董愛華

摘 要：該文在信息類專業(yè)《系統(tǒng)工程與決策分析》課程的教學(xué)實(shí)踐中，引入案例教學(xué)方法。通過(guò)面向信息專業(yè)特色、理論聯(lián)系實(shí)際和激發(fā)學(xué)習(xí)興趣等方式建設(shè)課程案例庫(kù)。文章還進(jìn)行了案例教學(xué)引入和案例學(xué)習(xí)分析過(guò)程等教學(xué)方法的探討。課程實(shí)踐表明案例教學(xué)能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)主動(dòng)性，提高解決復(fù)雜問(wèn)題的能力。

關(guān)鍵詞：案例教學(xué) 系統(tǒng)工程與決策分析 案例庫(kù)建設(shè)

中圖分類號(hào)：G712 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2017）02（c）-0165-02

長(zhǎng)期以來(lái)，傳統(tǒng)的系統(tǒng)工程教學(xué)方法以理論講授為主，忽視應(yīng)用系統(tǒng)工程方法進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)。另一方面，案例教學(xué)這種親驗(yàn)型、參與型的學(xué)習(xí)方法對(duì)《系統(tǒng)工程與決策分析》有著不可替代的重要作用[1-3]。為改進(jìn)傳統(tǒng)的教學(xué)方法，筆者及同仁在《系統(tǒng)工程與決策分析》課程的實(shí)踐中，引入案例教學(xué)，結(jié)合課堂研討活動(dòng)開展案例教學(xué)，著重進(jìn)行案例收集和案例庫(kù)建設(shè)，并進(jìn)行案例教學(xué)引入和案例學(xué)習(xí)分析等教學(xué)方法的探討。

1 案例收集和案例庫(kù)建庫(kù)建設(shè)

案例收集和案例庫(kù)的建設(shè)是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，案例庫(kù)建設(shè)作為系統(tǒng)工程與決策分析的教學(xué)改革與實(shí)踐的重要環(huán)節(jié)，能夠有效地彌補(bǔ)現(xiàn)實(shí)教學(xué)中與實(shí)踐環(huán)節(jié)聯(lián)系不夠緊密的不足，有利于學(xué)生進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，更好地實(shí)現(xiàn)教學(xué)目的。

1.1 當(dāng)前案例教學(xué)與案例庫(kù)建設(shè)存在的問(wèn)題

建設(shè)《系統(tǒng)工程與決策分析》課程的案例庫(kù)，需要解決數(shù)量和質(zhì)量的問(wèn)題[4]。系統(tǒng)工程與決策分析的教學(xué)知識(shí)點(diǎn)較多，為幫助學(xué)生理解教學(xué)過(guò)程中的理論與方法，如果不建設(shè)一個(gè)數(shù)量充沛的案例庫(kù)，很多知識(shí)點(diǎn)無(wú)法找到與之相對(duì)應(yīng)的案例，教師在教學(xué)中只能夠通過(guò)自身對(duì)問(wèn)題的理解向?qū)W生舉例說(shuō)明，可能會(huì)導(dǎo)致教學(xué)效果不能達(dá)到預(yù)期。其次，案例的質(zhì)量亟待提高，從書籍和報(bào)刊網(wǎng)絡(luò)上找來(lái)的案例大多偏向于敘述性。更為重要的是現(xiàn)有的案例基本上是偏向于社會(huì)管理方向的，而所授課程的對(duì)象是電氣和控制方向的研究生，照搬這類案例的話會(huì)形成針對(duì)性不強(qiáng)，難以調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

1.2 案例收集和案例庫(kù)建設(shè)的途徑

在建設(shè)案例庫(kù)的過(guò)程中，建設(shè)途徑有以下幾個(gè)方面。一是教師在教學(xué)和科研中，將本專業(yè)的課程或課題中與系統(tǒng)工程相關(guān)的內(nèi)容整理成案例；其次是從各種電子資源中尋找合適的案例；另一個(gè)重要的途徑是在課程中安排了學(xué)生在老師的全程指導(dǎo)下進(jìn)行案例學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)，并以此作為案例庫(kù)的一個(gè)來(lái)源。經(jīng)過(guò)幾年的嘗試，通過(guò)發(fā)動(dòng)學(xué)生自選課題，老師幫助篩選課題，師生共同探討解決問(wèn)題的方法和模型，最后由學(xué)生經(jīng)過(guò)建模、分析，得到案例解決方案的過(guò)程是學(xué)生對(duì)案例學(xué)習(xí)的良好體會(huì)。與此同時(shí)，一些問(wèn)題闡述清晰、模型結(jié)構(gòu)特征鮮明、方案選取有理有據(jù)的典型案例分析也被選取出來(lái)，為課程的持續(xù)改進(jìn)充實(shí)了新鮮內(nèi)容。

