運籌學課程思政教學改革探討

周曉君　王雅琳

摘? 要：運籌學在工農業(yè)生產、經濟管理、工程技術、國防安全等領域有著廣泛的應用，是自動化類專業(yè)的核心課程。文章從人生觀與價值觀的塑造、世界觀與方法論的改造、創(chuàng)新精神與批評性思維的培養(yǎng)，以及實踐動手能力的訓練四個方面挖掘運籌學課程中蘊含的思政元素，將顯性專業(yè)知識傳授與隱性價值引領相結合，提煉出8個運籌學課程思政教學案例，并在運籌學課程思政的頂層設計、教學內容設計、教學方法改革、教學效果評價等方面進行了初步探討。

關鍵詞：運籌學;課程思政;教學改革;教學案例

中圖分類號：G416? ? ?文獻標識碼：A? ? ?文章編號：1673-7164（2022）21-0155-06

在高校課程思政建設上，黨中央、國務院、教育部等部門高度重視，做出了整體設計和全面部署，出臺了多個文件。2016年12月，習近平總書記在全國高校思想政治工作會議上強調要堅持把立德樹人作為中心環(huán)節(jié)，把思想政治工作貫穿教育教學全過程，實現全程育人、全方位育人。2019年8月，中共中央辦公廳、國務院辦公廳印發(fā)《關于深化新時代學校思想政治理論課改革創(chuàng)新的若干意見》，要求“建成一批課程思政示范高校，推出一批課程思政示范課程，選樹一批課程思政教學名師和團隊，建設一批高校課程思政教學研究示范中心”。2020年5月，教育部印發(fā)《高等學校課程思政建設指導綱要》，指出要把思想政治教育貫穿人才培養(yǎng)體系，全面推進高校課程思政建設，發(fā)揮好每門課程的育人作用，提高高校人才培養(yǎng)質量。

為了貫徹落實黨中央和國務院等出臺的文件精神，2020年9月10日教師節(jié)當天，中南大學自動化學院第一個召開了“中南大學自動化類專業(yè)全面實施課程思政教學模式啟動儀式”，標志著自動化類專業(yè)課程思政教學模式的正式實施?！度嗣袢請蟆?、新湖南客戶端、鳳凰新聞、紅網等新聞媒體對此活動進行了報道，產生了廣泛積極的社會反響。

運籌學是20世紀30年代初發(fā)展起來的一門新興學科，它主要應用定量分析的方法，研究現實系統(tǒng)的運行規(guī)律，從而提出具有共性、典型意義的優(yōu)化模型。尋求模型的解決方法，最終形成決策方案，為管理人員在決策時提供科學依據，在工農業(yè)生產、經濟管理、工程技術、國防安全、自然科學等領域有著廣泛的應用，是自動化類專業(yè)的核心課程。

本文對照已出臺文件，設計了運籌學課程思政教學案例，并在運籌學課程思政的頂層設計、教學內容設計、教學方法改革、教學效果評價等方面進行了初步探討。

一、運籌學課程思政研究現狀

黨的十八大報告中指出，“教育是民族振興和社會進步的基石”，要“全面貫徹黨的教育方針，堅持教育為社會主義現代化建設服務、為人民服務，把立德樹人作為教育的根本任務”。高校教師在教學過程中容易忽視思政教育，因此需要探索在課程中融入思政元素，在專業(yè)顯性知識傳授中實現隱性價值引領，圍繞堅定學生理想信念，以愛黨、愛國、愛社會主義、愛人民、愛集體為主線，圍繞政治認同、家國情懷、文化素養(yǎng)、憲法法治意識、道德修養(yǎng)等重點優(yōu)化課程思政內容供給，系統(tǒng)地進行中國特色社會主義和中國夢教育、社會主義核心價值觀教育、法治教育、勞動教育、心理健康教育、中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化教育。

為實現運籌學教學過程中知識傳授和價值引領、顯性教育和隱性教育、實踐探索和理論研究以及統(tǒng)籌推進和分類施策的高度融合。我國各高校在運籌學的教學過程中積極融入思政元素，對教學目標、教學內容和教學方法等進行改革與實踐探索。

在教學目標設計方面，王茜、宋作玲等從運籌學基本概念及原理的掌握、基本方法的應用和價值觀引導等角度制定教學目標，構建出了知識獲取、能力培養(yǎng)和價值塑造“三位一體”的目標體系，從而達到“潤物細無聲”的全方位育人效果[1-2]。

