《管理科學(xué)基礎(chǔ)》課程教學(xué)大綱

《管理科學(xué)基礎(chǔ)》課程教學(xué)大綱一、課程與任課教師基本信息課程名稱：管理科學(xué)基礎(chǔ)課程類別：必修課?選修課□總學(xué)時(shí)/周學(xué)時(shí)/學(xué)分：56/4/3.5其中實(shí)驗(yàn)（實(shí)訓(xùn)、討論等）學(xué)時(shí)：0授課時(shí)間：1-14周星期二、星期五3-4節(jié)授課地點(diǎn)：6D-405答疑時(shí)間、地點(diǎn)與方式：1.周五下午安排集中答疑，地點(diǎn)在12B402；2.每次上課的課間和課后，采用一對(duì)一的問答方式；3.每次發(fā)放作業(yè)或上練習(xí)、討論課時(shí)，采用集中講解方式；4.通過電子郵件與電話等聯(lián)系方式答疑。二、課程簡介《管理科學(xué)基礎(chǔ)》課程是工業(yè)工程專業(yè)的學(xué)科基礎(chǔ)必修課程，主要講授線性規(guī)劃、整數(shù)線性規(guī)劃、目標(biāo)規(guī)劃、圖論基礎(chǔ)與網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化等求解優(yōu)化問題的運(yùn)籌學(xué)知識(shí)與技能。優(yōu)化問題在管理科學(xué)工程、工業(yè)工程專業(yè)應(yīng)用廣泛，因此其教學(xué)工作在工業(yè)工程教學(xué)體系、專業(yè)人才培養(yǎng)計(jì)劃中占有重要地位。本課程主要培養(yǎng)學(xué)生針對(duì)優(yōu)化問題的分析、建模和求解能力，本課程的學(xué)習(xí)將為生產(chǎn)、物流等類型的工業(yè)工程專業(yè)課程的學(xué)習(xí)奠定重要基礎(chǔ)。三、課程目標(biāo)結(jié)合專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)，提出本課程要達(dá)到的目標(biāo)。這些目標(biāo)包括：1、知識(shí)與技能目標(biāo)：通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生了解運(yùn)籌學(xué)的發(fā)展歷程、作用及應(yīng)用領(lǐng)域，具備相關(guān)優(yōu)化問題的建模與求解基礎(chǔ)技能，了解優(yōu)化問題的常用求解軟件，并能運(yùn)用優(yōu)化的思想對(duì)工業(yè)工程的簡單專業(yè)問題進(jìn)行分析。掌握線性規(guī)劃的模型、線性規(guī)劃的圖解法與單純形法、對(duì)偶問題及相關(guān)理論、運(yùn)輸問題的數(shù)學(xué)模型及表上作業(yè)法、整數(shù)規(guī)劃模型及分枝定界法、割平面法、圖與網(wǎng)絡(luò)流的基本概念，理解線性規(guī)劃的靈敏度分析、０－１規(guī)劃、指派問題的概念與解法，了解動(dòng)態(tài)規(guī)劃模型與解法。2、過程與方法目標(biāo)：通過本課程的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)工業(yè)工程師所必備的解決系統(tǒng)問題的優(yōu)化方法技能，引導(dǎo)學(xué)生掌握優(yōu)化問題的典型分析思路與方法，提高運(yùn)用優(yōu)化方法解決實(shí)際問題的能力。具體而言，預(yù)期達(dá)到如下目標(biāo)：能運(yùn)用優(yōu)化的基本原理分析實(shí)際問題，能選擇合適的優(yōu)化模型來針對(duì)實(shí)際問題建模；掌握優(yōu)化模型的常用建模技巧，包括決策變量、目標(biāo)函數(shù)和約束的定義，變量、約束的數(shù)量分析以及簡單的計(jì)算復(fù)雜度分析；能運(yùn)用計(jì)算機(jī)軟件工具解決常見的管理優(yōu)化問題。3、情感、態(tài)度與價(jià)值觀發(fā)展目標(biāo)：通過本課程的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生樹立建模觀念、優(yōu)化觀念、系統(tǒng)觀念、實(shí)踐觀念等基本觀念，樹立嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)的科學(xué)態(tài)度、精益求精的學(xué)習(xí)精神和以大局為重的價(jià)值觀。引導(dǎo)學(xué)生樹立通過系統(tǒng)整體優(yōu)化手段可以優(yōu)化各類資源、能源利用的觀點(diǎn)，加深對(duì)建設(shè)節(jié)約型社會(huì)的認(rèn)識(shí)。