刺激控制教學(xué)模式下的工科學(xué)生“運(yùn)籌學(xué)”課程改革

趙紅超，劉洪林，馮金枝，張曉雷，趙亞紅

1.新疆大學(xué) 地質(zhì)與礦業(yè)工程學(xué)院，新疆 烏魯木齊 830046；

2.新疆醫(yī)科大學(xué)附屬新疆維吾爾自治區(qū)中醫(yī)院 CCU，新疆 烏魯木齊 830000；

3.咸陽師范學(xué)院 數(shù)學(xué)與應(yīng)用數(shù)學(xué)系，陜西 咸陽 712000

課程建設(shè)

刺激控制教學(xué)模式下的工科學(xué)生“運(yùn)籌學(xué)”課程改革

趙紅超1，劉洪林1，馮金枝2，張曉雷1，趙亞紅3

1.新疆大學(xué) 地質(zhì)與礦業(yè)工程學(xué)院，新疆 烏魯木齊 830046；

2.新疆醫(yī)科大學(xué)附屬新疆維吾爾自治區(qū)中醫(yī)院 CCU，新疆 烏魯木齊 830000；

3.咸陽師范學(xué)院 數(shù)學(xué)與應(yīng)用數(shù)學(xué)系，陜西 咸陽 712000

隨著“大工科”培養(yǎng)理念的進(jìn)一步深化和社會(huì)對復(fù)合型人才培養(yǎng)要求的不斷提高，經(jīng)濟(jì)管理類課程已經(jīng)逐步納入工科學(xué)生培養(yǎng)方案，但學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性一直得不到有效的提高。本文以新疆大學(xué)采礦工程專業(yè)為例，基于“寬采礦”專業(yè)人才培養(yǎng)新方案，引入行為心理學(xué)研究方法，積極探索刺激控制教學(xué)模式下的工科學(xué)生學(xué)習(xí)興趣培養(yǎng)與教學(xué)方法改革，通過創(chuàng)新課堂教學(xué)手段，改革考核評價(jià)機(jī)制，探索工程案例教學(xué)等方式踐行具有顯著新疆礦業(yè)地域特色的課程改革新思路，不斷提升采礦工程專業(yè)學(xué)生參與經(jīng)管類課程主觀能動(dòng)性，取得了良好的效果，可以為相關(guān)工科專業(yè)的經(jīng)管類課程教學(xué)改革提供參考。

刺激控制；課程改革；工科；運(yùn)籌學(xué)

stimulate motivation; course reform;engineering;OS

隨著高等教育普及化改革程度的進(jìn)一步加深，社會(huì)對人才質(zhì)量的要求越來越高，在工科人才培養(yǎng)方面主要表現(xiàn)在更加強(qiáng)調(diào)學(xué)生理論知識與專業(yè)實(shí)踐的統(tǒng)一協(xié)調(diào)，全面發(fā)展學(xué)生的智能并不斷激發(fā)其創(chuàng)造性和能動(dòng)性[1]成為當(dāng)前人才培養(yǎng)的基本目標(biāo)。為此，豐富多樣的經(jīng)濟(jì)管理類課程（運(yùn)籌學(xué)、技術(shù)經(jīng)濟(jì)學(xué)、系統(tǒng)工程學(xué)、管理學(xué)、組織行為學(xué)等）隨之進(jìn)入“大工科”人才培養(yǎng)體系。但是受任課教師專業(yè)限制、教學(xué)內(nèi)容選擇不合理、教學(xué)理念更新緩慢和教學(xué)方法相對陳舊等諸多因素制約，經(jīng)濟(jì)管理類課程在工科人才培養(yǎng)體系中本應(yīng)發(fā)揮的作用不是十分的明顯，甚至出現(xiàn)部分課程學(xué)生表現(xiàn)出厭學(xué)的突出問題。

本文選取工科學(xué)生普遍涉及的經(jīng)濟(jì)管理類核心課程“運(yùn)籌學(xué)”為研究對象，以新疆大學(xué)“寬采礦”專業(yè)人才培養(yǎng)方案為藍(lán)本，引入行為心理學(xué)研究方法，在實(shí)際教學(xué)過程中積極探索以刺激控制法為核心的教學(xué)理念和教學(xué)方法的改革創(chuàng)新，取得了較好的教學(xué)效果，相關(guān)成果可以為進(jìn)一步深化“大工科”培養(yǎng)理念，特別是完善人才培養(yǎng)體系的改革與實(shí)踐提供參照。

