《系統(tǒng)工程》課程的教學(xué)探索

苗國英

摘 要：《系統(tǒng)工程》是信息工程專業(yè)主要的理論課程之一。由于系統(tǒng)工程是一門交叉學(xué)科，對教師的教學(xué)模式提出了較高要求。該文針對教學(xué)過程存在的某些問題，探討了案例教學(xué)、課件制作、輔助軟件Matlab和Vensim_PLE應(yīng)用等問題。

關(guān)鍵詞：系統(tǒng)工程 教學(xué)方法 案例教學(xué)

中圖分類號：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）01（b）-0114-02

系統(tǒng)工程是一門新興的交叉學(xué)科，是由于大規(guī)模復(fù)雜系統(tǒng)的出現(xiàn)，單靠某個學(xué)科的專業(yè)知識無法解決問題，需要綜合運(yùn)用眾多學(xué)科領(lǐng)域的知識和各組織部分之間的協(xié)調(diào)合作，從田忌賽馬、四川都江堰水利工程、阿波羅登月計劃和中國神州載人飛船的成功發(fā)射和返航，都是成功應(yīng)用了系統(tǒng)工程的思想。因此，學(xué)習(xí)系統(tǒng)工程這門課程是迎合時代發(fā)展的需求，是高等學(xué)校自動化專業(yè)、信息工程專業(yè)、管理和經(jīng)濟(jì)學(xué)專業(yè)等的課程。

1 系統(tǒng)工程課程的特點

系統(tǒng)工程課程內(nèi)容比較豐富，跨度了多個學(xué)科領(lǐng)域，建立自然科學(xué)和社會科學(xué)之間的橋梁，把自然科學(xué)中研究問題的定量方法引入到社會經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域，例如用數(shù)學(xué)工具進(jìn)行對經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)分析，極大的促進(jìn)了社會科學(xué)和經(jīng)濟(jì)學(xué)的發(fā)展。這就要求學(xué)生要學(xué)習(xí)基礎(chǔ)課程，例如高等數(shù)學(xué)、大學(xué)物理、專業(yè)英語、控制論等。如果學(xué)生對基礎(chǔ)課程知識，掌握不牢固，對該門課程的教學(xué)帶來了困難。例如，對實際系統(tǒng)模型的建立，需要控制論方面的理論知識。

系統(tǒng)工程概念是合理開發(fā)、運(yùn)行和革新一個大規(guī)模復(fù)雜系統(tǒng)所需思想、理論、方法論、方法和技術(shù)的總稱[1]。系統(tǒng)工程的研究對象不是單一的，只要符合系統(tǒng)特性的物質(zhì)，都可以作為研究對象。因此，給教學(xué)過程帶來了困難。在教學(xué)的過程中發(fā)現(xiàn)如下問題。

1.1 教學(xué)過程中存在的問題

傳統(tǒng)的教學(xué)模式是進(jìn)行“填鴨”式課堂教育，完全忽略了學(xué)生的主導(dǎo)作用。只在課堂上進(jìn)行理論教學(xué)，使學(xué)生理解費(fèi)力，容易導(dǎo)致厭學(xué)、逃學(xué)，使得課堂教學(xué)缺少活躍的氣氛，即學(xué)生坐在教室后面、交頭接耳，很大程度上影響了課堂秩序。

系統(tǒng)工程對于問題的初步分析階段，是與個人的經(jīng)歷、感知和對事物的認(rèn)識有很大的關(guān)系，學(xué)生由于經(jīng)歷不足，會導(dǎo)致初步分析階段不夠全面，以至于可行性方案的提出不夠合理。

1.2 學(xué)生存在的問題

現(xiàn)在絕大多數(shù)學(xué)生是獨(dú)生子女，但是某些家長對孩子非常的“關(guān)心”，把孩子畢業(yè)后的工作都已經(jīng)“想好”了，很大程度上導(dǎo)致學(xué)生的學(xué)習(xí)動力不足，他們抱著考試達(dá)到60分及格的心態(tài)，沒有積極的學(xué)習(xí)態(tài)度。還有某些學(xué)生是“急功近利”，通過已畢業(yè)的學(xué)長了解到，現(xiàn)在所學(xué)的知識沒有在工作中用到，就以偏蓋全的認(rèn)為這門課“沒用”，導(dǎo)致經(jīng)常曠課、甚至逃課。還有某些同學(xué)，自制力很差，晚上很晚才睡覺，導(dǎo)致第二天上課的時候會睡覺，嚴(yán)重影響了學(xué)習(xí)效率。