四、與前后課程的聯(lián)系本課程是工業(yè)工程專業(yè)的學(xué)科基礎(chǔ)課，需要學(xué)生具備線性代數(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)尤其是矩陣、向量運(yùn)算的數(shù)學(xué)知識(shí)。課程內(nèi)容是生產(chǎn)計(jì)劃與控制、供應(yīng)鏈管理、物流與設(shè)施規(guī)劃等后續(xù)課程的基礎(chǔ)，這些專業(yè)課程的很多經(jīng)典問題可以抽象為運(yùn)籌優(yōu)化問題，通過本課程的模型與方法進(jìn)行求解。1、選用教材：《運(yùn)籌學(xué)》教材編寫組編．運(yùn)籌學(xué)第4版．北京：清華大學(xué)出版社，20132、推薦參考書：WayneL.Winston.運(yùn)籌學(xué)——數(shù)學(xué)規(guī)劃（影印版）.北京：清華大學(xué)出版社，2005徐輝，張延飛．管理運(yùn)籌學(xué)．上海：同濟(jì)大學(xué)出版社，2011龍子泉，陸菊春．管理運(yùn)籌學(xué)（第二版）．武漢：武漢大學(xué)出版社，2010（美）科爾曼（Corrmen,T.H.）.IntroductiontoAlgorithms(SecondEdition)（影印版）.北京:高等教育出版社，2006六、課程進(jìn)度表表1理論教學(xué)進(jìn)程表周次教學(xué)主題要點(diǎn)與重點(diǎn)要求學(xué)時(shí)1線性規(guī)劃問題運(yùn)籌學(xué)的應(yīng)用背景，線性規(guī)劃問題的概念，線性規(guī)劃數(shù)學(xué)模型及其標(biāo)準(zhǔn)形式，線性規(guī)劃問題的解的分類理解并掌握線性規(guī)劃問題的概念，線性規(guī)劃數(shù)學(xué)模型標(biāo)準(zhǔn)形式的轉(zhuǎn)化。42線性規(guī)劃問題的分析和圖解法線性規(guī)劃問題的幾何意義；線性規(guī)劃問題的圖解法；單純形法的概念，初始基可行解的確定了解凸集、凸組合、頂點(diǎn)的概念及相關(guān)定理，掌握線性規(guī)劃的圖解法。43單純形法線性規(guī)劃問題的單純形算法的原理和計(jì)算流程重點(diǎn)掌握最優(yōu)性檢驗(yàn)與解的判別，基變換與迭代；通過習(xí)題、討論來掌握借助單純形表運(yùn)算的計(jì)算步驟。44單純形法人工變量法掌握大M法和人工變量法的原理和計(jì)算過程。45對(duì)偶問題和對(duì)偶理論單純形法的矩陣描述，對(duì)偶問題的形式，對(duì)偶問題的基本性質(zhì)和定理掌握單純形法的矩陣描述方式，原問題與對(duì)偶問題的關(guān)系，能寫出一個(gè)問題的對(duì)偶問題，能根據(jù)對(duì)偶問題的基本性質(zhì)解題；理解對(duì)偶問題的經(jīng)濟(jì)解釋—影子價(jià)格。46對(duì)偶單純形法和靈敏度分析對(duì)偶單純形法的步驟和應(yīng)用場(chǎng)合，幾種類型的靈敏度分析步驟掌握單純形法和對(duì)偶單純形法的區(qū)別，通過案例理解基本的靈敏度分析方法。47運(yùn)輸問題的數(shù)學(xué)模型運(yùn)輸問題數(shù)學(xué)模型的特點(diǎn)，確定運(yùn)輸問題初始基可行解的方法掌握運(yùn)輸問題數(shù)學(xué)模型的變量、約束的數(shù)量，掌握最小元素法和伏格爾法。48表上作業(yè)法，采用軟件求解線性規(guī)劃的案例介紹判別最優(yōu)解的方法，解改進(jìn)的方法，表上作業(yè)法計(jì)算中的特殊問題掌握閉回路法、位勢(shì)法、閉回路調(diào)整法，了解產(chǎn)銷不平衡的運(yùn)輸問題及其處理方法。通過習(xí)題加以鞏固。4（其中2學(xué)時(shí)討論）9目標(biāo)規(guī)劃目標(biāo)規(guī)劃的數(shù)學(xué)模型，求解目標(biāo)規(guī)劃的圖解法掌握目標(biāo)規(guī)劃數(shù)學(xué)模型的要素和特點(diǎn)，圖解法的特點(diǎn)和步驟。410目標(biāo)規(guī)劃的求解目標(biāo)規(guī)劃的單純形法，目標(biāo)規(guī)劃的靈敏度分析掌握目標(biāo)規(guī)劃的單純形法，結(jié)合例題理解其靈敏度分析。411整數(shù)規(guī)劃和分枝定界法整數(shù)規(guī)劃問題的概念，分枝定界法的原理與計(jì)算過程理解線性規(guī)劃和整數(shù)規(guī)劃的區(qū)別，具備整數(shù)規(guī)劃建模能力。