系统工程理论与实践教学改革

［摘要］系统工程是一门重要的学科基础课，文章提出突破系统工程学的课程体系框架，按系统科学体系设置系统工程学课程，把运筹学的定量技术与系统思想有机结合，实现将定性分析与定量分析相结合，使学生掌握系统工程学的基本模型与基本方法，加强对学生实际应用能力的开发与培养，为培养学生的管理实践创新能力奠定基础。

［关键词］系统工程 实践教学 课程改革

［作者简介］张爱霞（1975-　），女，河北唐山人，河北联合大学矿业工程学院，讲师，主要从事系统工程教学与科研工作；李富平（1965-　），男，河北唐山人，河北联合大学矿业学院，教授，博士，主要从事矿业工程的教学管理工作；赵树果（1969-　），女，河北唐山人，河北联合大学教务处，副教授，在读博士，主要从事矿业工程的教学管理工作。（河北 唐山 063009）

［课题项目］本文系2010年河北联合大学教改立项课题“《管理系统工程》课程实践教学的改革与研究”的阶段性研究成果。（项目编号：Y1017-08）

［中图分类号］G642.3 ［文献标识码］A ［文章编号］1004-3985（2012）26-0134-02

系统工程是高等院校交通工程、采矿工程、安全工程、环境工程等本科专业的一门重要的学科基础课，是以一般系统为研究对象，以现代系统理论和方法为主要内容的一门新兴的管理工程技术课程。课程以定量分析为主研究管理问题，将工程思想和管理思想相结合，应用系统的、科学的、数学分析的方法，通过建模、检验和求解数学模型获得最优决策的科学。要求学生学习系统与系统工程、系统优化、存储论、系统预测、系统决策、系统模拟等内容，培养学生树立系统思想并能运用系统工程方法解决工程实践问题。系统工程课程作为一门专业基础课，具有实践性、应用性强的突出特点。为适应新形势下社会对系统工程专业人才的要求，对课程的教学内容体系、实践教学进行改革探讨具有十分重要的意义。

一、系统工程课程在教学中存在的问题

1.系统工程的学习难度较大。系统工程以大规模复杂系统为研究对象，是在系统理论、管理科学及运筹学等学科基础上形成的一门交叉学科。通过学习使学生掌握分析与解决各种管理系统问题的思想、程序和方法。系统工程侧重于研究战略性的全局问题，涉及面广，教学内容丰富。由于课程内容比较抽象，又缺乏实际的系统工程理论的实践活动，学生难以理解概括性极强的数学表达式和抽象框图的理论表示方法，这增大了系统工程学习的难度。

2.教学效果一般。教与学信息反馈不及时，师生互动性差。部分学生课堂参与性不够，师生互动有限，整体学习效果一般。

3.与专业相关课程的联系程度不大。在教与学的过程中，教师与学生只是单纯地讲授、学习课程，将各门课程生硬地割裂开来，不能够将所学知识融会贯通。将本课程与专业相关课程紧密联系起来，促进学生知识结构的掌握和解决实际问题能力的提升，进而促进对整个专业学习的整体把握，增强解决实际问题的能力是亟待解决的问题。

二、系统工程教学内容体系设计

1.系统工程在培养方案中的地位和作用。系统工程是本科生在修完基础课后接触到的首门专业基础课。通过学习系统与系统工程、系统优化、存储论、系统预测、系统决策、系统模拟等内容，培养学生树立系统思想，并能运用系统工程方法解决工程实践问题。课程对培养学生管理创新能力和实现管理现代化方面起到重要的作用，所学系统工程思维方法是交通工程专业后续课程的基础，系统工程技术方法在后续课程中发挥直接的作用。

2.系统工程内容体系存在的问题和不足。从我国开设系统工程课程的高校来看，由于各高校服务对象不同，对系统工程学的理解不同，教学内容体系与教学大纲的要求差异较大。有的院校授课内容偏重“运筹学”，重点讲授运用数学方法研究最优化问题，如东南大学、北京交通大学；有的院校则偏重于系统工程学，主要是解决系统优化问题，如西安交通大学。

