課程開發(fā)的過程模式及課程設(shè)計-集裝箱碼頭

課程開發(fā)的過程模式過程模式的提出“過程模式”是由英國著名課程論專家斯騰豪斯（LawreneeStenhouoe）系統(tǒng)確立起來的。斯騰豪斯對過程模式的建構(gòu)是從對“泰勒原理”的批判開始的。斯坦豪斯在1975年出版的《課程研究與開發(fā)導(dǎo)論》中，對目標模式的課程理論進行了分析批判，以此為基礎(chǔ)，提出了過程模式的課程理論。對目標模式的批判是其課程開發(fā)過程模式理論闡述的前提和依據(jù)。斯坦豪斯認為，課程的研究和開發(fā)不應(yīng)當(dāng)是按照某些事先決定的行為目標制定出一套“方案”，然后再加以評價，而應(yīng)當(dāng)是一個動態(tài)的、持續(xù)的過程，在這個過程中，課程的研究、開發(fā)、評價不是公開的、獨立的，而是一體的，所有這些都集中在課程實踐當(dāng)中，且教師在其中起著重要的作用。斯坦豪斯把目標模式的癥結(jié)歸納如下。目標模式是一種雄心勃勃的綜合性理論，在理論綜合上的這種大膽嘗試對于加深對事物的理解是必要的，也是重要的，但由于缺乏情境的資料和實施的知識，雖達到了邏輯上的一致性，卻失去了牢固的基礎(chǔ)，這種高度的思辨性往往帶來實施中的不適用問題。目標模式誤解了知識的本質(zhì)。斯騰豪斯認為，對于訓(xùn)練行為技能來說，目標模式是很適用的，它通過分析使要形成的操作行為明晰化，從而促進了訓(xùn)練過程。如在軍隊和工業(yè)界，適用目標模式取得了很明顯的成功。但對于知識的學(xué)習(xí)來說，目標模式是顯然不適宜的。這是因為知識的本質(zhì)在于可以通過知識的運用進行創(chuàng)造性思維。與信息不同，人由此進入了知識的本質(zhì)，這一本質(zhì)是一個支持創(chuàng)造性思維，并為了判斷提供框架的結(jié)構(gòu)。因而，課程應(yīng)該考慮知識中的不確定性，鼓勵個性化的、富于創(chuàng)造性的學(xué)習(xí)，而不是把知識及其學(xué)習(xí)作為滿足預(yù)定目標的嘗試。從這個意義上說，“教育即引導(dǎo)兒童進入知識之中的過程，教育成功的程度即是它所導(dǎo)致的學(xué)生不可預(yù)期的行為結(jié)果增加的程度”。目標模式顯然與此要求相悖。按照斯騰豪斯的說法，目標模式的實質(zhì)是通過目標的分析，使教育結(jié)果的質(zhì)量標準“形式化”，這樣做的結(jié)果實質(zhì)上是降低了質(zhì)量標準。此外，目標模式還有使知識服務(wù)于既定目標的“工具化”的傾向，這是“為了滿足目標而使用損害內(nèi)容的方法。”目標模式通過武斷地規(guī)定思維界限及對知識中的未決問題武斷地限定答案，使學(xué)校獲得了一種凌駕于學(xué)生之上的權(quán)威和力量，教師的角色，則從一個復(fù)雜的知識領(lǐng)域中的學(xué)生，就變?yōu)閭魇趯W(xué)校認可的觀點的師傅。這就歪曲了知識的本質(zhì)。目標模式往往忽視或低估那些不能被嚴謹?shù)丶右员磉_和檢測卻十分重要的教育結(jié)果。如果人們廣泛地接受與期望按照行為鑒定一切有價值的成果，那么，無可避免地，隨著時間的流逝，課程將傾向于強調(diào)那些已被鑒定了的因素。那些難于檢測的重大成果，那些很少轉(zhuǎn)譯為行為術(shù)語的重大成果便傾向于萎縮了。過程模式是什么？“過程”意指事物發(fā)展所經(jīng)過的程序、階段；“模式”某種\t"/subview/37878/_blank"事物的標準\t"/subview/37878/_blank"形式或使人可以照著做的標準\t"/subview/37878/_blank"樣式。“過程模式”是在批判泰勒等人目標模式的基礎(chǔ)上由英國現(xiàn)代課程論著名專家斯騰豪斯提出來的。