信息技术支持下的运筹学情境化教学研究 吕 韬 ．吴丽娟 （１．广西大学资源与冶金学院，广西南宁５３０００４；２．广西大学信息网络中心，广西南宁５３０００４） 摘 要：运筹学是管理工程或系统工程等专业基础课，它是一门应用学科，旨在培养学生从系统的角度，运用数 学的方法分析、处理各种实际问题的能力。结合教学经验，对运筹学传统教学现状进行了分析，提出将情境化教学理 念应用于运筹学课程教学中能有效解决传统教学中存在的问题，并结合案例探讨了运筹学课程应如何进行情境化 教学设计及开展教学实践。 关键词：运筹学；情境化教学；教学设计 中图分类号：Ｇ４３４ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７２—７８００（２００９）０９—００１４—０３ １运筹学传统教学现状分析 运筹学是一门多学科交叉的课程，涉及领域非常广泛，包 含的分支很多，每个分支解决问题、建立模型、解题方法截然不 网络课程的分类设计也可以说是按照网络的使用对象进 行的分类。因为网络课程具有商品的属性，那么网络课程要实 现其价值．就必须满足不同用户的需要．即实现网络课程的多 窑 蓁 誊 嚣 堂讲授式教学法时，由于大量的计算过程需要借助黑板来演 示，教师在教学时间上难以控制，且繁琐的数学计算过程降低 障体系，建设我们自己的网络课程。这样才能实现网络课程的 存在价值。 参考文献 样化，让不同的使用者按其不同的使用价值来选择网络课程。 可以按照使用对象的不同来对网络课程进行设计，如可以分为 高等教育网络课程的设计、职业技术教育网络课程的设计、企 业培训网络课程的设计、军队训练演习网络课程的设计、中小 ［１］武法提．论网络课程设计与开发［Ｊ］．开放教育研究，２００５（２）：６８－ ７３． ［２］ 何克抗．现代教育技术和优质网络课程的设计与开发［Ｊ］．中国电 化教育，２００４（６）：５－１１． 学教育网络课程的设计等。这样就明确了网络课程的指向性， 从而利于网络课程使用价值的实现 ［３］ 宁海燕＿网络课程中美的展现及价值实现［Ｊ］．现代教育技术，２００８ （５）． ５结束语 我国网络课程的发展日新月异，网络教育精品课程已被纳 入到国家精品课程建设体系，网络教育精品课程是具有一流的 教学内容、一流的教学方法、一流的教学资源、一流的教学管理 ［４］柯和平，李文莉，莫民．基于网络课程的典型教学模式探索［Ｊ］．中 国电化教育，２００７（７）：７１—７４． ［５］ 刘志勤，张天石，等．现代远程教育中网络课程“学与教”的研究与 实践［ＥＢ／ＯＬ］．ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ＺＵＯＷｅｎＷ．ｃｏｍ／Ａｔｉｃａｌｅ／２００６０１／５１１５８．ｈｔｍ１． ［６］徐峥，陈庚，袁希岚．网络课程开发与发展趋势［Ｊ］．中国远程教 育，２００３（１１）：４０—４２． 和支持服务的高水平课程。但是应该清楚地看到，网络课程的 价值实现方式还不完善，尤其是国内还没有完善的价值评价体 系。网络课程的价值评价不能盲目遵循传统的课堂教学的价值 ［７］ 张婷婷．论如何提高基于Ｂｌａｃｋｂｏａｒｄ的网络测试的有效性［Ｊ］．现 代教育技术，２００７（１Ｏ）：２８—３２． 评价标准，而一定要考虑网络本身的特性。我们应该借鉴国外 网络教育的经验，综合考虑网络技术及评价、学习效果评价等 方面的因素，建立起一套符合我国网络课程教学规律的质量保 ［８］ 谢幼如－网络课程的内容分析与评价研究［Ｊ】．