一、 工科學(xué)生運(yùn)籌學(xué)的再認(rèn)知

運(yùn)籌學(xué)是以定量研究為主體，應(yīng)用分析、試驗(yàn)、量化的數(shù)學(xué)方法，通過對經(jīng)濟(jì)管理系統(tǒng)中人、財(cái)、物等有限的資源進(jìn)行統(tǒng)籌安排，為決策者提供科學(xué)可行的最優(yōu)方案，以期獲取整個(gè)系統(tǒng)的最優(yōu)（較優(yōu)）決策方案的一門基礎(chǔ)應(yīng)用學(xué)科。

1.運(yùn)籌學(xué)分支在采礦工程中的應(yīng)用

“運(yùn)籌學(xué)”作為采礦工程專業(yè)的核心基礎(chǔ)課程，其相關(guān)學(xué)科分支的主要應(yīng)用體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面[2]：

（1）線性規(guī)劃模型（linear programming） 。煤炭資源的預(yù)先評估，在建礦井的生產(chǎn)資料合理

配置、生產(chǎn)礦井的利潤最大化和成本最小化、采掘接替計(jì)劃安排、合理開采規(guī)模確定等方面。

（2）整數(shù)規(guī)劃模型(integer programming)。生產(chǎn)調(diào)度所需機(jī)電設(shè)備、人員的統(tǒng)籌計(jì)劃以及技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較中對比方案的取舍決策等方面。

（3）目標(biāo)規(guī)劃模型（goal programming） 。在保證技術(shù)可行的前提下經(jīng)濟(jì)的開拓開采技術(shù)方案篩選，最小人員配置，復(fù)雜生產(chǎn)條件下的多方案選擇等方面。

（4）圖論與網(wǎng)絡(luò)分析（graph theory and network analysis） 。礦井通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)圖繪制、風(fēng)量調(diào)節(jié)與分配、井巷工程空間位置選擇、生產(chǎn)運(yùn)輸路線確定、有限人力資源的合理計(jì)劃、工作面循環(huán)作業(yè)圖表的編制等方面。

（5）存儲(chǔ)論（inventory theory） 。在建礦井合理設(shè)備訂購數(shù)目、生產(chǎn)礦井基本生產(chǎn)資料存儲(chǔ)量、考慮存儲(chǔ)成本下的礦井合理生產(chǎn)規(guī)模確定和預(yù)期售價(jià)的確定。

（6）對策論與決策論（game theory） 。不同經(jīng)濟(jì)環(huán)境下的關(guān)鍵決策手段選擇和方案確定，競爭關(guān)系下的合理礦產(chǎn)品定價(jià)、雙贏模式下的雙方合作機(jī)制選擇等方面。

（7）動(dòng)態(tài)規(guī)劃（dynamic theory）。最短運(yùn)輸路線選擇、投資決策方案優(yōu)選、礦用大型設(shè)備更新、最少人員配置、折舊經(jīng)濟(jì)損失控制等方面。

2.當(dāng)前教學(xué)中存在的主要問題

通過對現(xiàn)行教學(xué)過程全程跟蹤和教學(xué)效果評價(jià)，歸納包括學(xué)科發(fā)展定位、配套教材選擇、主講教師配備、教學(xué)方式滯后在內(nèi)的影響教學(xué)效果的4個(gè)主要影響因素。

（1）學(xué)科發(fā)展定位。

以最優(yōu)化的方法確定決策問題的目標(biāo)繼而實(shí)現(xiàn)效益的最大化是運(yùn)籌學(xué)學(xué)科的最終目標(biāo)，將學(xué)科發(fā)展定位于大眾化教育還是專業(yè)化教育的爭論不僅是學(xué)科發(fā)展的瓶頸[3]，同時(shí)也直接關(guān)系其在工程類專業(yè)實(shí)際教學(xué)中的側(cè)重點(diǎn)選擇。盡管在現(xiàn)行教學(xué)計(jì)劃安排中，運(yùn)籌學(xué)已經(jīng)被納入采礦工程專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程范疇，但各礦業(yè)類高校普遍將學(xué)科定位為面向?qū)ο蟮拇蟊娀逃?，其培養(yǎng)模式與“高等數(shù)學(xué)”、“概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)”等基礎(chǔ)課程大同小異，將教學(xué)的重心放在基本理論的推導(dǎo)和相關(guān)定理的證明上，極易使得整個(gè)教學(xué)陷入純數(shù)學(xué)學(xué)科分支的傳統(tǒng)講授模式之中，不僅與課程本身期望加強(qiáng)采礦工程專業(yè)人才經(jīng)管意識的初衷相背離，也在一定程度上降低了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。為解決這一問題，本教研室將“運(yùn)籌學(xué)”定位于偏向工程實(shí)踐的專業(yè)課程，在實(shí)際教學(xué)過程中以解決采礦工程實(shí)際問題為出發(fā)點(diǎn)，以培養(yǎng)采礦工程學(xué)生熟悉經(jīng)營管理理念和掌握常用經(jīng)濟(jì)管理技術(shù)手段為目標(biāo)。