在教學內容改革方面，王穎、田鈞方、馬滿好、宋曉東等深入挖掘運籌學課程內容的思政元素及蘊含的價值理念，并將其與課程內容深度融合凝練成“思政案例”貫穿于課程教學全過程，開展學生的人生觀和價值觀教育，增強文化自信，感知時代特征脈搏，同時也增加了課程的人文魅力[3-6]。

在教學方法實踐方面，高琴、李志猛、盧厚清等通過分析新課改背景下現有的運籌學教學模式的不足，針對學生專業(yè)實踐能力不足和運籌學課程教學方法單一枯燥等問題，提出了諸如以問題為導向教學、啟發(fā)式教學、“線上線下”教學手段集成教學等方法，激發(fā)學生學習運籌學知識的積極性，鍛煉學生的運籌學思維，全面提升課程教學效果[7-9]。

二、運籌學思政課程的頂層設計

（一）教學目標確定

有效的教學目標應該指向學生的學習結果，目標的表述應能反映學習結果的類型和層次，與具體的教學內容相對應，并且應該是可測量的。目前大家普遍認同的是20世紀50年代美國著名心理學家布魯姆提出的教學目標分類法。他將教育目標分為認知、情感和動作技能三個領域，就三個領域的教學行為又逐層分析，形成了不同的學習水平，使教學結果更易清楚鑒別和準確測量。本文將按照布魯姆教學目標分類法對運籌學課程思政的教學目標進行分層確定。

在認知領域，運籌學的教學重點是使學生掌握經典的運籌學數學模型（包括線性規(guī)劃、目標規(guī)劃、整數規(guī)劃、動態(tài)規(guī)劃等），領會運籌學的思想和熟悉常見的最優(yōu)化方法（包括單純性法、對偶單純形法、分支定界法、割平面法、匈牙利法、遞歸法等），為后續(xù)“自動控制原理”“機器學習”等課程學習打下基礎。

在情感領域，一方面，在“運籌學”教學過程中積極傳播中華民族優(yōu)秀文化，幫助學生樹立正確的人生觀和價值觀，加強學生的思想政治引領，培育與踐行社會主義核心價值觀;另一方面，引導學生自覺遵循與科學貫徹辯證唯物主義和歷史唯物主義。

在動作技能領域，通過運籌學課程思政教學案例，激發(fā)學生學習的積極性和主動性，培育學生的創(chuàng)新精神與批判性思維，加強學生實踐動手能力的訓練，熟悉常見最優(yōu)化軟件（比如Matlab、Excel、LINGO等）的使用，提升學生發(fā)現問題、分析問題、解決問題的能力。

（二）教學內容設計

為了達到上述教學目標，根據專業(yè)特征和知識結構的要求，主要講授“運籌學”的重要組成部分，包括線性規(guī)劃與單純形法、對偶理論與靈敏度分析、運輸問題和表上作業(yè)法、目標規(guī)劃、整數規(guī)劃、動態(tài)規(guī)劃等，如表1所示。同時針對運籌學教學的特點，挖掘和提煉教學過程中所蘊含的思政元素，通過運籌學課程思政案例講解，將價值塑造、能力培養(yǎng)和知識傳授有機融合，貫穿于教學的各個環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學生的愛國主義精神與承擔民族偉大復興的使命感，引導學生樹立正確的世界觀、人生觀和價值觀。進一步地將MATLAB等軟件應用到運籌學的實踐教學中，提高學生的實踐動手能力。

三、運籌學教學方法改革與教學效果評價

（一）教學方法改革

在運籌學課程思政教學建設過程中，采用以問題為導向的教學方法（Problem-based Learning，PBL），以成果為導向的教學方法（Outcome-based Education，OBE）以及案例教學與實踐教學多措并舉等多種方式，對教學方法進行改革。

1. 以問題為導向的教學方法

以問題為導向的教學方法是一種以學生為中心的教學方法，其由美國Barrows教授于1969 年首次提出，目前已成為國際上較流行的一種教學方法。通過融入思政案例，將運籌學知識的學習設置到有意義的問題情景中，引導學生通過自主探索與合作來分析問題并對問題進行建模與求解，形成運用運籌學知識解決實際問題的能力。這不僅能夠促進學生不斷思考，充分發(fā)揮學生的主體作用，還有助于培養(yǎng)學生的自學能力、綜合分析能力及創(chuàng)新意識，實現“學會”向“會學”的轉化。

