行业类高校“运筹学”教学的课程思政改革探索

郭晓玲

（中国矿业大学（北京）理学院，北京 100083）

0 引言

运筹学是以数学和计算机为主要工具，从系统和信息处理的观点出发，研究解决社会、经济、金融、军事、生产管理、计划决策等各种系统的建模、分析、规划、设计、控制及优化问题。从第二次世界大战以来，运筹学与控制论由于其广泛的应用，得到了迅猛的发展，开创了很多新的研究和应用领域，形成了一个包括众多分支的学科，是一门应用性、交叉性强的学科。我国现代运筹学的发展开始于20世纪50年代，在钱学森先生和许国志先生的推动下成立了中国第一个运筹学小组；1963年第一次为大学生开设运筹学课程；华罗庚先生的“华罗庚小分队”在接下来的10年中普及和发展了“优选法”和“统筹法”；直到现在运筹学研究者获得4项国家自然科学奖二等奖和2项国际运筹学会联合会运筹学进展奖一等奖，中国运筹学取得了快速发展。目前，“运筹学”是几乎所有高校数学类专业本科生基础必修课，大部分高校测绘工程专业已将本课程作为本科生学科大类课程，中科院等较多高校和科研院所测绘工程专业已将本课程作为学术型研究生核心能力课程，部分高校采矿专业专业基础课矿业系统工程向学生介绍运筹学的常用优化方法，几乎所有高校经管类专业已将本课程作为本科生和研究生学科基础理论课。本课程旨在系统的介绍运筹学的主要分支所对应的数学模型、相关理论及求解方法。在教学中着重培养学生利用本课程的专业知识对实际系统中的优化问题建立模型进而求解的能力。通过本课程的教学，使学生了解运筹学的学科历史、学科特点及主要分支。掌握线性规划、整数规划、非线性规划、动态规划、最短路问题、最大流问题等图论问题、博弈论的数学模型、基本概念，掌握求解这些问题的基本方法。

2016年12月，习近平总书记在全国高校思想政治工作会议上强调要坚持把“立德树人”作为中心环节，把思想政治工作贯穿教育教学全过程，实现全程育人、全方位育人，为“课程思政”指明了前进方向。2019年8月，中共中央办公厅、国务院办公厅印发的《关于深化新时代学校思想政治理论课改革创新的若干意见》，要求“建成一批课程思政示范高校，推出一批课程思政示范课程，选树一批课程思政教学名师和团队，建设一批高校课程思政教学研究示范中心”，为课程思政建设提供了重要遵循。2020年5月，教育部印发《高等学校课程思政建设指导纲要》，指出要把思想政治教育贯穿人才培养体系，全面推进高校课程思政建设，发挥好每门课程的育人作用，提高高校人才培养质量。目前，课程思政建设已成为各高校思政教育改革的重点和焦点。

本文以中国矿业大学（北京）数学类专业为例，探讨行业类高校“运筹学”教学中思政建设的相关举措。

1 运筹学课程教学现状

中国矿业大学（北京）数学类专业每个年级有120人左右，“运筹学”课程安排在大二下学期授课，选用的教材是高等教育出版社出版，刁在筠等主编的《运筹学（第四版）》。本课程共计32理论学时，48课程设计学时，主要讲授运筹学中线性规划、整数规划、非线性规划、动态规划、图论与网络分析、对策论的基础知识、基本原理和基本方法，辅以典型案例，使学生掌握运筹学的研究思想以及定量分析的优化技术，并能掌握运筹学解决应用问题的步骤及优化方法，具备分析和解决实际优化问题的能力，同时能够运用常用优化软件（如LINGO等）求解运筹学问题。

运筹学作为一门综合性学科，在实际授课中，除以理论教学为主外，需配合实践教学这一重要的辅助手段。这要求在教学中，既要重视运筹学的基本理论和方法，提高学生运用运筹学方法构建优化决策模型的能力，又要培养学生解决具体优化问题的实践能力。以培养高素质人才为目标，提高学生竞争能力为重点，整合相关教学成果，加大教学过程中使用信息技术的力度，教学与科研紧密结合，采取具有先进性、科学性的教学内容，以及先进的教学模式，包括新的教案，习题，实验指导等内容，提高同学的学习兴趣，从实际出发帮助学生更好地理解数学应用的各个方面以及应用的具体方法。

