量之間的數(shù)量關(guān)系。如果條件不太明確,則要通過(guò)假設(shè)來(lái)逐漸明確,從而簡(jiǎn)化問(wèn)題。
2.明確建模的目的。出于不同的目的,所建模型可能會(huì)有很大的差異。建模目的可能是為了描述或解釋某一經(jīng)濟(jì)現(xiàn)象;可能是預(yù)報(bào)某一經(jīng)濟(jì)事件是否發(fā)生,或者發(fā)展趨勢(shì)如何;還可能是為了優(yōu)化管理、決策或控制等。總之,建立經(jīng)濟(jì)數(shù)學(xué)模型是為了解決實(shí)際經(jīng)濟(jì)問(wèn)題,所以建模過(guò)程中不僅要建立經(jīng)濟(jì)變量之間的數(shù)學(xué)關(guān)系表達(dá)式,還必須清楚這些表達(dá)式在整個(gè)模型中的地位和作用。
3.在經(jīng)濟(jì)實(shí)際中只能對(duì)可量化的經(jīng)濟(jì)問(wèn)題進(jìn)行數(shù)學(xué)分析和構(gòu)建數(shù)學(xué)模型,對(duì)不可量化的事物只能建造模型概念,而模型概念是不能進(jìn)行數(shù)量分析的。盡管經(jīng)濟(jì)模型是反映事物的數(shù)量關(guān)系的,但必須從定性開(kāi)始,離開(kāi)具體理論所界定的概念,就無(wú)從對(duì)事物的數(shù)量進(jìn)行分析和討論。
4.不同數(shù)學(xué)模型的求解一般涉及不同的數(shù)學(xué)分支的專門知識(shí),所以建模時(shí)應(yīng)盡可能利用自己熟悉的數(shù)學(xué)分支知識(shí)。同時(shí),也應(yīng)征對(duì)問(wèn)題學(xué)習(xí)了解一些新的知識(shí),特別是計(jì)算機(jī)科學(xué)的發(fā)展為建模提供了強(qiáng)有力的輔助工具,熟練掌握一些數(shù)學(xué)或經(jīng)濟(jì)軟件如Matlab、Mathematic、Lindo也是必不可少的。
5.根據(jù)調(diào)查或搜集的數(shù)據(jù)建立的模型,只能算作一個(gè)“經(jīng)驗(yàn)公式”,只能對(duì)經(jīng)濟(jì)現(xiàn)象做出粗略大致的描述,據(jù)此公式計(jì)算出來(lái)的數(shù)據(jù)只能是個(gè)估計(jì)值。同時(shí),模型相對(duì)于客觀實(shí)際不可避免的產(chǎn)生一定誤差,一方面要根據(jù)模型的目的確定誤差允許的范圍;另一方面,要分析誤差來(lái)源,若誤差過(guò)大,須尋找補(bǔ)救方案。
6.用所建經(jīng)濟(jì)數(shù)學(xué)模型去說(shuō)明或解釋處于動(dòng)態(tài)中的經(jīng)濟(jì)現(xiàn)象時(shí),必須注意時(shí)空條件的變化,必須考慮不可量化因素的影響作用以及在一定條件下次要因素轉(zhuǎn)變?yōu)橹饕蛩氐目赡苄浴?/p>
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