（2）配套教材選擇。

“運(yùn)籌學(xué)”作為經(jīng)濟(jì)管理專業(yè)的核心課程，目前市面上流通的教材種類繁多、質(zhì)量參差不齊，如何選擇適合采礦工程專業(yè)的教材直接關(guān)系到后期整個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)的實(shí)施。盡管近年來部分高校已經(jīng)在逐步推廣采用專門面向工科學(xué)生的運(yùn)籌學(xué)教材但要做到與采礦工程專業(yè)的無縫對接依然難度較大。為此，本教研室以《新疆大學(xué)采礦工程專業(yè)培養(yǎng)大綱（2011年修訂）》提出的“寬采礦”人才培養(yǎng)模式為藍(lán)本，選取清華大學(xué)出版社《運(yùn)籌學(xué)教程》為教材，以學(xué)院教師承擔(dān)的科研項(xiàng)目為切入點(diǎn)，提煉運(yùn)籌學(xué)主要學(xué)科分支實(shí)際工程應(yīng)用，選取具有新疆特色的采礦工程案例編制成《礦業(yè)運(yùn)籌學(xué)講義（新疆大學(xué)版）》，作為對現(xiàn)行教材的主要補(bǔ)充。

（3）主講教師配備。

通常情況下，運(yùn)籌學(xué)主講教師由具有數(shù)理專業(yè)背景的教師擔(dān)任，盡管對于理論知識的講授比較清楚但由于采礦工程專業(yè)相關(guān)知識的匱乏，在教學(xué)過程中側(cè)重于基本理論的推導(dǎo)而忽視了運(yùn)籌學(xué)方法與礦業(yè)工程實(shí)踐之間的關(guān)聯(lián)性。對如何從礦山生產(chǎn)實(shí)際問題抽象出運(yùn)籌學(xué)問題缺少研究，特別是對于實(shí)際問題的求解以及對計(jì)算結(jié)果的解釋缺乏準(zhǔn)確地把控。同時(shí)由于主講教師的專業(yè)背景限制和個(gè)人研究方向的制約，對于運(yùn)籌學(xué)涉及的各類數(shù)學(xué)模型的把握也存在一定偏差。導(dǎo)致教學(xué)重點(diǎn)圍繞在線性規(guī)劃、目標(biāo)規(guī)劃、整數(shù)規(guī)劃、動(dòng)態(tài)規(guī)劃等傳統(tǒng)章節(jié)，對于直接與采礦工程息息相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃、存儲(chǔ)理論、圖與網(wǎng)絡(luò)分析、對策論等內(nèi)容講解不足，對學(xué)生畢業(yè)后從事相關(guān)專業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐活動(dòng)產(chǎn)生影響。為此，本教研室選擇具有經(jīng)濟(jì)學(xué)背景的專業(yè)教師擔(dān)任主講教師，采取案例教學(xué)的方式，最大限度實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)踐相結(jié)合。

（4）教學(xué)方式滯后。

目前運(yùn)籌學(xué)教學(xué)主要按照常規(guī)教材編排體系進(jìn)行講授，不能與專業(yè)課程實(shí)現(xiàn)有效對接。由于運(yùn)籌學(xué)開設(shè)時(shí)間為第5學(xué)期，與現(xiàn)行培養(yǎng)計(jì)劃中的“采礦學(xué)”、“礦井運(yùn)輸與提升”、“礦山壓力與

巖層控制”等專業(yè)核心課程在同一時(shí)段，能否將各個(gè)學(xué)科體系貫通，不僅關(guān)系學(xué)生對“運(yùn)籌學(xué)”課程本身的認(rèn)可，也直接影響到采礦工程專業(yè)學(xué)生對整個(gè)“大采礦”學(xué)科體系的準(zhǔn)確認(rèn)知和深入學(xué)習(xí)專業(yè)課程的積極性與主動(dòng)性。

尋找基礎(chǔ)理論與采礦工程專業(yè)的契合點(diǎn)是目前運(yùn)籌學(xué)教學(xué)的重點(diǎn)與難點(diǎn)。針對這一問題，新疆大學(xué)采礦工程教研室對現(xiàn)有的章節(jié)式教學(xué)體系進(jìn)行優(yōu)化，提出以主干課程為導(dǎo)向的模塊化教學(xué)方式，圖1為講義的模塊化教學(xué)體系構(gòu)建圖。