2. 以成果為導向的教學方法

以成果為導向的教學方法也稱為結果導向教育或產出導向教育。OBE由美國學者Spady于1981年提出后，被認為是追求教育教學卓越的正確方法，迅速獲得了廣泛重視和應用。Spady在其著作中指出，成果導向教育的目標不在于學生的成績，而在于學習過程結束后學生真正擁有的能力。因此，在運籌學教學過程中，應以學生的預期能力獲得為導向，反向設計教學內容，將教學的重點聚焦于提升學生發(fā)現問題、分析問題、解決問題的能力。通過交流互動、隨堂檢測、課后習題等形式獲得反饋信息，以此來評估學生對知識的掌握情況及運用運籌學知識解決實際問題的能力，并及時調整教學內容與方法，提高教學質量。

3. 案例教學與實踐教學多措并舉

案例的設計和選擇建立在實現運籌學課程教學目標的基礎上，針對運籌學教學的特點，挖掘和提煉教學過程中所蘊含的思政元素，通過思政案例講解，激發(fā)學生的學習興趣，引發(fā)學生的知識共鳴、情感共鳴和價值共鳴。同時，設計與案例相關的實踐任務，引導學生將理論知識應用于實踐，提升學生對常見最優(yōu)化軟件（比如Matlae、Excel，LINGO等）的熟練掌握程度及其思維能力、創(chuàng)新能力和解決實際問題的能力。合理的實踐任務不僅有助于激活學生已有的知識結構和認知圖式，還可以幫助學生不斷探索和吸收新知識，從而實現自身知識體系的構建與重組。

（二）教學效果評價

教學評價是教學的關鍵環(huán)節(jié)之一，以教學目標為依據，對教學過程及結果進行價值判斷并為教學決策服務。合理全面的教學效果評價方法不僅有助于教師了解教學過程的成效和缺陷，還能監(jiān)督、強化和激勵學生學習。

運籌學教學效果評價是一項系統(tǒng)性工作，包括評價標準的制定、評價信息的獲取以及對評價結果的分析應用等。本著定性評價與定量評價相結合、描述性評價與區(qū)分性評價相結合、過程評價與結果評價相結合的原則，本研究制定了一系列運籌學思政教學效果評價標準，主要包括對教師教學過程的評價和對學生學習效果的評價。對教師教學過程的評價主要來源于同行評價、學生意見反饋以及學生的考核成績等。對學生學習效果的評價則從學生對知識與技能的理解和掌握以及其情感與態(tài)度的形成和發(fā)展兩方面進行。

根據上述評價標準，本研究通過搭建教學效果監(jiān)測體系、創(chuàng)建學生意見反饋網等途徑獲取運籌學思政教學效果評價信息，具體實施內容如下所示：

1. 搭建教學效果監(jiān)測體系

（1）為每個學生建立學習檔案袋，關注學生縱向發(fā)展;

（2）定期舉行網上測評和課堂考核，分析學生測評結果;

（3）利用期中教學檢查，聽取同行評議。

2. 創(chuàng)建學生意見反饋網

（1）利用中南大學可視化平臺，建立運籌學課程網站，動態(tài)跟蹤學生意見;

（2）通過QQ、郵件等及時解答學生問題;

（3）通過休息日或者課余時間進行座談，了解學生訴求與近期學習情況;

（4）通過匿名問卷調查了解學生的建議與學習過程中遇到的難題。

3. 開展教學研究

（1）聘請校外專家講學，兼收并蓄、取長補短;

（2）積極主動參加校外交流、參訪;

（3）利用各種會議、講壇等了解相關前沿信息。

教學效果評價的最終目的是運用評價結果進行反饋調節(jié)，一方面，應用評價結果可幫助教師了解與分析學生學習情況并調整教學內容和方法，從而提升思政教育能力;另一方面，學生可通過評價結果獲得矯正性信息，調整學習態(tài)度，強化已經習得的知識和技能。

四、運籌學課程思政教學案例

為了達成教學目標，實現顯性知識傳授與隱性價值灌輸，本研究從人生觀與價值觀塑造、世界觀與方法論改造、創(chuàng)新精神與批評性思維培養(yǎng)以及實踐動手能力訓練四個方面挖掘運籌學專業(yè)知識中蘊含的課程思政元素，并將其潛移默化地融入課程教學過程。