电化教育研究，２加３ （１１）． （责任编辑：邬江华） 收稿日期：２００９—０７—１０ 作者简介：吕韬（１９７６一），男，四川广元人，硕士，广西大学资源与冶金学院讲师，研究方向为区域经济学；吴丽娟（１９８２一），女，湖北大冶人，硕士，广 西大学信息网络中心助理工程师．研究方向为教育信息化。 ＿１４ ２０ｏ９年第９期（下半月）软件导刊．教育技术 了教学效率。也使运筹学的教学陷入了对数学问题本身的探 讨，忽略了运筹学的学习应以数学模型的建立和问题解决方法 情境化教学设计，即在信息化教学设计中，针对特定的学习目 标，将学习内容安排在情境化的真实学习活动中．让学生通过 的获得为主。 学生也普遍反映该门课程学习难度大，主要体现在两个方 面：一是数学建模理论和方法较难：二是将理论和方法应用于 实际问题也存在较大难度。这主要是由于在传统的讲授模式 下，作为认知主体的学生始终处于被动接受知识的地位，缺乏 主动参与、交流、合作、探究等学习行为，学生思考并解决问题 的主动性和积极性难以发挥。久而久之，学生即使学完了老师 课堂上讲的内容．真正运用运筹学理论和方法来解决实际问题 的能力也很欠缺。 传统课堂教学环境给运筹学课程中的教师教学和学生学习 都带来了难度，因而迫切需要引入新的教学手段和方法。近几年 来，随着信息技术的发展，多媒体教室、计算机网络教室、校园 网、教育城域网、互联网等信息化环境越来越多地用于教学，使 传统的教学环境发生了根本的改变。也使越来越多的教师和教 学研究人员开始探索信息化环境下新的教学手段和方法。但总 体来看。教学环境的改善并没有使教学理念得到较大的更新，传 统以教师为中心的讲授式教学模式没有发生根本变化。 ２信息技术环境下开展运筹学情境化教学的意义 笔者在利用信息技术开展运筹学教学时，努力尝试将新的 理念和方法应用在教学中。其中．情境化教学法对于运筹学教 学是一种较好的帮助。 情境化教学是指通过设置与真实问题情境相似的教学情 境，引导学生在情境中像专家一样思考问题、探索解决方案，并 在遇到困难时主动获取情境中包含的知识、工具等信息。其中， 教师负责组织学习活动、引导学生学习并评价学生的学习过程。 运筹学课程教学中采用情境化教学法对于学生综合能力的培养 有很大的优势．主要体现在以下几个方面：一是情境化教学法借 助网络教室、校园网、因特网、虚拟空间等信息化环境，构建了一 个与真实环境相类似的问题情境．让学生充当问题解决专家的 角色．他们将面临真实的问题。学生只有在掌握了相关的运筹学 知识和方法后才能作出正确的解答。学生在这种环境下进行学 习．既可以借助信息技术快速实现繁琐的计算过程，有利于知识 和方法的掌握，同时培养了问题解决能力，实现了知识掌握与能 力培养的统一：二是利用网络技术开展情境化教学。教师只需要 设置一个合理的教学情境，并将解决的工具和方法隐含在情 中．要求学生通过自主学习或交流讨论的方式自己寻找解决的 方法 学生可以根据自己的思考得出不同的解决方案，教师则通 过网络通讯工具对学生的各种解决方案作出评价和反馈，针对 学生提出的问题进行个别指导．从而避免了传统课堂教学对学 生思维的局限．有利于学生思维全面性的培养。 ３运筹学情境化教学设计与实践案例分析 在信息化环境中采用情境化教学法开展教学，首先要进行 参与真实的问题求解等实践活动而获得有效的学习。下面．结 合教学案例．分析在运筹学课程教学中如何进行情境化教学设 计以及如何开展教学实践。 ３．１教学内容及目标分析 图和网络分析方法在现实世界中有广泛的应用，如交通 网、管道网、通讯网等其优化问题都要用网络分析的方法来解 决。