PBGS在“運籌學”教學中的應用研究

張美玲，趙有益，薛自學，劉 文

(甘肅農(nóng)業(yè)大學 理學院，甘肅 蘭州 730070)

PBGS在“運籌學”教學中的應用研究

張美玲，趙有益，薛自學，劉 文

(甘肅農(nóng)業(yè)大學 理學院，甘肅 蘭州 730070)

“運籌學”是農(nóng)林院校應用統(tǒng)計、經(jīng)濟管理類專業(yè)的重要課程之一，具有綜合性、實踐性和應用性等特點。針對目前“運籌學”教學過于注重理論講授的現(xiàn)狀，為加強學生實踐水平，將“基于項目的團隊學習(PBGS)”應用于甘肅農(nóng)業(yè)大學的“運籌學”教學中。具體操作是，授課教師根據(jù)“運籌學”課程的基本理論、學科前沿及學科發(fā)展熱點，按照理論與實踐相結(jié)合的教學理念，設(shè)計項目案例；學生以團隊的形式完成項目。應用結(jié)果表明， PBGS教學法在“運籌學”教學中有效調(diào)動了學生的內(nèi)在學習動機和學習積極性，加強了學生的團隊協(xié)作精神，提高了學生的動手和實踐操作能力。

基于項目的團隊學習( PBGS)；運籌學； 團隊學習；教學模式；效果

DOI號：10.13320/j.cnki.jauhe.2017.0036

“運籌學”是農(nóng)業(yè)院校應用統(tǒng)計學專業(yè)的一門專業(yè)必修課，同時也是農(nóng)林經(jīng)濟管理、土地管理、城市規(guī)劃、交通運輸、信息管理、經(jīng)濟學等專業(yè)的基礎(chǔ)必修課?！斑\籌學”為經(jīng)濟管理系統(tǒng)中的物力、人力等資源的合理安排提供參考，并為決策者提供最優(yōu)方案，從而實現(xiàn)最有效的管理[1]。該課程的應用范圍較廣，小到日常生活，如出門買東西的線路選擇，大到國民經(jīng)濟建設(shè)優(yōu)化組合，無處不在。其主要內(nèi)容包括生產(chǎn)計劃、庫存管理、運輸問題、人事管理、市場營銷、財務會計、設(shè)備維修與更新、項目選擇與評價、工程優(yōu)化設(shè)計與管理等。通過“運籌學”課程的學習，使學生了解運籌學對優(yōu)化決策問題進行定量研究的特點，掌握規(guī)劃論的基本原理，理解常用的算法和模型，培養(yǎng)其建模能力。因此，“運籌學”是培養(yǎng)合格的農(nóng)林專業(yè)高級專門人才必不可少的課程之一[2]。

近年來，隨著對學生創(chuàng)新能力和實踐能力要求的提高，在傳統(tǒng)的“運籌學”教學過程中仍存在著許多問題?，F(xiàn)階段，我國“運籌學”的教學模式還是以傳統(tǒng)教學模式為主，單純的理論講授法在一定程度上阻礙了學生創(chuàng)新和思考能力的發(fā)展，無法滿足教學需要，使學生缺乏主動思考、分析問題的能力[3]。一些實踐教學也僅僅停留在淺顯的內(nèi)容，忽視了對學生的綜合分析能力和創(chuàng)造能力的培養(yǎng)。究其原因，是以往教學主要遵循以教師為中心的理論傳導式填鴨教學模式。為了在短時間內(nèi)使學生掌握“運籌學”的主要知識內(nèi)容，提高理論聯(lián)系實際的能力和創(chuàng)新能力，需要對該課程的主要教學環(huán)節(jié)進行教學方法和手段的改革，從而提高教學技巧和效率，以期達到良好的教學效果。 因此，如何最大程度地滿足學生對“運籌學”學習的要求，使課堂教學和實踐運用更緊密地結(jié)合在一起是本課程教學的突破口之一。針對目前“運籌學”課程教學中存在的問題，結(jié)合農(nóng)科專業(yè)高級人才培養(yǎng)目標，本文將“基于項目的團隊學習(PBGS)”引入“運籌學”教學實踐。以團隊協(xié)作為基礎(chǔ)，通過設(shè)計“運籌學”實踐教學項目，引導學生進行自主學習，以期加強學生專業(yè)技能的培養(yǎng)，提高其解決實際問題的能力。