鑒于目標模式在實踐中呈現(xiàn)的難以逾越的局限性，為了使教育目標具有意義，須將目標當(dāng)作程序原則，而不能視之為終極目標。所謂程序原則，是指課程設(shè)計者（教師）的價值觀會指導(dǎo)其在教學(xué)程序中的作為。因此，課程開發(fā)關(guān)注的應(yīng)是過程，而不是目的，不宜從詳細描述目標開始，而是要先詳述程序原則與過程，然后在教育活動、經(jīng)驗中，不斷予以改進、修正，此即所謂“過程模式”F以過程或程序，而不以目標或內(nèi)容為焦點。它不預(yù)先指定目標，而是詳細說明內(nèi)容和過程中的各種原理。換句話說，這種模式主張，課程開發(fā)應(yīng)從那些具有價值的知識中挑選出能夠體現(xiàn)這些知識的內(nèi)容,這些選擇出來的內(nèi)容，能夠代表這種知識當(dāng)中最重要的過程、最關(guān)鍵的概念和該知識中固有的那些標準。學(xué)生所取得的最終結(jié)果不是按照行為事先確定的，而是在事后借助那些建立在該知識形式中的標準來加以評價。斯騰豪斯認為，過程雖然不包羅所有的課程開發(fā)形式，但卻可以彌補目標模式的不足，過程模式比目標模式更適合于那些以知識和理解為中心的課程領(lǐng)域。過程模式的思想基礎(chǔ)過程模式的思想基礎(chǔ)是進步主義教育理論和發(fā)展心理學(xué)。進步主義對知識、教育、兒童的看法，認知心理學(xué)對人類學(xué)習(xí)過程的理解，以及它們的研究方法無不體現(xiàn)在作為該模式知識基礎(chǔ)的論說之中。進步主義教育理論的傳統(tǒng)過程模式的思想淵源可以追溯到盧梭及以后的進步主義教育運動。盧梭反對知識是客觀的，認為知識是不確定的，知識不是強加的，知識獲得要經(jīng)由個人的經(jīng)驗，經(jīng)由自然發(fā)展的過程。因此，盧梭主張從經(jīng)驗中學(xué)習(xí)，提出“提供學(xué)生問題使其自己解決；不要教他任何事情，他自己就能學(xué)習(xí)；不必教他科學(xué)，使他自己發(fā)現(xiàn)”，“教育不是教導(dǎo)而是引導(dǎo)”。盧梭認為，個人是教育過程的中心，反對傳統(tǒng)教育將知識視為教育過程的主要因素。這些觀點經(jīng)裴斯泰洛齊、赫爾巴特和福祿培爾等的進一步發(fā)展，至杜威集其大成，匯成進步主義的教育思想。其主要特點在于：強調(diào)知識是通過經(jīng)驗獲得的，經(jīng)驗是教育過程的核心，學(xué)生獲得某種知識并不是教師教導(dǎo)的，而是自行發(fā)現(xiàn)的；教育是生長發(fā)展的過程，是一種手段，而不是知識的灌輸；教育不是生活的準備，教育本身就是生活，教育或課程開發(fā)應(yīng)依據(jù)過程而不是最后的產(chǎn)品。這些教育、課程、教學(xué)和知識的理念成為課程開發(fā)過程模式的思想基礎(chǔ)。發(fā)展心理學(xué)的影響瑞士著名心理學(xué)家皮亞杰的發(fā)生認識論強調(diào)，智力的發(fā)展是主動的過程，在此過程中，有機體遺傳的結(jié)構(gòu)與外界的環(huán)境發(fā)生交互作用，兒童因而重組自己的行動與觀念，以維持較好的適應(yīng)。他借用生物學(xué)上的“圖式、同化、順應(yīng)和平衡”等要領(lǐng)來解釋人的認識發(fā)生發(fā)展過程。同化是接納的過程，順應(yīng)是超越環(huán)境并加以調(diào)適的過程，由于調(diào)整的作用，同化能繼續(xù)不斷地得到平衡。如果外部刺激不能改變個人現(xiàn)有的認知結(jié)構(gòu)，或者個人不能及時調(diào)整以適應(yīng)外部刺激的要求，則不會有認知的發(fā)展。