2 教學(xué)探索

由于該門課程的特點和教學(xué)過程中出現(xiàn)的問題，筆者進(jìn)行了如下的教學(xué)探索。

由于這門課程的特點是比較抽象、難于理解的，在教學(xué)的過程中采取了多舉例子的方法，更好的理解抽象的概念和屬性。例如，在講到系統(tǒng)的一般屬性整體性的時候，是整體要大于部分之和（1+1>2），諺語“三個臭皮匠頂個諸葛亮”很容易的說明了這個道理；整體小于各部分之和的時候，是三個和尚沒水吃的故事比較形象的說明了問題。講到霍爾三維結(jié)構(gòu)和切克蘭德方法論，這兩個方法比較抽象，可以圖片和框圖的方式展現(xiàn)，筆者又讓學(xué)生思考兩者的異同點，加深了理解。

借助多媒體工具等教學(xué)手段，在課件中增加動畫的效果，讓學(xué)生更形象的理解。例如，在講授系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的有向圖和二元關(guān)系，利用動畫演示的方式，更好的理解元素之間的相互影響關(guān)系；建立遞階結(jié)構(gòu)模型，每一層之間應(yīng)該用不同的顏色加以區(qū)分，更加直觀。在第四章系統(tǒng)仿真和系統(tǒng)動力學(xué)模型中，利用Vensim_PLE軟件，由人口問題的因果關(guān)系圖，通過對模型的構(gòu)建和仿真，得到相應(yīng)的流圖和變化曲線，更容易理解問題的本質(zhì)。在主成分分析和聚類分析，利用Matlab軟件有利于處理主成分的計算和聚類分析。

在課堂上，使用啟發(fā)式教學(xué)，多用疑問式的語調(diào)，引導(dǎo)學(xué)生對問題加以思考，對課堂上“開小差”的學(xué)生進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶釂枺_保每一個學(xué)生加入到課堂學(xué)習(xí)中來。對經(jīng)常曠課的學(xué)生和成績不理想的學(xué)生，進(jìn)行了談話和教育，對于有困難的學(xué)生，給予最大幫助。在課堂外，老師就是學(xué)生的朋友，通過了解學(xué)生的知識結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)，便于教學(xué)過程中的因材施教。

筆者改變了傳統(tǒng)的教學(xué)模式，采取了理論和實際問題相結(jié)合的教學(xué)模式，把基礎(chǔ)的理論知識應(yīng)用到實際的問題中去。本課程中使用了案例教學(xué)的方法。案例教學(xué)有諸多優(yōu)點[2]，使學(xué)生更好的掌握和運(yùn)用原理方法。為了讓學(xué)生掌握系統(tǒng)分析的原理，就實際問題為例。例如，對學(xué)生上課遲到問題研究。首先把全班同學(xué)分成幾個小組，讓他們進(jìn)行分組討論，先確定研究對象，對學(xué)生遲到問題進(jìn)行初步分析，找出影響遲到的因素，利用定量的方法建立解釋結(jié)構(gòu)化模型，提出至少三個可行性方案，利用系統(tǒng)評價的方法（關(guān)聯(lián)矩陣法、層次分析法和模糊綜合評判法），對以上方案進(jìn)行排序，給出方案的優(yōu)劣次序，有的小組給出最優(yōu)方案是任課教師上課鈴響后進(jìn)行課堂點名。通過這個問題的分析，反饋到教學(xué)環(huán)節(jié)，促進(jìn)教學(xué)質(zhì)量的提高。通過解決實際問題，學(xué)生可以把系統(tǒng)分析的理論應(yīng)用，充分理解和加深了知識的鞏固。

3 結(jié)語

作為一名人民教師，要不斷學(xué)習(xí)新知識，提高自身的教學(xué)修養(yǎng)、教學(xué)藝術(shù)，以及語言的感染力。教學(xué)就是一門藝術(shù)，在課堂內(nèi)，不僅僅是知識的傳授，更重要的是啟發(fā)式教學(xué)，如何讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題，如何建立相關(guān)系統(tǒng)模型，如何團(tuán)隊討論，利用系統(tǒng)分析的框圖解決實際問題。筆者經(jīng)常去觀摩優(yōu)秀教師上課并與他們溝通交流相關(guān)問題，從中發(fā)現(xiàn)自己的不足，不斷提高教學(xué)的方法。

參考文獻(xiàn)

[1] 汪應(yīng)洛.系統(tǒng)工程[M].4版.北京：機(jī)械工程出版社，2008.

[2] 梅平.“系統(tǒng)工程原理”課程教學(xué)模式探索與研究[J].科技信息，2011（19）：221.