（一）人生觀與價值觀塑造

在講授緒論部分中國運籌學的起源時，結合“錢學森和許國志兩位先生，取得博士學位并在美國有一份安穩(wěn)工作，看到新中國成立后，懷著一腔報國之志，義無反顧地放棄海外優(yōu)渥待遇，沖破重重阻力，投入祖國懷抱，致力于新中國的科技事業(yè)建設”的事跡。培養(yǎng)學生學習以錢學森、許國志為代表的老一輩科學家的愛國精神，繼承和發(fā)揚老一輩科學家的優(yōu)秀品德。在講授中國運籌學的發(fā)展時，結合20世紀50年代至70年代中國學者研究“打麥場的選址問題”“中國郵路問題”模型以及華羅庚先生親自率領小分隊到農村、工廠講解基本的優(yōu)化技術和統(tǒng)籌方法，使之用于日常的生產和生活中，極大地推動了運籌學在中國的普及和發(fā)展的故事，號召學生推動科技事業(yè)發(fā)展要“堅持面向國民經濟主戰(zhàn)場”，要“把論文寫在祖國的大地上”。

在講授運籌學的模型時，以新冠肺炎疫情為切入點，一方面，通過某地新型冠狀病毒肺炎累計確診病例預測，闡述運籌學的建模方法、科學防控的必要性、科學家在疫情防控中的重要性，激發(fā)大家學習運籌學的興趣。另一方面，對比中國與以美國為代表的西方資本主義國家在面對這場突如其來、史無前例的災難時表現出的強烈反差：在以習近平同志為核心的中國共產黨的領導下，中國率先打響了抗擊疫情的阻擊戰(zhàn)，使疫情得到迅速控制，感染率和病死率保持低水平，并有序復工復產，疫情防控取得了重大戰(zhàn)略性成果;而以美國為代表的資本主義國家則對疫情防控采取消極態(tài)度，實行“群體免疫”手段或徹底放棄，造成疫情迅速蔓延，導致確診人數、死亡人數均居高不下，對全球安全構成巨大威脅，讓學生認識到中國特色社會主義制度的優(yōu)越性，增強制度自信，以制度自信保證道路自信、理論自信和文化自信。

（二）世界觀與方法論的改造

在講授線性規(guī)劃的對偶理論時，以《道德經》的“曲則全，枉則直;洼則盈，敝則新;少則得，多則惑。是以圣人抱一為天下式。不自見，故明;不自是，故彰;不自伐，故有功;不自矜，故長”中體現的相生相克、正反轉化、物極必反、以曲化直的道理教導學生不能用孤立、靜止的眼光看待事物，而要用辯證發(fā)展的眼光看待事物。以原始問題是最小化問題、對偶問題為最大化問題為例，最小化問題和最大化問題是一對矛盾，最小化問題的可行解為最大化問題提供上界，最大化問題的可行解為最小化問題提供下界，當最小化問題某個可行解對應的目標函數值等于最大化問題某個可行解對應的目標函數值時，則原始問題和對偶問題同時達到最優(yōu)解，闡述矛盾的對立和統(tǒng)一。

在講授靈敏度分析的內容時，引導學生仔細思考，在線性規(guī)劃問題中，當數據中有一個或幾個發(fā)生變化時，已求得的線性規(guī)劃問題最優(yōu)解會有什么變化;或者這些數據在什么范圍內變化時，已求得的線性規(guī)劃問題最優(yōu)解不變，正是靈敏度分析所要討論的問題，這體現了量變和質變的辯證關系以及哲學原理。讓學生清楚認識到“千里之堤，潰于蟻穴”，要堅持適度原則，一旦突破了底線，就會造成嚴重的后果;“不積跬步無以至千里”，要不失時機地促成飛躍，重視量的積累。

（三）創(chuàng)新精神與批判性思維的培養(yǎng)