2 运筹学课程思政目标和切入点

运筹学课程的育人目标包括：（1）将科学精神融入课堂教学，提高学生的专业素养；（2）通过对定理的严格推导证明培养学生严谨的思维和实事求是的科学态度；（3）通过对定理条件充分性和必要性的讨论，揭示辩证思维因素，帮助学生树立和形成辩证唯物主义世界观和方法论；（4）提高学生运用科学方法研究广泛出现在各应用领域中的系统管理决策问题的能力；（5）通过数学史和数学大师的故事激发学生的家国情怀；（6）培养学生探索未知、追求真理、勇攀科学高峰的责任感和使命感。

在长期的教学过程中，教师挖掘了课程中蕴含的思政元素并将这些元素与课程有机融合，有效融入课堂教学过程。

3 以学科交叉为抓手，探索行业类高校“运筹学”课程思政新方法

中国矿业大学（北京）是中华人民共和国教育部直属的全国重点大学、国家“双一流”建设高校、国家“211工程”和“985工程优势学科创新平台”建设高校，为全国首批产业技术创新战略联盟高校、北京高科大学联盟和“一带一路”矿业高校联盟发起高校，教育部与原国家安全生产监督管理总局共建高校。在教育部第四轮学科评估中，矿业工程、安全科学与工程进入A+类，测绘科学与技术、地质资源与地质工程进入A-类。工程学、地球科学、材料科学、化学、数学、环境/生态学、计算机科学等7个学科进入ESI排名前1%，是一所具有明显行业特征的高校。在“运筹学”教学过程中，教师团队积极了解学校优势学科相关研究，开展学科交叉，将实际案例引入教学环节，培养学生的学校自豪感，鼓励用运筹学的方法解决实际行业的各种问题；努力探索，勇于拼搏，将所学内容用于当代经济建设，培养责任担当。

表1 运筹学课程思政元素及切入点

（1）露天矿运输问题。露天矿运输的基本任务是分别将运输设备中的矿石运送到储矿场、破碎站或选矿厂，将岩石运往排土厂。另外作为辅助运输，还需将设备、人员、材料运到露天采场的各工作地点，其运输作业成本可占到矿石开采总成本的40%～50%。公路汽车运输和卡车装运是目前运用最广泛的露天矿运输方式，具有较高的灵活性和经济合理性，但大部分矿山传统的人工调度方法经常出现道路交通堵塞、铲运衔接不及时、车辆排队等问题。随着运筹学理论在矿业领域的发展和推广，人们将多目标规划、蚁群算法和层次分析法等方法实际应用在解决露天运输的调度问题中，从数值计算及优化调度规则等角度将最小饱和度、综合调度、最小比值方差等算法应用到矿区运输系统的模拟、车辆分配等方面，形成了系统的露天矿卡车运输调度方法理论，并已成为提高现代露天矿山企业提高经济效益和生产效益的一项重要管理途径。运筹学所学的图论与网络计划技术、数学规划方法等均可以应用于这一问题的求解和算法改进。

（2）其他矿业问题。美国弗吉尼亚州立大学综合工艺学院采矿和矿物工程系托普兹副教授早在1990年便提出了运筹学在矿业中的多方面应用。生产计划及进度安排问题、边界品味及生产能力研究、露天采场设计、设备可靠性、维修及更换问题，设备选择、布局及计划，物料运输问题，选矿问题，给料控制、混矿及配矿问题，通风及环境控制问题，以及矿床经济和开采评价等问题，都可以借助运筹学求解。随着大规模计算的需要，运筹学将获得更加广泛的应用，对于矿业企业管理的影响也必将增加。

通过以上应用案例，让学生了解运筹学的重要性，培养学生自驱学习力，鼓励应用所学的数学知识解决实际问题，为当代建设做贡献。

4 结语

教育是一项长远而又意义深远的工作，课程思政是其中非常重要的一个环节。为了避免流于形式的课程思政，需要教师根据所讲授内容精心设计和挖掘，并且根据实际情况不断改进。“运筹学”是理工科高校重要的专业课，这门课中有很多不同的角度可以挖掘课程思政元素，本文基于中国矿业大学（北京）的“运筹学”教学实践，列举了长期教学实践总结的典型课程思政案例，并以学科交叉为抓手，开展课程思政新尝试，旨在培养学生掌握科学的思想方法，学会做人做事的基本道理；注重数学建模等科学思维方法的训练，提高应用数学知识解决实际问题的能力；加强科学伦理的教育，用学术思维推动理论的升华，培养学生的人文素养和科学精神；培养学生探索未知、追求真理、勇攀科学高峰的责任感和使命感，激发学生科技报国的家国情怀。