其中以主干課程為導(dǎo)向的模塊化教學(xué)體系指圍繞同期進(jìn)行的4門專業(yè)基礎(chǔ)課程，按照分析問題—抽象問題—模型建立—問題求解的系統(tǒng)過程，以“開拓設(shè)計(jì)”、“準(zhǔn)備設(shè)計(jì)”、“回采設(shè)計(jì)”為大類建立案例教學(xué)資源庫，以“采掘”、“運(yùn)輸”、“銷售”為小類提取教學(xué)案例，制定包括線性規(guī)劃、動(dòng)態(tài)規(guī)劃、網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃在內(nèi)的教學(xué)模塊，在各教學(xué)模塊實(shí)施過程中始終貫穿基本理論推導(dǎo)、計(jì)算機(jī)軟件求解、教學(xué)案例二次開發(fā)3個(gè)環(huán)節(jié)，使學(xué)生真正認(rèn)識到“運(yùn)籌學(xué)”作為專業(yè)基礎(chǔ)課程的重要性，同時(shí)也可以進(jìn)一步加強(qiáng)對其他專業(yè)課程的深入理解與掌握。

圖1 運(yùn)籌學(xué)課程模塊化教學(xué)體系構(gòu)建

通過采取模塊化教學(xué)方式，將各門專業(yè)課程教學(xué)環(huán)節(jié)打通，以解決相關(guān)工程實(shí)際問題為出發(fā)點(diǎn)，以專業(yè)工程案例為教學(xué)內(nèi)容，有效地拓寬了運(yùn)籌學(xué)教學(xué)內(nèi)容的深度和廣度，充分發(fā)揮運(yùn)籌學(xué)的紐帶作用，在“寬采礦”培養(yǎng)模式的整體框架下，實(shí)現(xiàn)各專業(yè)課程教學(xué)內(nèi)容上的大融合。

二、刺激控制學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)的作用

在準(zhǔn)確的學(xué)科定位、專業(yè)教材選取和主講教師等與教學(xué)環(huán)節(jié)息息相關(guān)的因素確定的基礎(chǔ)上，亟須對教學(xué)理念和教學(xué)模式進(jìn)行革新，有效地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性，以期從根本上改善現(xiàn)行課程學(xué)生學(xué)習(xí)積極性不高、解決實(shí)際問題能力不足的問題。為此，引入行為心理學(xué)研究方法，開展刺激控制教學(xué)模式改革。

刺激控制教學(xué)模式是建立在B F Skinner等[4]行為主義強(qiáng)化理論的基礎(chǔ)上，認(rèn)為環(huán)境中的任何一個(gè)能夠提高個(gè)體期望產(chǎn)生概率的事物都可以作為強(qiáng)化。

通常認(rèn)為學(xué)生從教學(xué)環(huán)境中接受刺激，刺激推動(dòng)感受器并轉(zhuǎn)變?yōu)樯窠?jīng)信息，而這個(gè)過程根據(jù)刺激的強(qiáng)弱和學(xué)生的選擇性感知而確定短時(shí)記憶能否進(jìn)入長時(shí)記憶并在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候有效的提取。即學(xué)生能否對課程表現(xiàn)出較強(qiáng)的求知欲繼而進(jìn)入自主學(xué)習(xí)的階段主要取決于學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)的強(qiáng)烈程度和外部刺激條件的強(qiáng)弱。

根據(jù)學(xué)生與教學(xué)環(huán)境刺激之間的相互作用關(guān)系，筆者基于教學(xué)效果反饋結(jié)果分析，將刺激控制教學(xué)模式按照學(xué)生對外部教學(xué)環(huán)境刺激產(chǎn)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)強(qiáng)弱差異劃分并統(tǒng)計(jì)出各自的持續(xù)時(shí)間。

由圖2可以看出，如何在教學(xué)計(jì)劃安排的時(shí)限內(nèi)盡可能早地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性并將動(dòng)機(jī)成型階段最大化的提前直接關(guān)系到教學(xué)效果的好壞。為說明刺激控制學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)的控制作用，從以下3個(gè)方面展開。

圖2 刺激控制學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)成型全過程時(shí)段劃分

1. 學(xué)習(xí)需要與培養(yǎng)目標(biāo)