一、“運籌學”PBGS教學模式

PBGS 教學模式有項目和團隊兩個基本組成要素[4]。PBGS教學模式在“運籌學”課程中的應用是授課教師按照實踐與理論相結(jié)合的理念設(shè)計教學思路，參照“運籌學”課程的理論知識、學科前沿和學科熱點話題設(shè)計出項目案例。通過本教學模式傳授給學生理論知識的同時要培養(yǎng)學生的綜合能力(包括分析問題的能力、數(shù)學建模能力、自我學習能力、人際交往能力、科研能力和創(chuàng)新能力等[5])。

(一)“運籌學”PBGS教學改革目的

在“運籌學”教學過程中引入PBGS教學模式，可以使學生直接切入不同模塊。通過參與不同項目模塊，引導、啟發(fā)和鼓勵學生協(xié)作完成實踐教學項目，充分掌握“運籌學”全部教學內(nèi)容。使學生能很好地掌握理論知識，從而提高學生的自主學習能力以及分析問題和解決問題的能力。

(二)“運籌學”PBGS教學思路

1.項目的引入。教師首先通過理論知識的講解帶學生進入“運籌學”課程的大環(huán)境，然后逐步引領(lǐng)學生，按照異質(zhì)分組的方式使不同層次級別的學生分別參與到課程設(shè)計的項目中[6]。最后，通過各級別小組的成果展示交流以及評價來完成該課程的學習。

2.項目的設(shè)計。按照 PBGS 教學模式，以“運籌學”的理論知識為基礎(chǔ)、項目為載體，讓學生帶著項目去發(fā)現(xiàn)、認識和分析問題，并最終解決問題[7-9]。對“運籌學”教學實踐內(nèi)容的結(jié)構(gòu)進行梳理，課程的宏觀教學體系可分為“三個模塊，十個學習項目”(圖1)。數(shù)學規(guī)劃模塊包括線性規(guī)劃、目標規(guī)劃、整數(shù)規(guī)劃和動態(tài)規(guī)劃；圖與網(wǎng)絡(luò)分析包括最短路問題、最大流問題和最小費用流問題；不確定型模型包括排隊論、存貯論和決策論。以主要項目為核心，對教材的結(jié)構(gòu)和章節(jié)進行梳理，設(shè)計不同的學習情景并引導學生完成每一個學習項目，在完成項目的過程中達到傳授知識的目的。

對于項目分類，學生要完成的工作是采用團隊學習的組織形式，明確小組負責人； 團隊組長負責組內(nèi)分工和過程記錄等工作；資料查找、計算和討論完成學習成果。教師的任務包括引導學生團隊共同學習，指導團隊討論、制定和修訂方案，并分工實施。

3.項目小組的組建。接下來是團隊的組建，其根本目的為：(1)學生個人的能力和水平不夠，需要團隊成員齊心協(xié)力共同完成項目；(2)培養(yǎng)學生的團隊協(xié)作精神。根據(jù)項目特點和不同知識點的要求，結(jié)合班級實際將全班分為幾個項目組，每個項目組為一個團隊，每組5～10人，人員分配以興趣相間、優(yōu)劣相雜、異性相混為宜。讓學生明白作業(yè)就是一個項目，團隊共同努力才能做好項目，團隊的成績決定個人的成績。

圖1 “運籌學”PBGS教學的課程體系

二、PBGS 在“運籌學”教學中的應用

將“運籌學”PBGS教學法應用于甘肅農(nóng)業(yè)大學2014和2015級土管專業(yè)和統(tǒng)計學專業(yè)學生，2013級學生作為對照組，進行傳統(tǒng)式“運籌學”實踐教學課程(表1)。2014級學生開始試行PBGS教學法，只參與第一部分教學內(nèi)容(數(shù)學規(guī)劃)，2015級學生參與全部教學內(nèi)容。本研究通過3種方式對PBGS教學法在“運籌學”教學中應用效果進行評價，分別是：學生參與學習的情況、滿意度及其原因調(diào)查和學生成績比較。

表1 參與“運籌學”PBGS教學的對象

注：—為未參加PBGS教學；+為參加PBGS教學。

(一)學生參與學習的情況

從圖2可以看出，相比2013級學生，2014和2015級大部分學生對于以團隊合作為基礎(chǔ)的項目的學習都比較積極，能夠自主上網(wǎng)主動獲取資源、相互探討問題，上課能夠?qū)Ｐ穆犞v，認真完成老師布置的學習任務，按時提交作業(yè)，每次上課準時出勤等?？梢姡琍BGS教學法在“運籌學”教學中能夠有效調(diào)動學生的內(nèi)在學習動機。

