淺議運籌學的內容、特點及教學改革分析

論文類別:理學論文 > 理學相關論文
論文作者: 裴新年
上傳時間:2011/12/23 11:33:00

  【論文關鍵詞】運筹學 教學內容 教學改革
  【論文摘 要】本文淺談了运籌學的內容和特點,並對其教學內容和講授方式的改進進行了探討。
  
  運籌學是一門應用性很強的邊緣學科,其主要研究對象是管理問題,研究的基本工具是數學。運籌學也被稱为管理科學。
  運籌學起源於20世紀30年代,通常認為運籌學的應用是第二次世界大戰早期從軍事部門開始的。運籌學發展至今已形成了較完整的學科體系,並在社會經濟各個方面都有著廣泛的應用。例如軍事、能源、生态與環境、運輸、城市規劃、教育、工業、農業、商業等各個系統都用到運籌學的各種方法進行規划管理。近年來,由於计算機快速發展,運籌學能夠解決規模更大、更復雜的問题。隨著運籌學的廣泛應用,運籌學的各種理論、方法不斷地豐富,並形成了運籌學的許多分支。
  本文根據以上運籌學的應用性和發展趨勢,簡單介紹了運筹學的內容和特點,並重點探討了運籌學教學內容和講授方式的改革問題。
  一、運籌學的內容和特點
  1.運筹學的內容
  一般來說,運籌學可分為規劃理論、決策理論、隨機理论。其中規劃理論包括線性規劃、非線性規劃、目標規劃、动態規劃等,主要解决資源的優化利用和配置、最佳路线的確定、非線性系統的優化等問題。決策理論包括對策論、決策論、图與網絡、網路計劃技術等,主要解决管理領域的各種復雜的決策問題。隨機理論包括的領域更加廣泛,如排隊論、存儲論、仿真技術、為序更新理論、可靠性和質量管理等分支,它主要解決随機系統、模糊系統以及不確定系統的復雜問題。由此可見,運籌學是具有許多分支、方法和應用廣泛的一门學科。
  2.運籌學的特點
  (1)運籌學是基於数學的一門學科。運籌學實际上是用數學方法研究在一定的約束條件下,具有某些目標的優化問題。如經濟、管理和國防等部門在內外環境的約束條件下合理分配人力、物力、財力等資源問題。它是充分利用數學工具,將实際系統的復雜問題盡量做到定量化,實現決策的科學化。
  (2)運籌學的發展與實际應用息息相關。運籌學的產生起源於軍事問題,後來逐漸形成自己的理論體系,同時被應用到社會、經濟、工業、農業等各个領域。
  (3)運筹學是一門邊緣學科。運籌學在發展過程中,吸收了很多其他學科的成果,如系統工程、管理科學、计算機技術等學科的思想、方法和技術,不斷豐富了自己的內容,形成了較完善的邊緣学科體系,與很多學科的關系變得越來越緊密。
  (4)運籌學的領域越來越大。近20年來,隨著計算機的發展,出現了許多運籌學的新分支及新算法,例如規劃论中的隨機規劃和模糊規劃及线性規劃的一些新算法,決策支持系統及專家系統、MRP理論、模擬技術、遺傳算法等。運籌學正在加快擴展自己的應用領域。
  (5)運籌學的發展促进了很多相關學科的發展。從前,運籌學的應用領域一般局限在軍事、工業、农業等有限的部門,但目前逐漸擴展到社會、文化、服務等領域,如生態與環境、城市規劃、服務行业、教育部門等各個系統都利用運籌學的各種方法進行定量的規劃,這些部門不斷的吸收運籌學的思想和方法,把定性和定量相結合,實現現代化和科學化。
  二、運籌學教學的改革
  1.運籌學教學改革的必要性
  由於運籌學具有上述的內容和特點,國內外大學的很多院系將運籌學作為必修課,運籌學已成為大学管理類的核心課程和其他課程的基礎。但我國各大專院校所開設的運籌學課程,其内容龐雜,授課方法陳舊,很難適應快速發展的學科建設和应用需要。因此,必須對大學運籌學的教學內容和教學方法進行改革。
  (1)因為運籌學發展迅速,分支內容越來越多,新理論和算法層出不窮,所以必须對講授內容進行一定的取舍。取舍的標準應放在有利於學生的思維方式、分析和應用能力的培養和提高,以及對解決實際問題有指導意义,在後續課程使用較多的內容上,即在實際應用中,以比较常用為標準。
  (2)因為運筹學的各種應用範圍不斷擴大,必須对運籌學的內容進行調整和改革。
  (3)隨著計算機技術等高新技術的發展,教學手段也越來越先进和豐富,特別是像運籌学這樣的理論推導繁瑣、各種算法的計算過程復雜,更應該使用先進的教學手段和方法来提高授課的效率,即應該對現行的教學方法進行改革。
  2.運筹學的改革內容
  (1)根據運籌學應用情況的统計調查,對運籌學分支的調整和取舍。不同的年代,運籌學的應用情況也不同。20世紀六、七十年代是運筹學開始普及和迅速發展的时期,這個時期運籌學應用情况的排序是數學規劃、排隊论、決策論、存儲論、網絡计劃技術、可靠性理论等。我國現行的大部分教材基本上按以上的排序形成体系,並安排內容。例如使用較廣泛的運籌學教材《運籌學》(清華大學出版社)、《運籌學教程》(清華大學出版社)的主要內容都是包括線性規劃、動態規劃、圖与網絡分析、網絡計劃技術、排隊論、存儲論、對策論、決策分析等章節。但是,20世紀80年代以後,特別是90年代這些排序已發生了很大變化。據統计,90年代運籌學的應用排序為數學規劃、統計方法、模拟技術、排隊論、決策分析、隨機過程、網絡分析、建模技術等,而且目前人工智能和专家系統得到越來越广泛的應用。因此,在教學過程中,為了緊跟時代發展及解決實際問題的需要,對運籌學分支进行及時的調整和取舍。如减少排隊論的理論課時,增加統計方法和模擬技術的課程時數,確保讓學生及時了解现代運籌學的應用情況和發展趨勢。