學(xué)習(xí)需要表現(xiàn)為學(xué)習(xí)者主觀的學(xué)習(xí)愿望或意向，由于傳統(tǒng)教學(xué)過程中于缺乏對課程培養(yǎng)目標(biāo)的正確把控與積極導(dǎo)向，致使學(xué)生不能充分認(rèn)識到“運(yùn)籌學(xué)”與其他專業(yè)課程之間的聯(lián)系，低估了其作為專業(yè)基礎(chǔ)課程的重要地位和在實(shí)際工作中的作用，從而造成學(xué)生學(xué)習(xí)積極性不高、主動(dòng)性不夠的情況出現(xiàn)。

新疆大學(xué)在參照國內(nèi)礦業(yè)類高校培養(yǎng)大綱的基礎(chǔ)上做大幅度調(diào)整，將課程定位為培養(yǎng)具有統(tǒng)籌協(xié)調(diào)能力和系統(tǒng)觀念的復(fù)合型人才的專業(yè)核心課程，著重培養(yǎng)學(xué)生抽象思維和解決實(shí)際問題能力，摒棄了以往以掌握運(yùn)籌學(xué)基本理論為核心的培養(yǎng)目標(biāo)。以學(xué)生個(gè)人需求為導(dǎo)向，選取具有顯

著新疆特色的工程案例，讓學(xué)生真正體會(huì)到學(xué)科間的普遍聯(lián)系，認(rèn)識到運(yùn)籌學(xué)對個(gè)人專業(yè)發(fā)展的重要性，從而激發(fā)其學(xué)習(xí)熱情。

2. 學(xué)習(xí)期待與評價(jià)體系

學(xué)習(xí)期待是個(gè)體對學(xué)習(xí)活動(dòng)所要達(dá)到目標(biāo)的主觀估計(jì)，是學(xué)習(xí)目標(biāo)在人腦中的主觀形象。傳統(tǒng)的以理論講授、公式推導(dǎo)、手工計(jì)算為核心的教學(xué)方式很大程度上造成學(xué)生對“運(yùn)籌學(xué)”課程的畏懼感，無形中增加了學(xué)生學(xué)習(xí)的心理負(fù)擔(dān)。加強(qiáng)學(xué)生對包括LINGO、WinQSB軟件在內(nèi)的現(xiàn)代計(jì)算工具掌握對于提高學(xué)習(xí)期待、降低學(xué)習(xí)難度具有不可估量的作用。

合理的評價(jià)體系對于學(xué)習(xí)期待的作用是異常顯著的。當(dāng)學(xué)習(xí)需要初步形成，學(xué)習(xí)期待將自始至終貫穿在整個(gè)學(xué)習(xí)與教學(xué)活動(dòng)之中。

目前普遍采用的期末試卷考核制在很大程度上制約了學(xué)生學(xué)習(xí)期待的有效形成，缺乏對整個(gè)學(xué)習(xí)過程的監(jiān)控考核從另一方面弱化了個(gè)體的學(xué)習(xí)目標(biāo)。能否實(shí)現(xiàn)全過程的量化考核的關(guān)鍵在于評價(jià)體系的合理完善。為此，將平時(shí)成績劃分為四個(gè)項(xiàng)目（課堂、實(shí)驗(yàn)、創(chuàng)新、競賽），并給予每個(gè)項(xiàng)目賦予不同的權(quán)重，用以充分發(fā)揮學(xué)生的積極性與主觀能動(dòng)性。

表1 評價(jià)體系比重

3. 學(xué)習(xí)遷移與內(nèi)涵發(fā)展

奧蘇伯爾的“先行組織者”教學(xué)策略認(rèn)為如果不能為新的學(xué)習(xí)任務(wù)提供觀念上的固著點(diǎn)，增加新舊知識之間的可辨別性，則不能有效地促進(jìn)學(xué)習(xí)遷移。單純的以課程學(xué)習(xí)的結(jié)束作為課程學(xué)習(xí)的終點(diǎn)顯然與課程設(shè)置的初衷相背離。

學(xué)習(xí)遷移的最高境界就是各學(xué)科間知識的相互貫通，消除專業(yè)課程之間的壁壘，更進(jìn)一步的推動(dòng)整個(gè)知識網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建。對于“運(yùn)籌學(xué)”課程改革而言，就是以模塊化教學(xué)為核心，選取同期進(jìn)行的專業(yè)課程中涉及的實(shí)際問題或工程應(yīng)用作為教學(xué)案例，通過采用運(yùn)籌學(xué)的思維方法和相關(guān)理論進(jìn)行模型建立、計(jì)算求解、結(jié)果分析等完整過程，最終找到最優(yōu)決策方案。不斷嘗試?yán)矛F(xiàn)有知識儲(chǔ)備解決未知問題，繼而增加學(xué)生在整個(gè)學(xué)習(xí)過程中的自我認(rèn)同感和自豪感，從而有效地促進(jìn)其進(jìn)一步投入新知識的學(xué)習(xí)掌握之中。

