文章編號：1672-5913(2008)18-00023-02

摘要：本文提出了以實踐為中心的課程教學(xué)模式，以及基于軟件實驗平臺下的實驗教學(xué)和課外項目實踐模式。通過“系統(tǒng)工程”課程教學(xué)實踐證明，該教學(xué)模式增強了學(xué)生對課程內(nèi)容的理解以及實踐動手能力，特別是計算機編程與應(yīng)用能力的提高；激發(fā)了學(xué)生的求知欲望和創(chuàng)新精神，同時也培養(yǎng)了學(xué)生的團隊合作意識。

關(guān)鍵詞：軟件實驗平臺；教學(xué)模式；實踐教學(xué)；計算機應(yīng)用

中圖分類號：G642 文獻標(biāo)識碼：B

1引言

如何實現(xiàn)理論與實踐有機結(jié)合是應(yīng)用性強的課程提高教學(xué)質(zhì)量的內(nèi)涵之一，也是任課教師一直研究的教學(xué)問題?！跋到y(tǒng)工程”是高等學(xué)校管理科學(xué)與工程類專業(yè)的主干課程，同時也是一門尚在蓬勃發(fā)展中的新興交叉學(xué)科，涉及的知識面非常廣泛，應(yīng)用領(lǐng)域眾多。目前該課程教學(xué)模式普遍存在兩個問題：一是理論教學(xué)相對完善、但實驗和實踐環(huán)節(jié)缺失，學(xué)生的求知欲望和探索精神沒有被充分激發(fā)，這也導(dǎo)致學(xué)生的動手實踐和創(chuàng)新能力不強；二是課程教學(xué)效果的評估和考核方式還沒有很理想的方法。針對這兩個問題，經(jīng)過多年的教學(xué)實踐和探索，我們提出以實踐為中心的課程教學(xué)、激勵考核模式。該模式的目標(biāo)就是要激發(fā)學(xué)生的主動學(xué)習(xí)和探索精神，培養(yǎng)他們的動手實踐和創(chuàng)新能力，能夠運用所學(xué)的系統(tǒng)工程知識和方法綜合地分析、解決系統(tǒng)性的問題，同時也有意識地培養(yǎng)學(xué)生的團隊合作精神。

2以實踐為中心的課程教學(xué)激勵模式

以實踐為中心的課程教學(xué)激勵模式由課堂模擬案例教學(xué)、課內(nèi)上機實驗教學(xué)、課外多人合作項目(大作業(yè))以及激勵考核機制四個部分組成。

●課堂模擬案例教學(xué)就是通過精心設(shè)計的模擬應(yīng)用案例向?qū)W生傳授利用系統(tǒng)工程方法解決實際問題的完整思考過程。例如我們在介紹仿真方法時，從系統(tǒng)問題的提出、系統(tǒng)仿真目的分析、系統(tǒng)仿真方法(模型)設(shè)計、系統(tǒng)仿真模型假設(shè)、系統(tǒng)仿真過程步驟到最后系統(tǒng)仿真結(jié)果分析這之中每一個環(huán)節(jié)都被設(shè)計在一個‘貨棧問題’中，通過師生共同對這個應(yīng)用案例的分析、討論和解決來加深學(xué)生對仿真方法的理解。另外，課堂上學(xué)生在教師的啟發(fā)和引導(dǎo)下不斷地積極思考也培養(yǎng)了其創(chuàng)造性思維。

●課內(nèi)上機實驗教學(xué)是教學(xué)的重要組成部分。系統(tǒng)工程方法具有大型、綜合特點，必須借助于計算機解決其算法，而學(xué)生的計算機水平差異較大，在一次90分鐘的實驗課中編程能力差的學(xué)生可能并不能完成實驗內(nèi)容。為此我們研發(fā)了一套開放式的“系統(tǒng)工程實驗實踐教學(xué)平臺”計算機軟件來配合教學(xué)，在該平臺的支持下，學(xué)生實驗的可操作性大大增強。