圖2 學生參與學習的情況調(diào)查

(二)滿意度及其原因調(diào)查

圖3表明，3.8%的2013級學生對“運籌學”不感興趣，而11.8%的學生非常感興趣。采用PBGS教學法的2014和2015級沒有學生對本課程表示不感興趣。分別有26.7%和49.8%的2014級學生對本門課程非常感興趣和感興趣。非常感興趣和感興趣的2015級學生分別為31.1%和58.6%(圖3)。

圖3 學生對“運籌學”課程滿意程度調(diào)查

圖4 學生對運籌學課程感興趣的原因調(diào)查

如圖4所示，學生對“運籌學”課程感興趣的原因有很多種。2013級中有26.3%和27.7%的學生分別迫于壓力和為了考試及格而對“運籌學”感興趣，僅有11.7%的學生認為因應用實踐機會多而感興趣。2014和2015級學生中分別只有8.0%和5.1%迫于壓力對本課程感興趣；分別有33.5%和29.9%的學生因應用實踐機會多而感興趣。結(jié)果表明， PBGS教學模式幫助學生明確了學習方向、社會需求，從而激發(fā)了其學習興趣。

(三)學生成績比較

從表2可看出，2013級的數(shù)學規(guī)劃、圖與網(wǎng)絡(luò)分析、不確定型模型和平均成績分別為80.24、79.81、81.26和80.44；而應用PBGS教學法的2015級學生相應的成績分別提高為86.21、87.74、84.78和86.24；在數(shù)學規(guī)劃教學中使用PBGS教學法的2014級學生的成績(84.13)也較2013級有提高(表2)?？梢?，PBGS教學法使得學生的“運籌學”成績提高較為明顯。

表2 學生平均成績統(tǒng)計

表3 不同分數(shù)段的人數(shù)統(tǒng)計(人)

從不同分數(shù)段的人數(shù)統(tǒng)計看，2013級學生100-90和90-80分的學生人數(shù)分別為3和42人；而70-60和60-0分的人數(shù)分別達到了10和4人(表3)。部分使用PBGS教學法的2014級學生較2013級在100-90和90-80分的學生人數(shù)有所增加，而70-60和60-0分的人數(shù)有所降低。使用PBGS教學法的2015級學生分布在100-90的有6人，比2013級增加了2.8%；90-80分的有59人，比2013級增加15.8%，比2014級增加1.1%；而70-60和60-0分的人數(shù)分別為3和2人，較2013級分別降低了6.1%和1.7%(表3)?？梢?，PBGS教學法在一定程度提高了學生的學習成績。但個別學生的成績?nèi)暂^差，可能是學生在學習方法、習慣以及努力程度等方面存在個體差異。此外，個別學生學習積極性差、學習態(tài)度不端正，單純依靠教學方法和方式的改變無法解決這一問題。

三、效果與存在問題分析

(一)效果

1.改觀了學生的學習主動性?！斑\籌學”是一門實踐性強的課程，若按照傳統(tǒng)固定的章節(jié)和內(nèi)容教學方法，不能培養(yǎng)學生的建模實踐和團結(jié)協(xié)作能力。PBGS教學模式是以實踐項目為主線，讓學生根據(jù)“運籌學”中遇到的實際問題查閱文獻及相關(guān)資料。項目內(nèi)容緊密結(jié)合教材中的理論知識，多為專業(yè)熱點、前沿話題或?qū)嶋H生活中的問題等學生感興趣的內(nèi)容，所以學生能及時了解并掌握“運籌學”專業(yè)的前沿熱點，對“運籌學”發(fā)展中的相關(guān)問題持有自己的見地。通過運籌學“三個模塊，十個學習項目”的設(shè)計，讓學生帶著問題去主動思考、自主學習，形成學生主動參與和協(xié)作，以學生為主的探索創(chuàng)新教學模式。通過PBGS教學模式的運用，學生在課堂上更加認真，由被動學習變?yōu)橹鲃訉W習；課后為了完成相關(guān)任務，會主動去圖書館或網(wǎng)絡(luò)上尋找?guī)椭苤鲃幼稍兘處?。通過團隊學習和集體智慧，學生的作業(yè)更加具有見解和創(chuàng)新。因此，PBGS教學模式顯著提高了學生學習“運籌學”的興趣[10]。