三、刺激控制教學(xué)模式的實(shí)施

本文以新疆大學(xué)采礦工程專業(yè)2011級4個(gè)采礦工程專業(yè)班級為測試對象，測試周期為2013年9月至2014年1月，其中11-1,11-3班為測試樣本（刺激控制教學(xué)模式），10-2,10-4班為對比樣本（傳統(tǒng)教學(xué)模式），通過控制變量的方法探索刺激控制教學(xué)模式下工科學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)的激發(fā)與持續(xù)強(qiáng)化。

1.呈現(xiàn)期望行為的刺激線索分類

結(jié)合目前教學(xué)環(huán)節(jié)中普遍存在的問題，首要解決的問題是尋找學(xué)生呈現(xiàn)期望行為的刺激線索。按照歸因理論，可以將影響學(xué)生期望行為產(chǎn)生的刺激線索劃分為3大類（穩(wěn)定的、可控的、內(nèi)部的），主要涉及課堂環(huán)境、教學(xué)媒介、教學(xué)方法、學(xué)習(xí)環(huán)境、能力高低、外界環(huán)境6個(gè)方面，如表2所示。

表2 呈現(xiàn)期望行為的刺激線索分類

其中學(xué)習(xí)環(huán)境、能力高低、外部環(huán)境3個(gè)直接影響期望行為產(chǎn)生的刺激線索在傳統(tǒng)教學(xué)模式和刺激控制教學(xué)模式下是趨于一致的。其中存在顯著差異的主要體現(xiàn)在課堂環(huán)境、教學(xué)媒介和教學(xué)方法3個(gè)方面。

（1）課堂環(huán)境。

課堂環(huán)境主要包括教學(xué)地點(diǎn)選擇和教學(xué)時(shí)間編排。根據(jù)實(shí)際教學(xué)安排將測試班級和對比班級分別安排在普通多媒體教室和數(shù)值計(jì)算中心（機(jī)房）并告知課程學(xué)習(xí)內(nèi)容結(jié)束后可以進(jìn)行自主的討論與上機(jī)實(shí)踐檢驗(yàn)。結(jié)果顯示在數(shù)值計(jì)算中心上課的學(xué)生普遍能夠較好地接受知識，且注意力集中時(shí)間明顯長于在普通多媒體教室。盡管后者也

可以開展一定量的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，但總體效果不如前者。分析原因主要在于學(xué)生普遍喜歡較為寬松的課堂環(huán)境而不是中規(guī)中矩的課堂講授，更傾向于自己動(dòng)手檢驗(yàn)結(jié)果而不是任課教師的演示。從教學(xué)時(shí)間編排上而言，學(xué)生注意力集中持續(xù)時(shí)間在上午3～4節(jié)課最長，下午5～6節(jié)學(xué)習(xí)效果最差。

（2）教學(xué)媒介。

教學(xué)媒介主要涉及包括板書、問答在內(nèi)的傳統(tǒng)教學(xué)手段和現(xiàn)代多媒體教學(xué)手段。傳統(tǒng)的教學(xué)方法基本上以課堂講授配合板書為主，雖然在課程的條理性和清晰度方面占據(jù)優(yōu)勢，但對于復(fù)雜問題特別是工程性較強(qiáng)的問題時(shí)明顯不足。多媒體教學(xué)手段可以在較短的時(shí)間內(nèi)展示較多的教學(xué)內(nèi)容，但學(xué)生對具體推演過程的掌握顯得有些吃力。由于實(shí)施模塊化教學(xué)之后，更加強(qiáng)調(diào)各課程之間的關(guān)聯(lián)性，故在大力推廣多媒體輔助教學(xué)的基礎(chǔ)上，鼓勵(lì)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)內(nèi)容建立與之相對應(yīng)的數(shù)學(xué)模型或者采用其他動(dòng)畫制作方式將實(shí)際工程案例做簡單復(fù)原，增加實(shí)際案例的立體性和可操作性。