顯然，皮亞杰是從個體心理發(fā)展的角度來說明認識的發(fā)生和發(fā)展，強調(diào)主體在認識過程中具有一定的認知結(jié)構(gòu)，并發(fā)揮不可替代的作用，認為由于主體認知結(jié)構(gòu)的存在，主體在認識過程一開始就是積極主動的，具有能動作用，主體的認知結(jié)構(gòu)有一個發(fā)生與發(fā)展的過程，永遠不會停留在一個水平上。皮亞杰提出，知識來源于行動，行動既是感知的源泉，又是思維的基礎(chǔ)。知識的形成，不是外物的簡單復(fù)本，也不是主體內(nèi)部預(yù)成結(jié)構(gòu)的獨立顯現(xiàn)，而是主體與外部世界連續(xù)不斷交互作用中逐漸建構(gòu)的一系列結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)的發(fā)展，意味著兒童智慧水平的提高和邏輯范疇及科學(xué)概念的深化。關(guān)于知識構(gòu)成的心理機制，皮亞杰認為，主體通過反省抽象和自動調(diào)節(jié)這兩個機制，促使知識的廣度與深度不斷提高，促使新的結(jié)構(gòu)經(jīng)常處于精心建構(gòu)之中。布魯納進一步提出了教學(xué)的理論以促進兒童認知的發(fā)展和學(xué)習(xí)。布魯納認為，兒童不僅是知識的接受者，而且是主動的探究者，其行動是有目的地朝向于解決環(huán)境提出的問題，同時也重組他對于世界的觀點。求知是一種過程而非結(jié)果。教授一門學(xué)科不在于增加這門學(xué)科的知識，而在于使兒童為自己而學(xué)習(xí)該門學(xué)科，像學(xué)科專家一樣去思考，以參與獲得知識的過程。在此過程中，學(xué)生需要了解和掌握的是學(xué)科的基本結(jié)構(gòu)?！皩W(xué)科基本結(jié)構(gòu)”是從“知識結(jié)構(gòu)”原理中引申出來的，指構(gòu)成該學(xué)科的那些中心概念、原則和方法。懂得基本結(jié)構(gòu)可以較容易地理解和掌握整個學(xué)科。教師在提出一門學(xué)科的基本結(jié)構(gòu)時，可以保留一些令人興奮的部分，引導(dǎo)學(xué)生自己去發(fā)現(xiàn)。那么，如何組織課程才能符合上述要求？布魯納認為，那就是課程組織的“螺旋式”和課堂教學(xué)的“發(fā)現(xiàn)法”。采用“螺旋式課程”使得無論在什么年齡階段，都可以以不同的深淺度介紹一門學(xué)科的基本概念，并使其在以后的學(xué)習(xí)中得到進一步發(fā)展，最終使學(xué)生對一門學(xué)科獲得比較深刻的理解。倡導(dǎo)發(fā)現(xiàn)法旨在要求重視學(xué)生的學(xué)習(xí)信心與主動精神。從皮亞杰和布魯納的理論可知，發(fā)展心理學(xué)繼承了進步主義的思想，尤其是主張研究兒童的認知發(fā)展，強調(diào)教育是一種過程，學(xué)習(xí)是一種積極的建構(gòu)。這些皆成為過程模式的重要思想基礎(chǔ)。集裝箱碼頭課程設(shè)計姓名：班級：學(xué)院：

摘要本文研究的是集裝箱碼頭堆場的叉車管理問題，通過對叉車的指派問題和行走的最短路徑問題的研究，達到科學(xué)的安排叉車裝卸作業(yè)的目的。使用Excel辦公軟件，科學(xué)的分析和建模，成功解決以上物理運籌學(xué)的問題，得到最佳的生產(chǎn)分派方案。讓人們認識到Excel強大的計算功能，也更加能熟練操作Excel，為以后的學(xué)習(xí)和工作打下基礎(chǔ)。更認識到管理的數(shù)字化和科學(xué)化可以使物流運作中有限資源得到合理的計劃、組織與分配，有效的協(xié)調(diào)和控制，達到最佳效益和效率。