412割平面法和０－１規(guī)劃，采用軟件求解整數(shù)規(guī)劃的案例割平面法的原理與計(jì)算過程，０－１規(guī)劃的特點(diǎn)與建模掌握割平面法，理解0－1型整數(shù)規(guī)劃的解法和指派問題；具備針對(duì)簡單的實(shí)際問題建立0－1規(guī)劃模型的能力。413圖論的基本概念圖的基本概念，樹的定義及性質(zhì)，圖的支撐樹，最小支撐樹問題的求解理解圖、樹的基本概念和性質(zhì)，掌握避圈法和破圈法。4（其中2學(xué)時(shí)討論）14最短路問題和最大流問題最短路算法，最大流問題的基本概念與基本定理，尋求最大流的標(biāo)號(hào)法理解標(biāo)號(hào)算法并能求解簡單的最短路問題和最大流問題。4七、教學(xué)方法本課程的教學(xué)主要由課堂理論教學(xué)、習(xí)題與案例討論組成。鑒于優(yōu)化技能是涉及到多門課程的一種綜合性的專業(yè)應(yīng)用技能，本課程教學(xué)注重理論教學(xué)和應(yīng)用教學(xué)并重。在介紹基本概念和基本理論的同時(shí)，主要圍繞優(yōu)化模型的建模技巧、應(yīng)用軟件的介紹和解決專業(yè)案例等方面培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用優(yōu)化原理與方法構(gòu)建優(yōu)化模型的能力，并引導(dǎo)學(xué)生了解運(yùn)用軟件解決實(shí)際優(yōu)化問題的流程。結(jié)合引導(dǎo)算例、啟發(fā)式教學(xué)方法和小組項(xiàng)目合作等方法進(jìn)行課堂教學(xué)。八、對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)的總體要求1、學(xué)習(xí)本課程的方法、策略及教育資源的利用。由于本課程介紹多種數(shù)學(xué)模型及其求解方法，因此學(xué)生需要花費(fèi)一定的時(shí)間思考、練習(xí)、討論才能對(duì)課程內(nèi)容融會(huì)貫通，達(dá)到課程目標(biāo)。課上做好筆記，注意老師講授的重點(diǎn)，注重對(duì)基本概念、基本理論和算法基本流程的理解與應(yīng)用，在學(xué)習(xí)過程中碰到疑問時(shí)要及時(shí)通過自己思考或和老師、同學(xué)討論解決。由于課程的數(shù)學(xué)公式較多，略顯枯燥，但如果學(xué)生能將本課程的內(nèi)容和工業(yè)工程專業(yè)的常見問題結(jié)合起來，通過網(wǎng)絡(luò)等途徑了解本課程內(nèi)容的專業(yè)應(yīng)用案例，那么能增強(qiáng)學(xué)習(xí)的興趣和信心。2、學(xué)生必須閱讀與選讀的課外教學(xué)材料要求學(xué)生閱讀WinQSB或OPL軟件的入門基礎(chǔ)操作介紹，選讀1～2篇關(guān)于優(yōu)化模型應(yīng)用的期刊論文。3、學(xué)生完成本課程每周須耗費(fèi)的時(shí)間。為掌握本課程的主要內(nèi)容，按至少1:1的比例安排課外學(xué)時(shí)（包括預(yù)習(xí)、復(fù)習(xí)和做作業(yè)的時(shí)間），學(xué)生課外每周必須花費(fèi)的最少時(shí)間為4學(xué)時(shí)。4、學(xué)生的上課、實(shí)驗(yàn)、討論、答疑、提交作業(yè)（論文）、單元測(cè)試、期末考試等方面的要求。要求上課認(rèn)真聽課，有重點(diǎn)的做好筆記，積極參與課堂討論，勤于思考敢于發(fā)問，以免疑問越積越多而影響后續(xù)章節(jié)的學(xué)習(xí)；及時(shí)復(fù)習(xí)，認(rèn)真演算習(xí)題，獨(dú)立完成作業(yè)，勤于交流學(xué)習(xí)體會(huì)但杜絕抄襲，準(zhǔn)時(shí)交作業(yè)，仔細(xì)對(duì)照評(píng)閱情況聽老師講評(píng)。積極備考期中測(cè)試或期末考試，獨(dú)立完成，杜絕作弊。5、學(xué)生參與教學(xué)評(píng)價(jià)要求。課程結(jié)束前1-2周內(nèi)，按照學(xué)校統(tǒng)一安排，通過網(wǎng)上評(píng)教系統(tǒng)，回答調(diào)查問卷，實(shí)事求是地對(duì)本課程及任課教師的教學(xué)效果作出客觀公正的評(píng)價(jià)，是學(xué)生的應(yīng)盡的權(quán)利和義務(wù)，對(duì)促進(jìn)教師改進(jìn)教學(xué)具有重要意義。九、成績?cè)u(píng)定方法及標(biāo)準(zhǔn)考核內(nèi)容評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)及要求權(quán)重出勤情況不得無故遲到、早退、缺席，專心聽課。6%課堂討論積極回答問題，