在講授動態(tài)規(guī)劃時，結合數學家安德魯·懷爾斯沒有一味沿著前人的軌跡，而是將人們三百年都沒有答案的費馬大定理通過橢圓曲線和模形式重新進行數學表述，而這正好是其擅長的兩個領域，通過證明谷山-志村猜想來間接證明費馬猜想，最終在批判性地修正了公開證明過程中的錯誤后，徹底證明了費馬大定理的事跡。培養(yǎng)學生不拘泥于表象和權威，不人云亦云的批判性思維，并且抱持不破不立的態(tài)度，努力研究事物的本質，積極挖掘事物間的聯系，不斷改進、變革現有的熟悉方法去探索未知的事物，解決未知的問題。

動態(tài)規(guī)劃是運籌學的一個重要分支，是解決多階段決策過程最優(yōu)化的一種數量化方法，它通過引入階段、狀態(tài)及狀態(tài)轉移等概念，通過“作為整個過程的最有策略應具有這樣的性質，即無論過去的狀態(tài)和決策如何，對于前面的決策所形成的形態(tài)而言，余下的諸決策必須構成最有策略”的最優(yōu)化原理，可以把一個n維的決策問題轉化為n個一維的最優(yōu)化問題，這兩種問題具有不同的性質。由此可知，面對不斷變化的問題和領域，沒有一成不變的方法，沒有坐享其成的道理，只有不斷地批判繼承現有的理論方法，不斷培養(yǎng)創(chuàng)新性精神，另辟蹊徑，方能化被動為主動，一步一個腳印，找到正確的方向和道路。

（四）實踐動手能力的訓練

實踐的觀點是馬克思主義哲學的核心觀點。馬克思主義認為，全部社會生活在本質上是實踐的，而實踐的主體是具有一定思想認識的人。一方面，人的正確思想從實踐中來，實踐決定認識，是認識的源泉、動力、目的和歸宿，同時也是檢驗認識正確與否的唯一標準;另一方面，認識對實踐具有反作用，正確的認識推動正確的實踐，錯誤的認識導致錯誤的實踐。這就是實踐與認識的辯證關系，也是馬克思主義哲學的一個基本原理。

學習理論知識不是為了學習而學習，而是為了解決實際問題。運籌學課程不是空洞的紙張和文字，而是完全源于生活，根植于實際問題的解決，隨著數學的誕生而發(fā)展壯大的生動學科。古人云：“知其然，知其所以然。”之所以先講授運籌學的起源和發(fā)展，其實是給學生展現人類社會的發(fā)展與進步和運籌學發(fā)揮的積極作用，因此為了適應時代的趨勢，一定要把運籌學當作一門必備技能來學懂學會。運籌學課程通過大量生動豐富的案例以及有針對性的習題來充分訓練學生的實踐動手能力。同時力求與時俱進，不僅僅只在紙上演算，也鼓勵學生積極運用計算機這一先進生產力工具，通過Matlab、LINGO等專業(yè)科學計算軟件來快速、準確求解一系列運籌學問題，這樣既拓寬了學生的視野，強化了學生的實踐能力，鞏固了學生的知識體系，又達到了知行合一、寓教于樂的教學目的。

五、結語

為實現自動化類專業(yè)課程思政教學模式，可以嘗試在運籌學的教學過程中積極融入思政元素，對教學目標、教學內容和教學方法等進行改革與實踐探索。從人生觀與價值觀的塑造、世界觀與方法論的改造、創(chuàng)新精神與批評性思維的培養(yǎng)以及實踐動手能力的訓練四個方面挖掘運籌學專業(yè)知識中蘊含的課程思政元素，潛移默化地融入課程教學過程中，幫助學生塑造正確的人生觀和價值觀，加強學生的思想政治引領，培育與踐行社會主義核心價值觀，引導學生自覺遵循與科學貫徹辯證唯物主義和歷史唯物主義。

參考文獻：

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[9] 盧厚清，劉華麗，屠義強，等. 基于課程思政的“軍事運籌學”教學改革[J]. 高等教學研究學報，2021，44（01）：81-85.

（責任編輯：莫唯然）

基金項目：湖南省研究生優(yōu)質課程項目“運籌學理論及其應用”;中南大學研究生課程思政建設項目“運籌學理論及其應用”課程思政研究（項目編號：2020YJSKSB26）。

作者簡介：周曉君（1986—），男，博士，中南大學自動化學院教授， 研究方向為復雜工業(yè)過程建模與優(yōu)化控制、智能優(yōu)化方法及其應用;王雅琳（1973—），女，博士，中南大學自動化學院教授， 研究方向為復雜工業(yè)過程建模、優(yōu)化與控制。