  (2)根據运籌學的應用需要,對運籌学每個分支的講授內容進行調整。线性規劃是運籌學的一个重要分支,也是應用最廣泛的一個分支。但具体講授時,在線性規劃的众多內容中,將側重點放在哪裏是一個重要的問題。因此,在講授中,在保持線性規划體系的基礎上,應強調影子價格和靈敏度分析的內容。因為影子價格在經濟分析中具有重要意義,應講清影子價格的概念及其在經濟分析中的應用。在實際的線性規劃模型中,其系數經常會隨著條件的改變而變動,這些系數變動對最優解和決策影響較大,靈敏度分析及參數線性規劃就是解決此類問題的方法。但在現行運籌學教材和大綱中,對這些内容強調的不夠,而且很多教師講课時都忽略這部分內容,这是不可取的。 轉贴於 免费論文下載中心 http://www.hi138.com   (3)根據專業的特點,強調運籌学的應用。管理專業的主要任務是应用運籌學等各種理論和方法來解決復雜的管理問題。因此,在運籌学的講授中應特別強調運籌學的应用。如實際問題的線性規劃模型建立、整數規劃和目标規劃及運輸問題的應用。隨機規劃和模擬技術的引入和介紹都是為了強調讓學生重视理論與實踐相結合,提高學生解決實際問題的能力。
  (4)註重定性和定量方法相結合。由於許多系統涉及到技術、經濟、心理、偏好等綜合因素,解決這類問題光靠定量方法是不夠的。應該將运籌學等常用的定量方法和非數学方法(定性)相結合,才能够很好的解決實際問題。層次分析法就是一種定性和定量相結合的一種決策方法。這些看起來簡單和粗糙的方法,對解決一些結構不十分明确、復雜的問題來說確實是一種可行和有效的方法。對於這些新思想和新方法,在運筹學教學中應給以足夠的重視。在教學過程中將這些定性方法介紹給學生,以便拓寬學生的應用知識範圍。
  (5)強调計算機模擬技術在運籌学中的作用。近年來運籌學的應用已擴展到大規模復雜系統問題的領域,如大型能源規劃、生態與環境規劃、區域經濟規劃等很多領域。對於這類復雜系统建立嚴格的數學模型、求解都比較困難。用計算機模擬來解決這些問題是一種非常有效的方法。運用计算機對系統進行模擬,容易得到多種可行方案和相应的系統性能指標,為決策服務。盡管模擬不是一種很精確的技術,其提供的僅僅是一個統計估計,而不是一個精確解,但計算机模擬耗費時間短,費用較低,對那些無法用解析方法解決的問題可以得到解決。因此,強調和註重計算機模擬技術在運籌學中的應用非常重要。
  3.運籌學教學方面的改革
  (1)保持教学嚴格性的同時,重點解決學生的理解和應用。數學的嚴格性眾所周知,運籌学的理論也是如此。但如果片面地追求嚴格性,對於管理专業的學生來說接受困難,可能產生負面影響。因此,在具體講課時,對於重要的定理采取严格的講授,對於次要的定理盡量避免繁瑣的推導,而强調這些定理的內容理解和實際應用。如在線性規劃中,单純形法是一種有效的算法,單純形法原理及對偶理論需要講清講透應該讓學生掌握,因為它是灵敏度分析的基礎。而對靈敏度分析、整數規劃等內容強調其基本思想和應用,減少不必要的數學推導,可得到事半功倍的效果。
  (2)通過案例的分析和討論,提高学生的理解程度和分析能力。運籌學是一門應用性很强的學科,它具有較豐富的實际案例。如果將這些實例和教學相結合定能得到良好的效果。如動態規劃是研究多阶段決策過程最優化的一種方法,許多實際問題都可以化为一個多階段決策過程,所以在解決一些實際問題時,動态規劃經常被使用。但在教學過程中發現,學生普遍感到建立動態規劃模型比較困難,因为對於一個實際問題,如何確定狀態變量、決策變量、狀態轉移方程沒有一般方法。為了解決這個問題,可以精選典型案例,多組織案例分析課,通過這些案例,學生可以正確掌握如何確定狀态變量、決策變量、状態轉移方程。
  案例分析是國外先進國家经常采用的教學方法,有很好的教学效果。我國的教材體系也重視教學案例的組織和完善。
  (3)在教學中,强化計算機的應用。運籌學的大部分問題算法復雜、計算量大,靠人工計算非常困難,而計算機具有計算速度快、準確等優点,它是解決運籌學問題的重要工具。目前已有很多解決運籌學问題的計算機軟件。因此,將運籌學的問題變成计算機模型,具有重要意义。在教學中,要把實際问題轉化成運籌學模型作為重點,增加講授使用計算机軟件的課時,以便使學生盡快用計算機進行求解。
  

參考文獻


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