關(guān)鍵字：集裝箱碼頭叉車管理，指派問題，最短路徑問題，物流運籌學(xué)，Excel……-PAGE8-引言集裝箱叉車是集裝箱碼頭的常用裝卸機械，主要用于吞吐量不大的綜合性碼頭進行集裝箱的裝卸、堆垛、短距離搬運、車輛的裝卸作業(yè)，是一種多功能機械，具有機動性靈活、通用性好、應(yīng)用廣泛、性能可靠、造價低廉等特點。因此，在集裝箱堆場中，對叉車的管理顯得十分重要，在叉車數(shù)量有限的情況下，如何分配作業(yè)，如何安排叉車的移動路線，最大限度使叉車的作用最大化，成了本次課程設(shè)計研究的課題。我們選取了兩個問題研究，一個是叉車所在處到各箱區(qū)的指派問題，另一個是叉車行走的最短路徑問題。這些都屬于物流運籌學(xué)的研究范疇。傳統(tǒng)的研究都建立在復(fù)雜的公式和大量的基礎(chǔ)上，無形中增加了研究的難度，也容易出現(xiàn)誤差。如果我們用熟悉的Excel來做，那么需要做的僅僅是在Excel表格中建立能夠完全描述問題的模型而已，剩下的計算就由計算機代勞，大大減低了計算的難度。在科學(xué)計算上，使用Excel可以進行變量求解、假設(shè)分析、規(guī)劃求解等，提供了強大的表格計算功能、靈活的數(shù)據(jù)庫管理功能、多方面的數(shù)據(jù)分析功能。本文詳細介紹了應(yīng)用Excel在物流運籌學(xué)中建模及求解的方法，通過例題進一步掌握運籌學(xué)有關(guān)方法原理、求解過程，提高學(xué)生分析問題和解決問題能力。第二章叉車所在處到各箱區(qū)的指派問題1.指派問題介紹在物流活動中經(jīng)常遇到各種性質(zhì)的指派問題（Assignmentproblem），有n項目運輸任務(wù)，恰好有n輛車可以承擔(dān)這些運輸任務(wù)，由于車型，載重，路線以及司機對道路的熟悉程度等方面的不同，效率也不一樣，于是產(chǎn)生了應(yīng)指派哪輛車去哪里完成哪項運輸任務(wù)，使總效率最高（或者路程最短，或時間最短）的問題，這類問題稱為指派問題。需要說明的是：指派問題實際上是一種特殊的運輸問題。其中出發(fā)地是人，目的地是工作。只不過，每一個出發(fā)地的供應(yīng)量都為1（因為每個人都要完成一項工作），每一個目的地的需求量都為1（因為每項工作都要完成）。指派問題的假設(shè):（1）被指派者的數(shù)量和任務(wù)的數(shù)量是相同的（2）每一個被指派者只完成一項任務(wù)（3）每一項任務(wù)只能由一個被指派者來完成（4）每個被指派者和每項任務(wù)的組合有一個相關(guān)成本（5）目標是要確定怎樣進行指派才能使得總成本最小2.算例某集裝箱碼頭有6處地方提供裝卸用叉車，現(xiàn)要為6個箱區(qū)提供裝卸服務(wù)，叉車存放處與箱區(qū)之間的距離見下表，試擬定分派方案表2-1叉車存放處與箱區(qū)之間的距離叉車所在處箱區(qū)叉車所在處箱區(qū)一二三四五六1518249623561232395975916033749706142424556058624753539504936404369250507061403.建模設(shè)Xij為指派人員i去做工作j（i，j＝1,2,3,4)0if第i臺叉車不作業(yè)于j箱區(qū)Xij∈1if第i臺叉車作業(yè)于j箱區(qū)目標函數(shù)：MinZ=51X11+82X12+49X13+62X14+35X15+61X16++40X66約束條件：X11+X12+X13+X14+X15+X16=1X21+X22+X23+X24+X25+X26=1X31+X32+X33+X34+X35+X36=1X41+X42+X43+X44+X45+X46=1X51+X52+X53+X54+X55+X56=1X61+X62+X63+X64+X65+X66=14.Excel求解過程簡單的手工計算當(dāng)然也是能找出最優(yōu)答案，有一種快捷的求解方法：匈牙利方法（HungarianMethod），但如果把例子改為40個叉車所在地去完成40個箱區(qū)的裝卸任務(wù)，那手工計算就有一定的難度了。