丁一　黃莉

[摘 要]定量分析方法在研究生物流專業(yè)課程教學(xué)中的使用越來越廣泛，案例教學(xué)也從開始廣泛應(yīng)用于哈佛大學(xué)法律和工商管理碩士等專業(yè)到現(xiàn)在成為風(fēng)靡全球的成功教育模式之一。文章對(duì)研究生物流專業(yè)教學(xué)常用的定量分析方法及求解進(jìn)行了簡(jiǎn)單介紹，對(duì)定量分析方法案例教學(xué)的組織實(shí)施進(jìn)行了探討，從案例的課前案例準(zhǔn)備、備課、課堂組織與實(shí)施、課后交流、激勵(lì)措施等方面做了論述，通過該教學(xué)方式的不斷應(yīng)用，達(dá)到了改善定量分析方法的教學(xué)效果、激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、提高學(xué)生實(shí)踐綜合能力的目的。

[關(guān)鍵詞]研究生物流專業(yè)；定量分析方法；物流工程；案例教學(xué)

[中圖分類號(hào)]F252

1 引 言

物流工程專業(yè)是一交叉學(xué)科專業(yè)，物流專業(yè)本科生多數(shù)重視物流理論的基礎(chǔ)學(xué)習(xí)，而物流專業(yè)研究生不僅要求具有深厚的物流工程基礎(chǔ)理論知識(shí)，還要求學(xué)生具有解決物流工程實(shí)際問題的專業(yè)能力，例如解決運(yùn)輸規(guī)劃問題、指派問題、港口調(diào)度等問題的專業(yè)能力。因此線性規(guī)劃、最小元素法、混合整數(shù)規(guī)劃、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、主成分分析等越來越多的定量分析方法出現(xiàn)在研究生物流專業(yè)的教學(xué)中；且隨著大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等的出現(xiàn)，要求物流工程研究生學(xué)會(huì)借助一些簡(jiǎn)單的工具如R語(yǔ)言、Cplex、Matlab等進(jìn)行相應(yīng)的快速求解。

傳統(tǒng)的定量分析方法教學(xué)更多偏向于書面上的模型、簡(jiǎn)單例題講解、課后習(xí)題練習(xí)三大步，該教學(xué)方法使得學(xué)生掌握了理論知識(shí)，但是較少的與實(shí)踐相結(jié)合，于是風(fēng)靡全球的哈佛商學(xué)院成功運(yùn)用和實(shí)施的案例教學(xué)法在物流研究生專業(yè)的定量分析方法教學(xué)中得到廣泛應(yīng)用。周劍峰對(duì)“設(shè)施規(guī)劃與物流分析”課程的案例教學(xué)進(jìn)行了初步探究，他通過實(shí)施案例教學(xué)達(dá)到了改善教學(xué)效果、激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣等目的；江濤濤對(duì)基于實(shí)踐能力培養(yǎng)的物流類課程案例教學(xué)進(jìn)行了研究，他指出我們必須采取相應(yīng)的措施，提高物流類課程案例教學(xué)的效果，利用案例教學(xué)提高學(xué)生的實(shí)踐能力；楊佳欣等通過對(duì)案例教學(xué)在電子商務(wù)物流課程中的實(shí)踐探討得出案例教學(xué)的應(yīng)用得到學(xué)生的一致好評(píng)。文章則主要探討定量分析法在研究生物流專業(yè)的案例教學(xué)。

2 物流工程專業(yè)教學(xué)常用定量分析方法與求解工具

2.1 定量分析方法

研究生物流專業(yè)教學(xué)常用定量分析方法主要分為三大類，分別為離散性、連續(xù)性以及統(tǒng)計(jì)分析。

2.1.1 離散建模分析

離散性模型建立主要有線性規(guī)劃、模特卡羅模擬等方法。

（1）線性規(guī)劃。線性規(guī)劃是一種幫助管理者制定決策和解決問題的方法，在所有的線性規(guī)劃問題中都存在某個(gè)量的最大化或者最小化作為其規(guī)劃的目標(biāo)，并且在線性規(guī)劃問題中總是存在某些限制或約束條件，這些限制或約束條件在某種程度上限制了其對(duì)目標(biāo)的追求。