1.3 結(jié)合專業(yè)特色，理論聯(lián)系實(shí)際，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，建設(shè)案例庫(kù)

在案例收集和案例庫(kù)的建設(shè)過(guò)程中，著重關(guān)注了以下幾個(gè)問(wèn)題。

首先，和專業(yè)相結(jié)合，盡量采納本專業(yè)課程或課題中所涉及的系統(tǒng)工程應(yīng)用的案例。引入本專業(yè)的相關(guān)項(xiàng)目和課題，將它們作為系統(tǒng)工程的應(yīng)用案例可以增強(qiáng)學(xué)生對(duì)課程內(nèi)容的體驗(yàn)感，所以在案例庫(kù)的建設(shè)中強(qiáng)化了這方面的內(nèi)容。典型的案例包括應(yīng)用層次分析法、多元非線性回歸和深度學(xué)習(xí)算法等進(jìn)行城市洪災(zāi)預(yù)測(cè)，應(yīng)用啟發(fā)式算法對(duì)某市的風(fēng)光蓄互補(bǔ)獨(dú)立微電網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。以后者為例，在對(duì)系統(tǒng)建模后，研究者發(fā)現(xiàn)這是一個(gè)復(fù)雜優(yōu)化設(shè)計(jì)問(wèn)題，需要進(jìn)行多目標(biāo)的優(yōu)化。優(yōu)化目標(biāo)包括微網(wǎng)系統(tǒng)的總費(fèi)用、能量過(guò)剩倍率、微網(wǎng)系統(tǒng)的清潔率，以及系統(tǒng)可靠性負(fù)載缺電概率等。進(jìn)一步結(jié)合實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)合，可將相對(duì)不重要的目標(biāo)如負(fù)載缺電概率和微網(wǎng)系統(tǒng)的清潔率降級(jí)為約束條件。借鑒生物界自然選擇和自然遺傳機(jī)制的隨機(jī)群體搜索策略，啟發(fā)式多目標(biāo)遺傳算法在這里被用來(lái)解決復(fù)雜優(yōu)化設(shè)計(jì)問(wèn)題。在Matlab環(huán)境中編程后，在最優(yōu)解集中找到系統(tǒng)的滿意解。

其次，以案例提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，將一些比較枯燥的理論學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)換為有趣的案例應(yīng)用。例如，在講解解析結(jié)構(gòu)模型時(shí)，把一個(gè)足球隊(duì)員人數(shù)之謎的智力游戲用解析結(jié)構(gòu)的傳遞關(guān)系來(lái)表述，應(yīng)用解析結(jié)構(gòu)的矩陣表達(dá)式對(duì)足球隊(duì)員的站位順序和站位高度建模，這樣，解析結(jié)構(gòu)的遞階關(guān)系就給出了足球隊(duì)員從11人轉(zhuǎn)化為10人的解。解析結(jié)構(gòu)模型的理論學(xué)習(xí)因其對(duì)矩陣的定義和復(fù)雜分析而略顯枯燥。將其應(yīng)用在足球隊(duì)員人數(shù)之謎的案例中，既能加深對(duì)解析結(jié)構(gòu)模型理論學(xué)習(xí)的理解，又增強(qiáng)了課堂的活躍度。另一個(gè)案例則是將學(xué)生的興趣愛好結(jié)合到課堂中來(lái)。不少學(xué)生是NBA聯(lián)賽的忠實(shí)觀眾。為此，在案例庫(kù)中增加了一個(gè)分析評(píng)價(jià)NBA常規(guī)賽賽程安排對(duì)各球隊(duì)的有利程度的案例。通過(guò)收集2012—2013賽季的前半程的比賽時(shí)間間隔、背靠背次數(shù)、對(duì)手實(shí)力、區(qū)域因素、主客場(chǎng)因素，建立了基于模糊綜合評(píng)價(jià)的分析模型，并應(yīng)用該模型對(duì)賽季的后半賽程進(jìn)行預(yù)測(cè)。

最后，聯(lián)系實(shí)際生活，將學(xué)生的學(xué)習(xí)生活中遇到的決策問(wèn)題應(yīng)用系統(tǒng)工程的分析方法來(lái)解決。這些案例包括圖像采集系統(tǒng)的綜合決策問(wèn)題（系統(tǒng)平臺(tái)、以太網(wǎng)芯、CPU芯片、圖像傳感器等的選?。?，組合投資理財(cái)規(guī)劃，旅游路線的策劃等。這些決策和規(guī)劃問(wèn)題實(shí)際上并沒有唯一正確的答案。但是可以幫助同學(xué)在解決實(shí)際問(wèn)題的同時(shí)，對(duì)系統(tǒng)工程的各個(gè)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行充分的理解。