2.加強了學生的團隊合作精神。團隊組建是“運籌學”教學實踐課程非常重要的環(huán)節(jié)。團隊成員要共同努力才能寫好論文、做好項目，且個人的“運籌學”課程成績?nèi)Q于團隊的最終成績。這樣加強了團隊成員之間的合作，讓學生們認識到了團隊協(xié)作的重要性。在平時的探討、交流和學習過程中產(chǎn)生了智慧火花的碰撞，同時訓練了學生們綜合分析和解決問題的能力。

3.發(fā)揮了教師的主觀能動性?！斑\籌學”的傳統(tǒng)教學模式側(cè)重于理論教學，空洞的理論知識枯燥乏味，學生的學習興趣不高。實施PBGS 教學模式后，教師的角色從理論講授者轉(zhuǎn)變成了項目設(shè)計的指導者。學生項目的精彩展示，學生質(zhì)疑和回答中呈現(xiàn)的精彩觀點均增加了教師的授課興趣[11]。因此，通過數(shù)學規(guī)劃等實踐項目載體，不但提高了學生對理論知識的理解和掌握，而且提升了教師授課的主觀能動性。

4.提高了學生動手能力。項目設(shè)計過程中，具體內(nèi)容均與“運籌學”的理論知識緊密結(jié)合，學生們通過對相關(guān)文獻和專著的閱讀，具體分析運籌實踐中遇到的問題，形成自己的見地?？梢?，這種教學方式增強了學生的思考能力，同時也培養(yǎng)了學生的科研興趣和能力[12]。

(二)存在的問題及解決方法

通過對“運籌學”PBGS法應用結(jié)果分析發(fā)現(xiàn)，該教學法充分調(diào)動了學生的學習積極性，激發(fā)了其學習興趣。但在項目實踐學習過程中也遇到了一些問題。比如學生遇到的最大困難是沒有數(shù)學規(guī)劃和數(shù)學建模等實踐學習的經(jīng)驗和技巧。此外，學生對傳統(tǒng)教學方式存在依賴性，排斥這種新的教學方式。學校的網(wǎng)絡(luò)設(shè)施存在不足和可使用的資源較少也造成了學生學習的困難。還有的同學缺乏項目學習的信心和積極性。最后，PBGS教學法對教師的水平和能力有了更高的標準和要求。針對這些問題，提出如下改進措施和解決方法。

1.改進和深化PBGS教學法。在今后的教學中不斷將新的PBGS教學模式應用在“運籌學”和“數(shù)學建?！钡日n程教學中，潛移默化地改變學生的學習方式。此外，為學生提供更加豐富的電子、圖書等學習資源，教師根據(jù)現(xiàn)有資源合理設(shè)計項目。

2.根據(jù)實際情況設(shè)計PBGS教學內(nèi)容。教師在選擇PBGS教學模式前，充分評估學生對已有知識的掌握程度，根據(jù)學生的實際水平和實踐能力來設(shè)計教學內(nèi)容。并根據(jù)學生各自的特點進行合理分工，給予他們獨立解決問題的足夠自信。

3.提高教師在PBGS 教學法中的實踐能力。PBGS 教學中，要求教師對課程有系統(tǒng)宏觀的把握，設(shè)計出具有創(chuàng)新性并與理論知識相結(jié)合的教學方案，同時還要做好學生項目的指揮協(xié)調(diào)工作，對學生進行適當?shù)膸椭椭笇?。為積累豐富的實踐指導經(jīng)驗，教師應多指導學生參加科研訓練、數(shù)學建模競賽等活動，并不斷提高自身的教學和科研能力。

為提高PBGS教學模式在“運籌學”中的教學效果，教師和學生之間要做到通力合作、有效溝通以及持續(xù)改善，真正發(fā)揮PBGS教學模式的優(yōu)勢，培養(yǎng)出理論功底扎實和實踐能力強的現(xiàn)代化復合型人才。

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[12] 雷可為，劉曉莉.PBGS 教學模式在旅游管理專業(yè)教學中的探索與應用——以《旅游學概論》為例 [J] .科技信息,2010(10) :542-543.

(編輯：王 佳)

2017-01-16

應用統(tǒng)計學專業(yè)“一體兩翼三層次”人才培養(yǎng)模式探索與實踐。

張美玲(1978-)，女，甘肅金塔人，博士，副教授，主要研究方向：運籌學與控制論。

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1008-6927(2017)02-0045-05