如果我們用熟悉的Excel來做，那么需要做的僅僅是在Excel表格中建立能夠完全描述問題的模型而已，剩下的計算就由計算機代勞，大大減低了計算的難度，Excel的“規(guī)劃求解”還是采用“單純形法”來求解。第一步：把數(shù)據(jù)輸入表中，上半部為數(shù)據(jù)，下半部為模型，紫色陰影部分為可變單元格。第二步：在單位格B24中輸入=Sumproduct(C4:H9,C14:H19),公式Sumproduct計算的是兩矩陣中各個相對應(yīng)元素乘積的和，再按Enter鍵，該單元格為0。第三步：選擇單元格，輸入公式，計算總和,公式SUM計算的是一個范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)求和。(1)在單元格I14中輸入=SUM(C14:H14)，選中復(fù)制，按住Ctrl+Shift+Enter,鼠標拖動，再按ENTER鍵，可以同理得出I15:I19(2)在單元格C20中輸入=SUM(B18:G18)，選中復(fù)制，按住Ctrl+Shift+Enter,鼠標拖動，再按Enter鍵，可以同理得出D20:H20第四步：加載規(guī)劃求解工具：“工具”→“加載宏”→勾選“規(guī)劃求解”→“確定”第五步：選擇“工具”中的“規(guī)劃求解”彈出對話框(1)設(shè)置目標單元格：B12，選擇“最小值”項，因為我們要求解的是所有的叉車到箱區(qū)總最短距離，從而使工作效率達到最大(2)設(shè)置可變單元格：C14:H19,最終結(jié)果將出現(xiàn)在可變單元格中(3)添加約束條件：I14:I19=1，表示每處的叉車只能對應(yīng)一處堆場C20:H20=1,表示每處堆場只能由一處叉車進行裝卸作業(yè)C14:H19,bin表示二進制，結(jié)果不是O就是1，這樣就避免了小數(shù)的出現(xiàn)第六步：在“規(guī)劃求解”對話框中，單擊“選項”按鈕，出現(xiàn)“規(guī)劃求解選項”對話框，選擇假定非負，單擊“確定”第七步：在“規(guī)劃求解參數(shù)”中的選擇“求解”，出現(xiàn)以下對話框點擊報告中的運算結(jié)果報告（具有整數(shù)約束條件的問題無法生成敏感性報告和極限值報告）然后點確定按鈕就在excel中生成了相應(yīng)的報告，如圖：此時，可變單元格中也已生成了我們需要的結(jié)果5．結(jié)果分析應(yīng)該指派叉車所在處1到箱區(qū)五進行裝卸服務(wù)叉車所在處2到箱區(qū)二進行裝卸服務(wù)叉車所在處3到箱區(qū)一進行裝卸服務(wù)叉車所在處4到箱區(qū)三進行裝卸服務(wù)叉車所在處5到箱區(qū)四進行裝卸服務(wù)叉車所在處6到箱區(qū)六進行裝卸服務(wù)最終可以使得叉車所行走的總距離最短，為2456．變形經(jīng)常會遇到指派問題的變形，之所以稱它們?yōu)樽冃?，是因為它們都不滿足平衡指派問題所有假設(shè)之中的一個或者多個。一般考慮下面的一些特征：（1）有些人并不能進行某項工作（相應(yīng)的Xij＝0）;（2）雖然每個人完成一項任務(wù)，但是任務(wù)比人多(人少事多);（3）雖然每一項任務(wù)只由一個人完成，但是人比任務(wù)多（人多事少）；（4）某人可以同時被指派給多個任務(wù)（一人可做幾件事）；（5）某事可以由多人共同完成（一事可由多人完成）；（6）目標是與指派有關(guān)的總利潤最大而不是使總成本最小。