2 案例教學(xué)的引入與案例學(xué)習(xí)的分析過(guò)程

案例庫(kù)的建設(shè)是案例教學(xué)的一個(gè)重要方面，將案例在課堂教學(xué)中正確引入，在學(xué)習(xí)過(guò)程中體現(xiàn)系統(tǒng)工程的方法論同樣重要。為此，在案例教學(xué)中特別強(qiáng)調(diào)了案例教學(xué)的引入和案例學(xué)習(xí)的分析過(guò)程。

2.1 案例教學(xué)的引入

案例教學(xué)的引入主要是針對(duì)教師的講課過(guò)程。教師在講述一些復(fù)雜的概念時(shí)（比如說(shuō)前文所述的解析結(jié)構(gòu)模型），先給出足球隊(duì)員人數(shù)之謎，從而引出問(wèn)題，然后通過(guò)理論學(xué)習(xí)，講述解析結(jié)構(gòu)模型的原理，再回歸到案例來(lái)講解并解決問(wèn)題。另外，一些綜合案例還被用以回顧整章知識(shí)，使案例教學(xué)貫串于教學(xué)的過(guò)程。通過(guò)收集案例，組織案例，并在合適的課堂教學(xué)環(huán)節(jié)中引入案例，能使學(xué)生深入學(xué)習(xí)知識(shí)點(diǎn)，從而把案例教學(xué)引向深入。

2.2 案例學(xué)習(xí)的分析

案例學(xué)習(xí)不以求得最好的決策方案作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，而是強(qiáng)調(diào)分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的全過(guò)程，即體現(xiàn)系統(tǒng)工程的方法論。案例學(xué)習(xí)以學(xué)生為中心，分成若干小組，時(shí)間貫穿整個(gè)學(xué)期。選題，剖析問(wèn)題和選擇模型時(shí)教師為其參謀。一旦確立問(wèn)題和方法后，就完全由學(xué)生獨(dú)立進(jìn)行。最后，每個(gè)小組在課堂上進(jìn)行展示，包括闡述問(wèn)題、收集數(shù)據(jù)、建立模型、求解方法，分析結(jié)果并做出方案決策，其他同學(xué)和教師進(jìn)行討論和評(píng)價(jià)。最后，教師來(lái)進(jìn)行統(tǒng)一的講解、分析并評(píng)價(jià)。由此，將系統(tǒng)分析的全過(guò)程體現(xiàn)在小組的案例學(xué)習(xí)過(guò)程中，強(qiáng)調(diào)對(duì)問(wèn)題的定義以及分析問(wèn)題，解決問(wèn)題的過(guò)程。我們也欣喜地發(fā)現(xiàn)，在小組的案例學(xué)習(xí)過(guò)程中，學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力得到了培養(yǎng)，其合作精神、表達(dá)能力、思辨能力等各方面都得到了長(zhǎng)足的進(jìn)步。

3 結(jié)語(yǔ)

與傳統(tǒng)的教學(xué)模式相比，案例教學(xué)使學(xué)生主動(dòng)地將課堂上學(xué)到的理論知識(shí)與實(shí)際問(wèn)題結(jié)合，提高了學(xué)習(xí)的積極性。在信息類《系統(tǒng)工程與決策分析》課程中引入案例教學(xué)，應(yīng)用各種方法建立富有專業(yè)特色的案例庫(kù)，精心組織案例教學(xué)的引入途徑和案例學(xué)習(xí)的分析過(guò)程，切實(shí)做到了以學(xué)生為中心，幫助他們將所學(xué)各類知識(shí)進(jìn)行融會(huì)貫通，提高解決復(fù)雜問(wèn)題的能力。

參考文獻(xiàn)

[1] 管梅，趙娟.運(yùn)籌與優(yōu)化模塊教學(xué)中案例教學(xué)的探討[J].科技視界，2016（13）：116-117.

[2] 李龍振，蔡洙一，崔義洙，等.運(yùn)籌學(xué)案例教學(xué)探討[J].延邊大學(xué)學(xué)報(bào)，1999，25（4）：294-296.

[3] 喻瑛.面向電力類的《系統(tǒng)工程導(dǎo)論》案例法教學(xué)[J].科技信息，2012（36）：529-532.

[4] 袁鷹，賀筱媛，吳善明，等.系統(tǒng)工程案例庫(kù)建設(shè)與實(shí)踐[J].中國(guó)管理信息化，2016，19（5）：234-235.