谈最优化理论与方法教学改革

谈最优化理论与方法教学改革

作者：薛翠平 韩海燕

来源：《文存阅刊》2019年第22期

摘要：本文总结了数学专业的学生在最优化理论与方法这门课程的学习过程中遇到的问题，并从教学内容、师生互动、教学环境及考核方式几个方面给出了几点切实可行的改革建议，以期能够提高教学效果，为学生今后学习和工作打下坚实的基础。 关键词：最优化理论与方法;数学专业;教学改革

最优化理论与方法是数学专业的专业基础课程，该课程以最优化理论与方法的基本概念、基本理论为展开点，引入各种数学规划：线性规划，整数规划，非线性规划等等，为数学专业的学生在以后的学习工作中遇到需要待优化的问题起到引导作用，这门课程是一门应用型的专业基础课，决策者需要根据实际需要列出优化模型，应用相应的最优化方法来找到最优的解决方案。该门课程的教学目标为：掌握最优化理论与方法的理论和算法，明确理解算法的思想和适用条件;能够将实际问题转化为优化问题，用优化算法求解这个问题;了解最优化的发展方向;能够Matlab、Lingo及将来出现的优化软件来求解优化问题。 一、最优化理论与方法教学过程中存在的问题 1.教材内容理论繁琐

最优化理论与方法这门课大部分都是抽象的理论，很难接受。学生看到的都是各种数学规划和求解方法，无法体会到这门课程跟本专业到底有多大关系和对今后的学习和工作有什么价值，因此，学生很被动的接受知识，没有办法提高学生学习这门课程的热情。 2.理论和实践不能有机结合

最优化理论与方法用的教材理论要求较高，教师在授课过程中必须要考虑学生对理论接收理解的程度，还要保证知识的系统性和逻辑关系，又要照顾到课程的每个分支，导致教师基本是灌输式的理论推导方式教学，学生对课程的理解依赖于老师的推导，而是忙于理论的理解。而这门课程最终的目的是要学生理解和掌握这门课程中讲授的计算方法，并把这些方法和实际联系起来，把实际问题转化成数学模型，用优化的方法来得到最优解决方案，但事实上大部分学生根本无法做到将相应的优化方法转换成计算机语言，实际问题也很难转换成优化问题，有的即使抽象出优化问题也不知道用什么优化方法来求解。 3.考核方式传统

龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn

这门课程基本是以笔试作为考核方式，所以学生会更侧重理论的学习，和简单问题的计算，这与最优化理论与方法这门课程的课程特点相去甚远，本门课程考核的宗旨应该是达到让学生有一定的能力解决实际问题。 二、教学改革的几点建议 1.教学内容优化

数学专业学生学习最优化理论与方法的优势在于有扎实的理论基础，相对来说接受本门课程的基础理论来的更快，但是，本门课程教学应该更倾向于对学生研究问题、分析问题能力培养，而数学专业学生的劣势恰好是解决实际问题的能力差。结合这门课内容多、课时少的特点，若不增加课时，建议授课时以掌握概念、理解理论、推导弱化、注重方法的应用，模型的建立。

2.实现师生的互动

充分理解教师和学生是教学活动的共同参与者，突出学生的主体地位，让学生在课堂中成为主动的分析者和思考者，从而提高教学效果.为了更好师生互动，可以在一个理论讲授完毕后开展以下授课方式：

（1）开展小组讨论教学模式。

最优化理论与方法对于初学者来说应该有一定的难度，单凭学生个人的能力，很难学以致用，所以当老师讲完一些实用性較强的算法后，给出一些实际问题，学生运用所学到的知识、原理，去发现问题、提出问题，分组讨论，研究问题的解决方案，整理出来解决问题的思路和方法，然后上机实验加以操作，验证思路的正确性。在这个过程中老师起引导作用，放手让学生自己探索，充分调动学生的自主意识，这样既可以加深学生对知识点的掌握程度，也可以增强学生解决问题的自信心。 （2）开展案例引入的教学模式。

最优化理论与方法这门课程理论推导繁琐，算法理解困难，为了避免讲解理论使学生迷茫，针对每种比较实用的算法都引入经典的实际问题，让学生先对问题产生问号，产生兴趣，然后引入相应的算法，解决提出的问题。在这样的教学过程中提高学生理论联系实际的能力，充分调动学生的积极性和主动性，使繁琐的理论知识更形象、容易消化吸收。 （3）开展多媒体教学、板书并行的教学模式。

由于最优化理论与方法这门课程具有很强的实用性，因此，只用板书讲解理论难免枯燥乏味，应借助多媒体在课堂上实时演示各个算法的编程过程和解题的过程，让学生充分感受到这

龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn

门课程的实用性，这样可以提高学生学习的积极性，学会优化软件的使用，加深对这门课程的理解，为今后遇到相似问题时提供解决问题的思路和方法。 3.教学环境

在这门课程学习的过程中，如果可以提供开放相关的资料室、随时可用的实验室，以方便学生查阅相关的资料和随时上机实践，可以大大的提高教学效果，进一步，如果可以组织学生走进公司，现场观摩实践，效果会更加明显。 4.完善考核方式

考核是对教学活动的结果是否达到一定的效果的一种评价标准。合理的考核方式既不会增加学生的负担还会提高学生学习的热情，从而提高教学效果。建议采用：平时作业（实际问题建模求解）+课堂出勤（旷课、迟到、早退）+课堂表现（比如听课认真程度，讨论组是否积极发言）+期末笔试。 三、结束语

本文从教学内容、理论联系实际及考核方式几个方面指出数学类专业最优化理论与方法课程教学过程中存在的一些问题，并探讨了相应的解决方法的建议，期望能够通过这种改革，能够提高学生算法的吸收、编程能力的提升，为今后的竞赛、毕业、工作及学业的晋升打下良好的基础。 参考文献：

[1] 陈宝林：最优化理论与算法（第2 版）[M]. 北京： 清华大学出版社， 2006. [2] 路云龙，李文钰，杨月婷： 数学类专业运筹与优化教学改革初探[J]. 高 教 视 野，2014，23：3.