線性規(guī)劃在物流領(lǐng)域的典型應(yīng)用有：

①制造企業(yè)運(yùn)用線性規(guī)劃建立生產(chǎn)時(shí)間表以及庫(kù)存計(jì)劃，包括生產(chǎn)時(shí)間安排、人員分配、存貨控制、生產(chǎn)能力計(jì)劃等，使得其既滿足市場(chǎng)需求，又使得生產(chǎn)和庫(kù)存成本最低；

②對(duì)于倉(cāng)庫(kù)布滿全球的公司，如果利用線性規(guī)劃建立調(diào)度方案，使得運(yùn)輸成本最低，例如運(yùn)輸問題、分銷系統(tǒng)設(shè)計(jì)、轉(zhuǎn)運(yùn)問題、最短路徑問題等。

（2）蒙特卡羅模擬。蒙特卡羅模擬（Monte Carlo Ssimulation Study，MCSS）也稱為隨機(jī)模擬方法，有時(shí)還稱為隨機(jī)抽樣技術(shù)或者統(tǒng)計(jì)試驗(yàn)方法。常用于研究供應(yīng)鏈下游零售商或者顧客滿意度指數(shù)。它的基本原理是通過建立一個(gè)概率模型，預(yù)先設(shè)定這個(gè)模型的參數(shù)，然后根據(jù)模型模擬生成隨機(jī)樣本數(shù)據(jù)，并用這些數(shù)據(jù)進(jìn)一步研究模型的統(tǒng)計(jì)特性，以達(dá)到對(duì)某個(gè)假設(shè)進(jìn)行驗(yàn)證的目的。

2.1.2 連續(xù)性建模

連續(xù)性模型建立主要有利用常微分建立模型，并且利用不定積分進(jìn)行相應(yīng)的求解等。

常微分方程模型在物流領(lǐng)域中可以用來描述現(xiàn)實(shí)世界的某些特性，利用具體的案例教學(xué)非常容易吸引學(xué)生的注意力，因?yàn)槊總€(gè)案例都具有真實(shí)、明確等性質(zhì)。

雅各布·伯努力分析建立的微分方程為dy/dx= a3/ b2y-a3。

2.1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

現(xiàn)代物流數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析主要指數(shù)據(jù)的聚類分析，基于模型的聚類方法主要有期望最大化方法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法等。

（1）人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)就是一組連接輸入/輸出單元，其中每個(gè)連接都有一個(gè)與之相關(guān)聯(lián)的權(quán)重。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是固有的并行和分布式處理結(jié)果，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)通過調(diào)整它們相互連接的權(quán)重來進(jìn)行學(xué)習(xí)，從而更好地融合數(shù)據(jù)。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)需要大量的參數(shù)，非常適合連續(xù)性值的輸入和輸出。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)聚類方法與實(shí)際的大腦處理有很強(qiáng)的理論聯(lián)系，類似于人體大腦的處理過程，對(duì)在二維或三維空間中的可視化高維數(shù)據(jù)是有用的。

（2）期望最大化方法。期望最大化（EM）算法是一種流行的迭代求精算法，可以用來求得參數(shù)的估計(jì)值。

EM算法描述如下：

（1）對(duì)參數(shù)向量進(jìn)行初步猜測(cè)：這包括隨機(jī)選擇K個(gè)對(duì)象代表簇的均值或中心（就像K均值劃分算法），以及猜測(cè)它的參數(shù)；

（2）按照兩個(gè)步驟反復(fù)求精參數(shù)：

2.2 求解工具

研究生物流專業(yè)教學(xué)中主要用于求解數(shù)學(xué)模型的工具有R語(yǔ)言、Matalb、Cplex等。

R語(yǔ)言用于統(tǒng)計(jì)分析、繪圖的語(yǔ)言和操作環(huán)境。R屬于GNU系統(tǒng)的一個(gè)自由、免費(fèi)、源代碼開放的軟件。R軟件系統(tǒng)功能主要包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和處理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)運(yùn)算工具、完整連貫的統(tǒng)計(jì)分析工具、優(yōu)秀的統(tǒng)計(jì)制圖功能等。

Matlab作為美國(guó)Mathworks公司發(fā)布的商業(yè)教學(xué)軟件，用于算法開發(fā)、數(shù)據(jù)可視化、數(shù)據(jù)分析以及數(shù)值計(jì)算的高級(jí)技術(shù)計(jì)算語(yǔ)言和交互式環(huán)境，可以進(jìn)行矩陣運(yùn)算、繪制函數(shù)和數(shù)據(jù)、實(shí)現(xiàn)算法、創(chuàng)建用戶界面、連接其他編程語(yǔ)言程序等，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于物流領(lǐng)域。