（3）教學(xué)方法。

常用的教學(xué)方法主要包括課堂講授法、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)法和自學(xué)指導(dǎo)法，根據(jù)對2011級采礦工程專業(yè)131名學(xué)生的問卷調(diào)查結(jié)果分析，不同的學(xué)習(xí)階段學(xué)生對不同的教學(xué)方法的接受程度是有所變化的，在課程開始初期學(xué)生更傾向于課堂講授法，隨著課堂教學(xué)計(jì)劃的推進(jìn)和學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)的不斷強(qiáng)化，其他的教學(xué)方法也逐步得到認(rèn)可，與國外相關(guān)研究結(jié)果差異性主要表現(xiàn)在自學(xué)指導(dǎo)法所占權(quán)重較低，主要原因在于學(xué)生缺少自主學(xué)習(xí)的信心和學(xué)習(xí)的需求不足。

2.安排期望行為的效果建立

在準(zhǔn)確探求呈現(xiàn)期望行為的刺激線索的基礎(chǔ)上，需要考慮安排期望行為的效果建立。以實(shí)驗(yàn)課程環(huán)節(jié)為例，主要指在實(shí)驗(yàn)課程開設(shè)初期給學(xué)生預(yù)先設(shè)定完整的實(shí)驗(yàn)任務(wù)和課程評價(jià)體系。

在優(yōu)選實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容和優(yōu)化教學(xué)大綱設(shè)計(jì)方面做進(jìn)一步改善，讓學(xué)生清楚地掌控自己學(xué)習(xí)的重心，更加強(qiáng)調(diào)動(dòng)手實(shí)踐能力的教學(xué)導(dǎo)向?qū)⒃谝欢ǔ潭壬霞ぐl(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。為進(jìn)一步敦促學(xué)生養(yǎng)成自我學(xué)習(xí)的良好習(xí)慣，充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)課程在培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立意識和學(xué)習(xí)主動(dòng)性方面的優(yōu)勢，以全國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽組隊(duì)模式為參照，以班級為單位，3名學(xué)生自由組隊(duì)形成學(xué)習(xí)小組，在每個(gè)版塊學(xué)習(xí)完成之后布置相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)任務(wù)，提交涵蓋問題分析、模型建立、軟件求解、數(shù)據(jù)分析在內(nèi)的實(shí)驗(yàn)報(bào)告，并按照既定的評價(jià)體系進(jìn)行考核。

同時(shí)，為進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生的積極性，設(shè)定以周為單位，給予每個(gè)小組15～20分鐘時(shí)間進(jìn)行現(xiàn)場匯報(bào)，內(nèi)容涵蓋軟件學(xué)習(xí)、案例開發(fā)、方法探討等方面，在一定程度上通過上臺(tái)演講的方式提高個(gè)人的自我認(rèn)同感和自信心，作為反饋機(jī)制，不斷增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)需要與學(xué)習(xí)期待，以便更好地投入到后期的學(xué)習(xí)中去。

3.減少期望行為實(shí)現(xiàn)難度

通過初步的期望行為的效果建立，基本上可以讓學(xué)生認(rèn)識到學(xué)習(xí)本門課程的重要性和實(shí)用性，為進(jìn)一步推進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性的激發(fā)與維持，必須減少期望行為的實(shí)現(xiàn)難度。

具體表現(xiàn)為在安排實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和分組討論的初期，對相關(guān)的輔助性知識進(jìn)行適當(dāng)?shù)难a(bǔ)充和講解，同時(shí)根據(jù)各個(gè)小組的以往表現(xiàn)，布置與其能力相適應(yīng)的任務(wù)，避免了傳統(tǒng)的因?yàn)橹R層次結(jié)構(gòu)差異較大而產(chǎn)生的部分學(xué)生厭學(xué)甚至放棄心理。控制合理的教學(xué)進(jìn)度和難度是保證學(xué)習(xí)興趣的基本前提，為此實(shí)驗(yàn)課程方面允許學(xué)生互相指導(dǎo)學(xué)習(xí)，但是保證考核過程中的公平公正，以學(xué)生自身知識掌握為目標(biāo)，避免了傳統(tǒng)的“一刀切”評價(jià)模式，在最后一次實(shí)驗(yàn)課結(jié)束之前，允許學(xué)生根據(jù)自己對知識的掌握程度在試題庫范圍內(nèi)參加多次考核。

4.消除非期望行為的刺激線索與效果建立

在課程改革初期，特別是讓學(xué)生將自己的研究成果做集中匯報(bào)的時(shí)候，個(gè)別同學(xué)表現(xiàn)出明顯的漠視甚至冷嘲熱諷，在很大程度上挫傷了演講學(xué)生的積極性，針對這一問題，及時(shí)進(jìn)行制止，同時(shí)給予演講學(xué)生相應(yīng)的鼓勵(lì)，經(jīng)過3周的堅(jiān)持，后面學(xué)生準(zhǔn)備的材料和演講效果均有顯著的增加，實(shí)現(xiàn)學(xué)期末每名學(xué)生均有獨(dú)自上臺(tái)演講或準(zhǔn)備演講材料的經(jīng)歷，不僅在本門課程的學(xué)習(xí)過程中取得較大的收獲，同時(shí)也增加了對專業(yè)的認(rèn)同，促進(jìn)了自我能力的提高。