许多表面上与网络毫无关系的问题也可以用网络模型来描 述。因此．对图和网络分析方法的掌握对于解决现实中的问题 具有重要意义。 以图和网络中的最短路径为例，对最短路径问题的教学目 标可以分为两个层次。第一个层次的教学目标是掌握网络图、 最小生成树等相关概念和求最短路径问题的相关算法及数学 模型建立方法．第二个层次是将现实世界中的相关问题用网络 模型来描述，并采用相应的数学方法来解决。其中，第一个层次 的目标以理论的理解和掌握为主．这也是传统课堂教学需要实 现的目标，第二个层次的目标以应用为主．这是运筹学课程教 学需要实现的最终目标，同时也是教学的难点。传统课程教学 由于受到环境的限制，往往存在计算繁琐、与现实脱节，导致学 生缺乏兴趣等问题。使得学生在学习理论时存在一定的障碍， 很难提高应用能力。采用情境化教学法，通过合理的教学设计 和对教学过程的有效控制，能有效地促进学生理论的学习和应 用能力的提高。 ３．２情境化教学设计 情境化教学设计的关键是在信息化教学设计中进行情境 创设。其中，创设情境的方式很多，通常有创设问题情境、创设 故事情境、创设模拟实验情境等，根据学习内容和学习者特征 的不同选择不同的方式。运筹学课程的学习对象是大学生，抽 象思维能力较强，且该课程重点培养的是解决问题的能力，因 此以创设问题情境为主。即在教学内容和学生求知心理之间设 置障碍．将学生引入与问题有关的情境，学生只有在具备了相 应的知识和方法后才能顺利解决问题。 本案例关于最短路径问题的教学以校园网为平台，将相关 的教学资源放在校园网上．并依托校园网平台提供的相关工具 开展教学。因此，本案例的情境化教学设计是基于网络环境的 教学设计．其情境化教学设计过程如下： （１）问题情境。本案例设置了如下问题情境：某街道新建了 １１个居民小区，各小区的大致位置及相互间的道路距离（单 位：ｌＯＯｍ）如图１所示。 图１模拟小区位置 ２Ｄ０９年第９期（下半月｝软件导刊．教育技术１５１ （２）角色设置。本案例共设置了电信部门、考察组两个角 色．每一个角色负责不同的决策任务。电信部门的决策任务如 最后又用破圈法、矩阵法得出了不同的决策方案。 （２）学习交流与反馈。学生在进行自主学习或小组学习的 过程中，往往会出现各种问题。例如，在小组学习中，其成员之 间不知道如何分工．还有些学生在某些知识的掌握中有难度， 教师需要对学生所提出的各种问题给予反馈。另外，教师通过 对学生学习过程的观察，掌握了学生的学习进度、学习特长、薄 弱环节等相关信息，教师应该将这些信息及时反馈给学生，对 于学习态度认真、思维活跃的学生应给予鼓励，对于存在问题 的学生给予正确的指导，使整个教学过程有序、有效地开展。 下：现准备将宽带网铺设到各小区．请选出一条最经济的铺设 路线。考察小组的决策任务如下：从小区①出发，经⑤、⑧、⑩小 区（考察顺序不限），最后到小区⑨再离开，如何才能最快完成 考察任务。学习者根据自身的兴趣选择扮演的角色，并针对各 自扮演的角色完成不同的决策任务。 （３）教学策略制定。教学策略主要包括教学方法和教学组 织形式。本案例的教学主要通过网络环境来实现，因而教学方 法的选择以基于网络的自由练习和讨论法为主，辅以教师的讲 （３）开展学习评价。学习评价包括：学习前的评价、学习过 授。在教学组织形式的安排上以自主学习和合作学习两种方式 为主，学习者在选择好角色后，可以根据自身的学习习惯选择 自主决策或共同决策两种方案，选择前者时所有的学习过程将 由学习者独立完成，选择后者时不同的学习者将按自愿组合或 教师调配的形式组成学习小组．