使用Cplex可以將復(fù)雜的物流領(lǐng)域業(yè)務(wù)問題表現(xiàn)為數(shù)學(xué)規(guī)劃模型，它能夠以最快的速度最可靠地實(shí)現(xiàn)基本算法，以解決困難的物流優(yōu)化問題，它提供靈活的高性能優(yōu)化程序，解決線性規(guī)劃、二次方程規(guī)劃、二次方程約束規(guī)劃和混合整數(shù)型規(guī)劃問題等。

3 定量分析方法案例教學(xué)研究

3.1 定量分析方法案例教學(xué)意義

研究生物流專業(yè)課程涉及大量定量分析教學(xué)，定量分析教學(xué)采用案例教學(xué)方法有以下作用：

（1）有利于學(xué)生更好的學(xué)習(xí)，利用物流領(lǐng)域現(xiàn)有數(shù)據(jù)解決其實(shí)際問題，使得學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中既了解到行業(yè)的相關(guān)情況，又能用所學(xué)方法解決實(shí)際問題，并且體會(huì)理論與實(shí)踐之間的異同，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣；

（2）有利于物流專業(yè)任課教師創(chuàng)新教學(xué)方法，接觸到更多實(shí)踐一線案例，得到更多一線教學(xué)真實(shí)數(shù)據(jù)，豐富教師閱歷；

（3）更豐富的教學(xué)內(nèi)容，將課堂從書本帶向社會(huì)環(huán)境中去。

3.2 定量分析方法案例教學(xué)的組織與實(shí)施

3.2.1 定量分析案例教學(xué)前準(zhǔn)備

（1）了解學(xué)生相關(guān)背景信息，例如學(xué)生相關(guān)科目基礎(chǔ)理論知識(shí)掌握情況、學(xué)生操作計(jì)算機(jī)熟練程度、學(xué)生整體學(xué)習(xí)氛圍等，進(jìn)行學(xué)生小組分組。

（2）走訪相關(guān)物流行業(yè)，與相關(guān)負(fù)責(zé)人說明意圖，獲取實(shí)際數(shù)據(jù)作為支撐，掌握相關(guān)物流企業(yè)等所面臨問題，整合物流企業(yè)現(xiàn)狀以及存在問題作為定量分析方法案例。

（3）尋找機(jī)會(huì)觀摩其他教師類似定量分析案例教學(xué)是如何進(jìn)行的，學(xué)習(xí)其他教師如何組織學(xué)生進(jìn)行案例分析，借鑒其他老師駕馭該課堂的經(jīng)驗(yàn)和做法。

（4）相關(guān)專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)準(zhǔn)備，即定量分析方法理論知識(shí)。

（5）準(zhǔn)備該定量分析方法求解工具免費(fèi)安裝版本，以及安裝程序供學(xué)生自主安裝。

3.2.2 定量分析案例教學(xué)備課

（1）熟悉本案例主要內(nèi)容（企業(yè)現(xiàn)狀及所需解決的問題，相關(guān)約束、相關(guān)參數(shù)及重要數(shù)據(jù)等），列出案例要點(diǎn)、問題及相關(guān)約束或者限制。

（2）設(shè)計(jì)課堂教案，首先確定該案例需要重點(diǎn)解決的企業(yè)實(shí)際問題，設(shè)計(jì)學(xué)生討論程序，例如使用線性規(guī)劃求解實(shí)際問題時(shí)，需設(shè)計(jì)學(xué)生討論該實(shí)際問題約束條件及相關(guān)參數(shù)的程序。

（3）分析學(xué)生可能提出問題，學(xué)生在應(yīng)用求解工具時(shí)可能面對(duì)的問題，準(zhǔn)備相應(yīng)的求解答案以及一些輔助程序或者工具包。

3.2.3 定量分析案例教學(xué)課堂組織

（1）案例閱讀，根據(jù)該定量分析方法基礎(chǔ)理論知識(shí)，將整合的相關(guān)企業(yè)案例分發(fā)給學(xué)生，請(qǐng)學(xué)生仔細(xì)閱讀案例，了解案例的相關(guān)信息，提出企業(yè)所面臨的實(shí)際且需要解決的問題。該案例的發(fā)放也可以借助數(shù)據(jù)共享技術(shù)或者E-mail等其他方式提前將案例發(fā)放給學(xué)生，要求學(xué)生提前閱讀。