除此之外，對影響學(xué)習(xí)效果的可控因素（學(xué)習(xí)環(huán)境和外部環(huán)境）特別是課堂學(xué)習(xí)環(huán)境方面做有效的限制，在上課之前要求所有學(xué)生關(guān)閉手機(jī)及其他移動(dòng)設(shè)備，在每節(jié)課程中間留設(shè)10～15分鐘的隨堂練習(xí)時(shí)間以及上課前5分鐘的課程復(fù)習(xí)。另一方面，對學(xué)生課后學(xué)習(xí)環(huán)境做積極有效的引導(dǎo)，

包括作業(yè)布置以小組為單位，從題庫中隨機(jī)抽題，不僅可以豐富學(xué)生知識面的廣度，也可以有效地杜絕作業(yè)過程中的抄襲，減少非期望行為產(chǎn)生的刺激線索。

四、刺激控制教學(xué)模式教學(xué)效果評價(jià)

為進(jìn)一步探索刺激控制教學(xué)模式在運(yùn)籌學(xué)改革中的實(shí)際效果，在2012級采礦工程3個(gè)班級中繼續(xù)開展刺激控制教學(xué)模式改革，結(jié)果表明測試班級學(xué)生平均成績明顯高于采用傳統(tǒng)教學(xué)方法的班級，且全學(xué)年課堂出勤率也處于較高水平，如表3所示。此外，更多的學(xué)生投入課外學(xué)術(shù)活動(dòng)，分別獲得全國大學(xué)生電工杯數(shù)學(xué)建模競賽獲得三等獎(jiǎng)1項(xiàng)，全國大學(xué)生采礦工程專業(yè)學(xué)生實(shí)踐作品大賽獲一、二、三等獎(jiǎng)各1項(xiàng)，挑戰(zhàn)杯創(chuàng)業(yè)計(jì)劃大賽優(yōu)秀獎(jiǎng)1項(xiàng)。

五、結(jié)論

為充分發(fā)揮運(yùn)籌學(xué)作為采礦工程專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課程在人才培養(yǎng)體系中的重要作用，新疆大學(xué)采礦工程系以“寬采礦”專業(yè)人才培養(yǎng)方案為藍(lán)本，積極推進(jìn)刺激控制教學(xué)模式下的“運(yùn)籌學(xué)”課程改革，有效地改善了傳統(tǒng)課程教學(xué)中存在的包括學(xué)生學(xué)習(xí)積極性不高，學(xué)習(xí)效用不明顯在內(nèi)的諸多問題，有效地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性，取得了較好的教學(xué)效果。本文提出的刺激控制教學(xué)模式改革亦可以為其他工科專業(yè)經(jīng)濟(jì)管理類課程提供參考。

表3 教學(xué)效果評價(jià)

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G642

A

1006-9372（2016）03-0022-06

2015-11-10。

新疆維吾爾自治區(qū)教育廳高校科研計(jì)劃（XJEDU2014S011）；新疆大學(xué)21世紀(jì)高等教育教學(xué)改革工程四期項(xiàng)目(XJU2015JGY65)；新疆大學(xué)地質(zhì)與礦業(yè)工程學(xué)院院級教學(xué)改革工程項(xiàng)目（DK2015JG01）；地質(zhì)與釆礦工程自治區(qū)級實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心建設(shè)項(xiàng)目資助（新教財(cái)[2012]254號文件）；國家大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練計(jì)劃（201510755071）。

趙紅超，男，講師，主要從事巷道圍巖穩(wěn)定機(jī)理與支護(hù)技術(shù)的教學(xué)和研究工作。

投稿網(wǎng)址： www.chinageoeducation.net.cn 聯(lián)系郵箱：bjb3162@cugb.edu.cn

趙紅超，劉洪林，馮金枝，等.刺激控制教學(xué)模式下的工科學(xué)生“運(yùn)籌學(xué)”課程改革[J].中國地質(zhì)教育，2016，25（3）：22-27.

Title: Exploration of Teaching Method Reform on Course of Operation System in Engineering Based on the Stimulate Motivation Model

Author(s): ZHAO Hong-chao, LIU Hong-lin, FENG J in-zhi,ZHANG Xiao-lei, ZHAO Ya-hong