●課外多人合作的實踐項目可以培養(yǎng)學(xué)生解決綜合性問題的能力，包括問題綜合分析、調(diào)研(文獻檢索、數(shù)據(jù)采集等)、數(shù)據(jù)處理(編程等)、結(jié)果分析、寫作以及團隊合作等。鍛煉學(xué)生分析問題和解決問題的能力、應(yīng)用計算機軟件解決模型方法計算問題的能力，文字表達(dá)撰寫論文的能力；增強學(xué)生們對問題的感性認(rèn)識。通過實踐體驗系統(tǒng)工程解決問題的快樂，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

●考核激勵機制貫穿于整個課程教學(xué)環(huán)節(jié)中。包括課程周期中的課堂表現(xiàn)、上機實驗表現(xiàn)、課外項目表現(xiàn)都按比例計入學(xué)生的最終成績中，同時對學(xué)生采取多種獎勵和懲罰方法以激發(fā)其學(xué)習(xí)興趣和熱情。例如鼓勵學(xué)生課堂提問、加入討論，獎勵通過編程解決系統(tǒng)工程算法，鼓勵學(xué)生利用互動網(wǎng)站即時討論觀點、方法和提問等等，這些分?jǐn)?shù)點最終計入課程總分。

綜上所述，以實踐為中心、激勵考核機制貫穿整個課程教學(xué)的“課程教學(xué)、激勵考核模式”示意圖如下圖1所示。

3實驗教學(xué)平臺開發(fā)與應(yīng)用

為了更有效的配合實驗、實踐教學(xué)，我們開發(fā)了用于系統(tǒng)工程課程實驗之用的軟件平臺，該軟件實現(xiàn)系統(tǒng)工程課程領(lǐng)域的常用方法及相關(guān)算法，同時提供開放式接口，方便學(xué)生在實驗過程中，通過C/C++、VB等自己掌握的編程語言和工具調(diào)用軟件功能，加深對“系統(tǒng)工程”課程中評價方法、仿真模型等方法的理解。在“系統(tǒng)工程”課程的教學(xué)過程中， 本文得到上海工程技術(shù)大學(xué)創(chuàng)新實驗項目《系統(tǒng)工程差異化實驗建設(shè)》資助，項目編號：SF0803002

教師不僅僅擔(dān)任教課任務(wù)，更要實現(xiàn)學(xué)生編程能力從“實驗走向?qū)嵺`”的提升重任。在前面的幾次實驗課中，學(xué)生以使用封閉式環(huán)境提供的功能為主，在后面的實驗中，學(xué)生逐漸嘗試自己編程實現(xiàn)算法?？晒┻x擇的編程環(huán)境包括Visual Basic、Visual C++、Borland C++Builder和Delphi等。同時學(xué)生也可以在Matlab環(huán)境中編程實現(xiàn)算法，在實驗平臺中進行調(diào)用?！跋到y(tǒng)工程”課程教學(xué)實踐表明，學(xué)生的編程能力提高較快。

以實驗“基于解釋結(jié)構(gòu)模型(ISM)的我校食堂擁擠問題系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析”為例，該實驗要求學(xué)生理解“解釋結(jié)構(gòu)模型法(Interpretative Structural Modeling，簡稱ISM)”的原理，通過實例進行驗證，最后要求設(shè)計一個案例，并用ISM方法進行分析。這是一個學(xué)習(xí)梯度從“理解->驗證->設(shè)計”的實驗。ISM方法能夠利用系統(tǒng)要素之間已知的零亂關(guān)系，分析復(fù)雜系統(tǒng)要素間關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)，并揭示出系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)。該方法具有在矩陣的基礎(chǔ)上進一步運算、推導(dǎo)從而解釋系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的特點。但對于高維多階矩陣的運算，如果依靠手工實現(xiàn)，不僅運算速度慢，而且容易出錯，要在課堂時間里進行驗證幾乎無法完成。