（2）小組討論，學(xué)生以小組為單位，對(duì)所需解決問題及相關(guān)約束進(jìn)行討論，要求學(xué)生以PPT形式匯報(bào)小組討論結(jié)果（PPT可在課前通過查閱相關(guān)資料進(jìn)行制作） 。

（3）課堂討論案例。利用課堂時(shí)間進(jìn)行全班交流，各組派代表利用PPT進(jìn)行該組認(rèn)為該企業(yè)所列需解決問題及面臨約束分析，其他小組成員有1～2分鐘的補(bǔ)充時(shí)間；PPT陳述結(jié)束后，對(duì)于全班共有觀點(diǎn)進(jìn)行相應(yīng)的記錄，對(duì)于其他觀點(diǎn)允許學(xué)生進(jìn)行辯論；最后對(duì)學(xué)生提出企業(yè)需解決問題及面臨約束進(jìn)行全班點(diǎn)評(píng)，確定目標(biāo)，找準(zhǔn)參數(shù)等。

（4）課后學(xué)生以個(gè)人為單位將企業(yè)所需解決問題及面臨約束用定量分析方法進(jìn)行相應(yīng)的表述，并且借助求解工具進(jìn)行求解，在求解過程中如遇相關(guān)問題通過網(wǎng)絡(luò)形式請(qǐng)教老師、同學(xué)或者通過其他途徑解決，直到求解完成。

（5）課堂討論求解結(jié)果的可實(shí)施性，定量分析方法解決企業(yè)實(shí)際問題，得出解決方法是否可行，如不可行應(yīng)如何修正等。

3.2.4 定量分析案例教學(xué)課后交流

通過企業(yè)實(shí)際案例進(jìn)行定量分析方法教學(xué)得到求解方案后并不意味著該案例教學(xué)的結(jié)束，可利用課余時(shí)間征求學(xué)生對(duì)于此教學(xué)方式的相關(guān)意見，例如該教學(xué)過程中哪些地方需要改進(jìn)，對(duì)教師的準(zhǔn)備工作有哪些意見，對(duì)今后的定量分析方法案例教學(xué)有什么好的建議等，這些意見對(duì)于提高定量分析方法案例教學(xué)質(zhì)量有很大幫助，也許就是其中最有價(jià)值的措施之一。

3.2.5 定量分析案例教學(xué)激勵(lì)措施

隨著案例教學(xué)在定量分析方法教學(xué)中的廣泛應(yīng)用，與之相關(guān)的課程的評(píng)價(jià)考核制度也隨之改變。在考核方式上，平時(shí)成績(jī)從20%上升到40%，平時(shí)討論進(jìn)行相應(yīng)的量化作為平時(shí)成績(jī)之一，根據(jù)企業(yè)實(shí)際問題得到解決的程度進(jìn)行相應(yīng)的量化作為平時(shí)成績(jī)之一，期末考試成績(jī)從80%降到60%；在小組成績(jī)上，視小組成員討論情況給予量化打分，大部分情況下所有成績(jī)得分幾乎一致；在小組討論上表現(xiàn)優(yōu)異的學(xué)生給予一定的獎(jiǎng)勵(lì)分，鼓勵(lì)學(xué)生積極參與該教學(xué)過程。

4 結(jié) 論

通過在研究生物流專業(yè)的定量分析方法案例教學(xué)的不斷試驗(yàn)和改進(jìn)，我們的學(xué)生得到了很多收獲：第一，學(xué)生通過該教學(xué)方法使得其自身對(duì)相關(guān)理論知識(shí)有了更深的理解；第二，學(xué)生的綜合素質(zhì)得到了更好的鍛煉，提出問題、分析問題、解決問題等基本邏輯映入學(xué)生腦海；第三，與物流行業(yè)相關(guān)領(lǐng)域形成零距離教學(xué)，分析實(shí)際問題、解決實(shí)際問題，使得學(xué)生就業(yè)能力得到更大的提升。

總之，定量分析方法案例教學(xué)是一種有利于提高研究生物流專業(yè)學(xué)生綜合素質(zhì)的教學(xué)模式，也是一種使學(xué)生零距離接觸現(xiàn)實(shí)企業(yè)的教學(xué)方式，教師可以廣泛應(yīng)用于教學(xué)中。

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[作者簡(jiǎn)介]丁一（1980—），男，上海人，研究生，上海海事大學(xué)物流研究中心科研教師，研究方向：港口物流。