小组成员之间可以根据自身特 长进行任务分工并共同参与最终决策。 （４）学习助手。情境化教学是将学习所需要的各种资源隐 含在情境中，以供学习者参考，辅助学习者解决问题。学习助手 充当了这种角色，它主要包括与本知识点相关的学习资源和学 习工具，其中学习资源包括完成本决策任务所需要的知识点以 及相关扩展知识等。学习工具主要包括：计算工具、教学交流工 具（在线讨论、电子邮件等，可进行师生交流和生生交流）、学习 评价工具等等。学习者在学习过程中可以根据自身的需要选择 相应的资源或工具来帮助完成决策过程。 ３．３教学实践过程 教学实践过程是指：在教师精心设计的情境中，学生借助 相应的学习资源和工具，开展个别化学习或小组学习，师生之 问、生生之间针对学习中存在的问题展开讨论、交流学习成果、 开展评价等。情境化教学使得教学过程从传统的以教师为主体 转化成了以学生为主体，但教师的作用并没有削弱，教师对教 学实践过程的控制是教学成败的关键。在本案例的教学中，教 师的作用主要有以下几个方面： （１）把握学习进程。为了对教学实践过程进行有效的控制． 教师需要了解学习的整个进程，包括学生的学习进展、存在的 问题、思想状况等等，从而了解每个学生对知识掌握的情况，针 对学习过程中出现的难题给予适当的指导，针对学生中出现的 兴趣不足等思想问题进行指导，在必要的时候还需要改变教学 设计环节。例如，在教学实践过程中，笔者发现部分小组的学生 在对电信部门网络铺设问题进行决策时，某个同学采用避圈法 得到了决策方案，其他同学认为该组任务完成因此中断了学 习，笔者在此教学设计中添加了鼓励办法，每多一种解决方案 加ｌＯ分，学生的积极性得到了调动，纷纷寻找新的解决思路． ＿！壁：２２：兰至：星 兰量 星 ：茎童茎 程中的评价和学习结果评价３个方面。学习前开展评价主要是 通过相关的测试或练习了解学生的学习基础、学习特征、能力 水平等等，从而掌握学习起点并进行合理的分组。例如，有的学 生数学基础较好，有的学生应用能力较强，可以将不同特长的 学生分到一组，实现优势互补。对学习过程的评价是在学习进 程中对学生的学习表现、对小组所作的贡献进行合理的评价， 并促使每个学习者都参与到学习中。学习结果评价主要是组织 全班同学对个人或小组的学习成果进行陈述并开展综合评价。 除了开展教师对学生的评价。还应该鼓励学生与学生之间的互 评以及学生对教师教学的评价，从而多角度掌握信息。便于今 后教学的完善 ４结束语 教学实践表明，情境化教学法对于提高运筹学教学效果， 提高学生解决问题的能力较为明显。然而，任何一门课程甚至 某一节课采用的方法都不是单一的，往往是多种方法的综合运 用。运筹学课程教学法的研究还需要更多教学或科研人员的参 与，从而综合和提炼出更多、更有效的教学方式、方法。 参考文献 ［１］张健．试论高等职业教育的情境化教学［Ｊ］．中国职业技术教育， ２００９（１１）． ［２］ 郑志长．全程情境化教学实施方案［Ｊ］．文学教育，２００９（１）． ［３］ 陈军．高职高专物流运筹学之教学研究［Ｊ］．职业教育研究，２００９ （４）． ［４］徐玲．管理类专业运筹学课程“自主性”教学方法探索［Ｊ］．科技情 报开发与经济，２００９（７）． ［５］ 张伯生．运筹学教学指导思想与方法实践研究［Ｊ］．上海工程技术 大学教育研究，２００７（４）． ［６］ 李恬芳．数学课堂情境化教学的理性思考［Ｊ］．教育科研论坛，２００６ （２）． （责任编辑：沈正道）