如對我校食堂擁擠問題的ISM系統(tǒng)分析，根據(jù)“去食堂吃飯的師生人數(shù)，食堂服務(wù)人員的工作質(zhì)量，食堂的開放時間，學(xué)校食堂的管理，食堂的地理位置，環(huán)境衛(wèi)生狀況，飯菜的衛(wèi)生狀況、廚房衛(wèi)生，同時滿足上海和外地師生，飯菜的花色翻新速度，價格是否合理，大家對食堂伙食等的評價”這十一個因素的調(diào)研，建立如下表1所示的鄰接矩陣。

如果手工計算求可達(dá)矩陣，并對可達(dá)矩陣進行分級劃分，再畫圖建立解釋結(jié)構(gòu)模型，不僅容易出錯，而且在課堂內(nèi)也無法完成。另一方面學(xué)生編程能力參差不齊，即使能力較強的同學(xué)，也未必能在課堂內(nèi)完全了解算法。為了避免編程水平的限制影響系統(tǒng)工程的學(xué)習(xí)，可以利用開發(fā)的“系統(tǒng)工程”實驗教學(xué)平臺，很容易地進行驗證。下圖2可以發(fā)現(xiàn)，實驗教學(xué)平臺軟件中提供了“系統(tǒng)工程”課程的常用算法，可以方便地調(diào)用。

對于食堂擁擠問題的ISM系統(tǒng)分析這一實例，可以在實驗教學(xué)平臺軟件中創(chuàng)建11×11矩陣，輸入以上鄰接矩陣，系統(tǒng)運算后，會以圖形的方式給出分析結(jié)果(如下圖3所示)。

以上只是完成驗證，即課堂模擬案例教學(xué)這一環(huán)節(jié)，對于課內(nèi)上機實驗教學(xué)環(huán)節(jié)，實驗教學(xué)平臺以開放式模塊設(shè)計功能提供用戶非常自由的開發(fā)平臺。實驗教學(xué)平臺在設(shè)計結(jié)構(gòu)上，以數(shù)據(jù)文件為共享平臺，實現(xiàn)封閉式算法、開放式模塊與Matlab等工具軟件在數(shù)據(jù)上的通訊。學(xué)生可以可以采用VB，VC，Delphi，Borland C++ Builder，PowerBuilder等主流開發(fā)工具，調(diào)用我們提供的數(shù)據(jù)訪問接口，實現(xiàn)自己的算法，體現(xiàn)自己的創(chuàng)造性思維。

通過以上兩個環(huán)節(jié)的學(xué)習(xí)，學(xué)生不僅對ISM方法有了深刻理解，而且編程能力也有很大提高，在最后的課外多人合作項目(大作業(yè))中，要求學(xué)生設(shè)計案例，用所學(xué)的ISM方法進行分析，更為重要的是，需要學(xué)生自己編程實現(xiàn)相應(yīng)的算法。學(xué)生通過實踐，選擇不少具有新意的案例，如基于ISM方法的影響大學(xué)生就業(yè)要素的系統(tǒng)分析、大學(xué)生考試作弊現(xiàn)象分析、校園自行車亂停放現(xiàn)象系統(tǒng)分析、大學(xué)生考研熱理性系統(tǒng)分析、素質(zhì)教育制約因素系統(tǒng)分析、學(xué)生考試成績制約因素研究、大學(xué)生學(xué)風(fēng)建設(shè)模糊綜合評價等。通過對這些案例的分析，學(xué)生真正掌握了系統(tǒng)工程的有關(guān)理論。這種教學(xué)模式不僅提高了學(xué)生的實踐能力，同時也激發(fā)了他們的潛能與創(chuàng)新意識，培養(yǎng)了團隊合作精神。

4結(jié)束語

課程教學(xué)激勵模式在“系統(tǒng)工程”課程教學(xué)中的應(yīng)用結(jié)果顯示，課程教學(xué)激勵模式具有增強學(xué)生的實驗-實踐創(chuàng)新能力和計算機程序設(shè)計應(yīng)用能力，激發(fā)學(xué)生的求知欲望和創(chuàng)新精神，培養(yǎng)學(xué)生的團隊合作意識。值得指出的是本教學(xué)模式具有一定的普遍性。

參 考 文 獻

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