数学软件在运筹学课程教学中的应用探究

数学软件在运筹学课程教学中的应用探究

管德洲，李琪，刘菲菲

沈阳城市建设学院，沈阳， 110167

摘要：运筹学是一门与实际应用密切相关的学科，运筹学教学不仅要向学生传授理论知识，引入模型和算法，还要培养学生的操作技能，指导学生利用运筹学知识解决实际问题在传统教学过程中，学生一般依赖数学推理和解决问题，实践能力普遍不足，在教学过程中引入优化的建模软件可以帮助学生利用所学知识解决实际问题，提高学习兴趣，取得更好的学习成绩。

关键词：数学软件；运筹学课程教学；应用探究

引言

运筹学是一门专业基础课程，使学生能够学习科学决策思维，提高专业认知能力。为了全面提高运筹学的教学质量，有必要结合OBE概念优化运筹学教学，强调学生在教学中的中心地位，并根据学生职位的能力需求设计教学；选择教学内容和案例，重点是将干燥理论与生活实践适当结合起来，以提高教学效率；丰富评估和评价方法，以全面衡量学生的能力；通过提高教育质量评估的有效性，提高教育质量的各个方面。通过优化学生运用操作思维解决实际问题的能力，为满足就业需求奠定基础。

1运筹学的概念

运筹学是主要研究如何优化有限资源的利用，以实现全球目标。运筹学是一门多学科和跨学科的应用科学，其特点是理论与实践相结合。因此，运筹学课程必须将定量分析方法或定量和定性方法结合起来，以便组织有限的资源，分析问题，根据分析建立模型，并使用适当的算法解决模型，从而作出最佳决策。

2数学软件在运筹学课程教学中的应用探究

2.1多样化使用数学软件，增强学生自主学习能力

对于运筹学课程而言，使用计算机软件来分析和解决运筹学问题是提高大学生实践能力的关键。目前，运筹学实验教学最常用的数学软件有Excel、Lingo、Matlab等。鉴于学生不同水平的计算机编程基础和能力，为了更好地完成实验教学任务，教师要根据学生的实际情况来选取合适的数学软件。对于Excel、Lingo等几种数学软件，它们的功能各有特色。Excel自带的规划求解功能可以轻松求解数学规划、运输与网络问题等。这一款软件能够容易的完成模型的求解，并且进行灵敏度分析，它的操作使用简单易学，并且对编程基础要求也不高。使用Excel命令与功能对实际问题的数学模型进行模拟优化和分析，可以让学生在实验的过程中动手体验，获得成就感，从而学习热情高涨。Lingo也能够用于求解线性规划、二次规划和非线性规划问题，使用者可以直接调用许多常用的数学函数来建立优化模型。与Excel软件不同的是，Lingo软件能够使用其他数据文件的接口，方便输入、求解和分析大规模最优化问题。在运筹学课程的理论和实践教学中，让学生自主选择数学软件来完成习题，使学生的大脑和双手都动起来。

2.2 LINGO

LINGO(Linear Interactive and General Optimizer)是一种交互式优化求解器，可解决线性或非线性规划问题和非线性方程。该项目最初由美利坚合众国芝加哥大学开发，并不断得到完善和发展，Lindo公司是为了商业化而开发的。其特点是，它允许决策变量为整数(即解析整个配置)，这既简单又快捷。LINGO优化软件可以解决整数规划的混合整数规划问题，首先要建立基于实际问题的总体数学模型；然后，使用LINGO软件编辑框，用优化的建模语言描述数学模型，以便计算机能够理解，最后调用LINGO软件的后台算法来求解模型。

2.3 WinQSB软件在《运筹学》中的应用

运筹学课程中有很多理论知识难以理解，手工计算求解过程及公式非常复杂，很难调动学生学习的积极性和主动性。而利用WinQSB软件计算运筹学中的问题，命令简洁、操作简单，利用软件求解可以直接得到答案，而且可以在软件求解结果中修改一些数据进行各种比较分析，弥补了传统教学方法的不足，丰富了教学内容，能够提高学生学习的积极性，提高教学效率，另外纯英文软件对学生学习英语也有一定的帮助。WinQSB是在Windows操作系统下运行的版本，共有19个子程序模块，其界面设计友好，简洁直观，操作简便，只需按照相应的格式输入相应的数据，问题就能迎刃而解，因而被运用到运筹学的教学中。掌握用WinQSB软件解决运筹学的各种实际问题，会对各种资源的合理配置和运用科学规划做出最优化决策方案。WinQSB软件为处理运筹学问题提供了强有力的工具，在很大程度上降低了运筹学课程教与学的难度，提高了学生学习这门课程的兴趣。

3运筹学课程教学改革策略

3.1理论教学和实践教学相结合

运筹学的所有章节都涉及模型和算法，因此计算也包含在教学中，可以使用Lingo快速解决。在课堂上，老师教学生学习理论知识，使用Lingo软件来求解模型运筹学是一门非常实用的学科，实践教学与理论教学同时进行，实践教学需要学生到计算机房使用Lingo软件进行模型解析和分析。也可以给学生们举一些实际例子让学生们分组练习实际案例一般规模大，计算量大，在解决实际案例时也可以测试学生的理论知识和软件。

3.2突出学生的主体地位

新时代院校教育要求以人才培养为中心，突出学生的主体地位，这有利于发挥学生学习的主观能动性，促进学生的全面发展。第一，关注就业岗位需求。在修订教学大纲和人才培养方案时，要深入了解掌握学生毕业后任职岗位的切实需求，将岗位需求转化为教学及培养目标。课程教学计划要以学生未来的岗位需求为主要导向，充分体现出学生通过课程学习应该获得的实际能力。第二，改变“填鸭式”的授课模式。教师授课中要注重学生的学习反馈，灵活采用翻转课堂、案例导入、问题启发及小组讨论等多种方式，激发学生学习兴趣和主观能动性。注重课堂中与学生的互动，如设置课堂提问和上讲台做题等，引导学生思考知识方法的应用和现实问题的解决。第三，灵活调整课堂节奏。授课过程通过关注学生的听课状态，有效把握课堂节奏并及时进行调整，以方便学生理解掌握课堂内容。对难理解的部分可以通过板书逐步推导，易理解部分采用PPT展示，充分提升课堂效率和授课效果。

结束语

为了达到教育部关于一流本科课程建设的一系列目标要求，虽然各类学校开设有运筹学实验课程，但是将数学软件有效融入运筹学课程这一方面仍然不够，需要在加强和引导学生学会应用数学软件巩固运筹学基本理论和方法的同时，还会借助数学软件分析和解决实际问题。这给教师和学生都提出了更高的要求，教师需要改革教学方法和内容，学生则需要转变学习方式和方法来提高自身素质，以适应未来国家对人才的需要。

参考文献

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基金项目：沈阳城市建设学院2019年度校级课程建设项目——校重点课程《运筹学》