按系统科学体系，系统工程属应用科学层次，是改造世界的基本工具。运筹学属技术科学，是系统工程的基础数学理论与方法，系统思想是辩证唯物论在认识世界中体现的基本思维方法。根据河北联合大学开设系统工程学的教学经验，系统工程学内容体系与学生的培养目标和培养要求有一定的脱节。主要表现在：一方面要求学生掌握系统工程的基本方法和技术，能够解决工作中的实际问题；另一方面要求部分考研深造的学生掌握较扎实的系统工程基本理论和运筹学的基本方法。将系统工程和运筹学有机地结合起来有利于培养学生的系统思维方法和用系统工程方法解决问题的能力，适应不同学校对考研考试内容的不同要求。但目前的教学内容不能统筹兼顾，因此在课程体系建设中，要将运筹学的数学工具和方法与系统工程的基本理论和方法有机结合，做到重点突出，因材施教，以适应不同人才培养的要求。

3.课程内容体系设计。根据以上分析，要对系统工程理论与实践教学进行改革，在系统思想指导下，应用运筹学提供的数学理论与方法，解决实践问题的方法论课程。课程体系由两个相互关联的有机部分组成。第一部分：从系统思想出发，按系统科学在21世纪的发展方向——系统思想定量化和计算机应用设置系统科学方法论和系统科学体系、系统工程的基本观点、基本理论、基本方法和步骤以及系统工程的主要方法——模型化等内容。目的是帮助学生树立与养成系统思想，形成面向问题，在定性分析指导下进行定量分析的系统思维方式，掌握系统工程处理问题的基本观点、基本理论、基本方法和步骤，其核心是树立与养成系统思想。第二部分：从实现系统思想定量化和计算机应用出发，按系统工程的主要方法——模型化和计算机求解为重点，构建由系统最优化模型、系统预测模型、网络优化模型、系统决策及多目标决策、实验和模拟方法、网络计划方法等具体方法。目的是让学生学会针对实践具体问题抽象化建模、求解和结果分析技术，给学生一个“方法库”和“工具库”，核心是定量化方法与工具。

在系统思想指导下，按在定性指导下进行定量的原则进行科学决策是21世纪管理科学的发展方向，是实现管理现代化的必由之路。学生只有掌握了现代决策思想和决策方法，才能适应社会主义市场经济的需求；只有掌握系统思想，全面综合地研究问题，才能适应社会发展需求。系统工程课程正是按照这一指导思想设计、改革和建设的，既体现21世纪人才培养的要求，又能适应社会主义市场经济、社会全面发展和科学发展的要求。

4.实践教学体系设计。系统工程课程实践教学的目的是使学生灵活掌握管理系统工程基础在解决实际应用问题中的基本方法和应用技巧，活学活用所学课程知识；培养学生从实践中发现问题、提出问题、分析问题和解决问题的能力，提高学生的综合素质和创新能力，培养团队协作精神。

三、教学改革研究成果

1.系统科学体系设置系统工程学课程。结合一般同学和考研同学的需求，突破系统工程学的课程体系框架，引入了运筹学的数学工具和方法，按系统科学体系设置系统工程学课程，包括系统思维方法并应用系统思想进行系统分析，思维方法的发展、系统工程的概念、系统工程与运筹学的关系、系统工程解决问题的方法与步骤；掌握建立模型的理论与方法：预测模型、线性规划、网络及网络计划方法、决策模型等；各种模型求解的基本理论与方法：线性规划、网络模型、CPM网络参数计算、目标规划法等；掌握模型求解结果的分析方法，包括灵敏度分析、预测模型检验等；加强实践环节，引入运筹学软件QM和国际上流行的项目管理软件Project等。

2.制定教学文件，改善教学方法。根据课程内容体系和实践教学体系制定了相应的48学时、36学时的系统工程学大纲、教学日历，整理完善了课件。课堂教学采用多媒体技术与板书相结合的方法，针对不同的内容选择不同的方式进行教学，克服单纯使用板书信息量少、单纯使用多媒体技术速度快、学生理解时间短的缺点，既增大了教学信息量，又能加深学生对问题的理解。