例如將上題中的箱區(qū)六去掉，問題改為：6處地方提供裝卸用叉車為5個箱區(qū)提供裝卸服務(wù)，叉車存放處與箱區(qū)之間的距離見下表，試擬定分派方案表2-2叉車存放處與箱區(qū)之間的距離叉車所在處箱區(qū)叉車所在處箱區(qū)一二三四五151824962352323959759133749706142455605862475395049364069250507061我們同樣可以用EXCEL求解，按上題的方法輸入模型和變量，在目標函數(shù)單元格C21輸入=SUMPRODUCT(C4:G9,C13:G18)，選擇單元格H13:H18C19:G19，輸入公式，計算總和。至此，與不變形的指派問題是一樣的。變形的指派問題不同之處在于規(guī)劃求解中的約束條件，有些小小的改動。點擊報告中的運算結(jié)果報告（具有整數(shù)約束條件的問題無法生成敏感性報告和極限值報告）然后點確定按鈕就在excel中生成了相應(yīng)的報告即應(yīng)指派叉車1到箱區(qū)五進行裝卸服務(wù)叉車2到箱區(qū)二進行裝卸服務(wù)叉車3到箱區(qū)一進行裝卸服務(wù)叉車5到箱區(qū)四進行裝卸服務(wù)叉車6到箱區(qū)三進行裝卸服務(wù)最終可以使得叉車所行走的總距離最短，為245第三章叉車行走的最短路徑問題1.最短路徑問題介紹在實際生產(chǎn)和生活中，很多問題的求解可以歸納為最短路徑的問題，如兩地之間的管道鋪設(shè)，線路安排，道路修筑，運路選取等；再如工廠布局，設(shè)備更新等問題也可以轉(zhuǎn)化為最短路徑的問題。最短路問題的假設(shè)（1）網(wǎng)絡(luò)中選擇一條路,始于某源點終于目標地（2）連接兩個節(jié)點的連線叫做邊（允許任一個方向行進），弧（只允許沿著一個方向行進）（3）和每條邊相關(guān)的一個非負數(shù)，叫做該邊的長度（4）目標是為了尋找從源到目標地的最短路2.算例某叉車在①處，現(xiàn)需移到⑦處進行裝卸作業(yè)，他需要通過中間幾個站點連接到達最終目的地，各點之間的距離如圖所示，找出叉車行走的最短路徑，以達到節(jié)約成本的目的。圖3-1最短路徑節(jié)點圖3.Excel求解過程用EXCEL來求最短路徑的原理是：令變量為0或1，即如果最短路徑通過該節(jié)點，則設(shè)變量為1，不通過則為0，除起點和終點外，每個中間點的進出權(quán)數(shù)和是0，起點的進出權(quán)數(shù)是1，終點是-1，目標函數(shù)是各邊權(quán)數(shù)和對應(yīng)變量乘積的和。于是我們可以得到一組等式約束，通過求解可以得到最短路徑。第一步：所有數(shù)據(jù)輸入表中如圖，其中左邊藍色部分為數(shù)據(jù)，右邊紫色陰影部分為變量：第二步：在單元格C18:C24，輸入公式，計算節(jié)點進出和。(1)在單元格C6中輸入目標函數(shù)計算公式=SUMPRODUCT(D3:D15,E3:E15)，公式SUMEPRODUCT計算的是兩矩陣中各個相對應(yīng)元素乘積的和，再按ENTER鍵，該單元格為0。(2)節(jié)點的進出和=該節(jié)點的流出量-該節(jié)點的流入量例如節(jié)點2可以流向節(jié)點3,4,5，但只能選擇一條路走，流入節(jié)點2的路也只有節(jié)點1，所以每個中間點的進出權(quán)數(shù)和是0，依次類推。節(jié)點1是總流出節(jié)點，所以起點的進出權(quán)數(shù)是1。節(jié)點7是總流入節(jié)點，不再流出，所以終點的驚出權(quán)數(shù)是-1。第三步：設(shè)置規(guī)劃求解參數(shù)（1）設(shè)置目標單元格C26，因為要求的是最短路徑問題，所以選擇“最小值”項（2）設(shè)置可變單元格E3:E15,最終結(jié)果將出現(xiàn)在可變單元格中（3）設(shè)置約束條件：C18:C24=E18:E24,表示步驟二的進出權(quán)數(shù)約束；E3