3.教学注重强化学生的理解能力。在教学方法上采用理论教学与实践教学相结合、定性与定量相结合、数学方法与计算工具相结合、课上教学与课后实践相结合的“四结合”的教学方式与方法，选用理论讲授与工程实践案例分析相结合的传授模式，启发式教学与研讨式学习相结合的互动途径。在教学过程中，将重心向模型的建立、求解和求解结果分析转移，侧重实践应用；增加计算机软件应用能力的培养，增加实践环节，重点提高学生的应用能力，通过“案例分析”“建模”“算法”的计算机实习训练，加强对学生实际应用能力的开发与培养；增加工程实践中应用较多的理论与方法内容，基本形成理论—软件—应用一体化的课程体系，体现了“厚基础、重素质”的教育思想。

4.锻炼学生实际解题能力。为培养学生的实际动手能力，重点突出运筹学、系统工程基本理论，先以例题入手，讲解怎么解决问题，在解决问题后分析解决问题过程中所用原理和方法。再让学生重做此类题，掌握原理及方法。每讲后布置两个小时左右的课后习题，追求作业解题层次清晰、方法新颖、书写规范，锻炼学生实际解题能力，计入40%的平时成绩。

5.强化实践动手能力。以48学时为例，其中安排讲课学时40学时，上机8学时。针对上机环节，编写了上机指导书，制定了上机实验、实践安排。系统工程实践性较强，强调结合实际管理等问题的应用。在教学中提出以下方式方法提高学生的实践能力。一是课外阅读，拓展学生视野。在教学过程中结合课程内容，要求学生在课外阅读系统工程及管理学、工业工程等方面学术刊物上的相关文章或有关研究报告，并定期或不定期在课堂上介绍与交流。根据学生的表现或研究结果计入10%的平时成绩。二是提出问题，并完成简明应用系统分析报告。要求每个学生在“系统工程方法论”课程结束前，结合实际提出一个可用系统分析原理加以分析的问题；并以此为基础，组建由3～4人组成的系统分析小组，拟分析问题；随着课程内容的推进，各小组完成应用系统分析报告的框架，结课前在全班进行交流；课程全部结束后，完成正式的系统分析报告。根据系统分析报告的结果计入20%的平时成绩。

6.收集丰富实践案例库。查阅各大院校和相关国家级、省级精品课网站相关资源以及课题组教师科研项目，建立了实践案例库。重点培养学生具备理解和运用运筹学的基本原理和方法解决实际中的优化与决策问题的能力。

四、结论

对系统工程理论与实践教学进行改革，按照该课程在培养方案中的地位和作用进行定位，并在此基础上，根据课程对学生的能力需求，突出培养学生的创新能力，即逻辑思维能力和抽象思维能力。从这一定位出发，要把运筹学与系统工程相结合，通过系统工程和方法论的培养，让学生学会定量方法在实践中的运用。按照运筹学与系统工程的基本思路重新整合教学内容，形成以人为本的先进方法论，培养学生创新能力，并在建设过程中逐渐形成课程特色。经过教改实践，教学内容先进合理，系统、完整地涵盖了系统工程的基本概念、原理及方法，体现了系统工程理论研究的新发展。教改坚持“思想、理论、方法、工具四统一”的教学方法，即加强系统思想、系统工程理论讲述，强调数学模型方法的学习和掌握，结合科研实践总结、收集、编写案例，指导学生上机实践，掌握计算机工具，进行实践课题研究，提高了学生对理论方法的运用能力。通过采用教学案例、课堂讨论、利用计算机解决实际问题法，学生的学习积极性有了明显提高，教学质量有了大幅度上升，收到了明显的教学效果。

［参考文献］

［1］张爱霞，李富平，赵树果.系统工程基础［M］.北京：清华大学出版社，2011.

［2］刘永红.系统工程课程建设与创新［J］.装备制造技术，2007（6）.

［3］叶志攀，金佩华.中国工程教育实践教学研究综述［J］.高等工程教育研究，2007（4）.

［4］绳莉丽，夏辉，孟霄.《系统工程概论》课程教学改革探索［J］.科技情报开发与经济，2009（8）.

推荐访问:教学改革 系统工程 实践 理论