摘要笔者以森林工程专业的《优化技术》课程为研究对象，认为该课程的特点主要是系统性和科学性、逻辑性、应用性和实践性、多学科性和交叉性。结合相关教学实际，总结出《优化技术》课程教学中存在的主要问题，即教学内容不够深入，教学方法过于单一枯燥，实践教学与传统教学脱节，考核方法不恰当。在此基础上，针对《优化技术》课程教学的改革目标，主张在课程改革方面完善教学内容，更新教学方法，激发学生的学习热情，重视实际应用，加强实践教学，以及建立多元化的考核体系。
关键词森林工程专业；优化技术；教学改革；考核方法；实践教学
中图分类号S-01文献标识码A文章编号0517-6611（2016）04-339-03
Research on Optimization Technology Teaching Reform for Forest Engineering
XING Meijing， XUE Wei*， XIN Ying （College of Engineering and Technology， Northeast Forestry University， Harbin， Heilongjiang 150040）
AbstractWith Optimization Technology in Forest Engineering major as research object， the characteristics were studied including systematic and scientific， logical， practical， multi discipline and cross. Combined with relevant teaching practice， main existing problems were summarized， namely teaching content is not deep enough， the teaching method is too monotonous and boring， practice teaching and traditional teaching is out of line， and the assessment method is not appropriate. On the basis of this， aiming at the reform goal of Optimization Technology， several suggestions were put forward， such as perfecting teaching content， updating teaching methods， stimulating students’ enthusiasm for learning， paying attention to practical application， strengthening practical teaching and establishing a diversified assessment method.
Key wordsForest engineering major； Optimization Technology； Teaching reform；Assesment method；Practical teaching
森林工程以森林采伐理論与技术体系为主体，以森林生态学为依据，在不破坏森林生态环境的条件下，实现森林资源的可持续开发与利用，推动林区经济发展[1]，其旨在培养具备森林资源建设、保护、开发与利用能力的综合应用型人才[2-3]。
《优化技术》作为森林工程专业的主干课程，建立在运筹学的基础上，引入现代优化算法，例如层次分析法、人工神经网络、遗传算法、模糊数学算法、灰色系统理论等，运用数学方法对森林工程系统中的各种有限资源进行统筹优化，为森林经营规划、森林作业机械、森林作业功效、生态采运与森工物流、森工技术经济、森林经营技术等森林工程领域提供理论基础[4-6]，为森林工程决策者提供有依据的最佳方案，在有限的资源条件下达到最优的决策目标，从而可以实现最科学、最有效的管理。
《优化技术》作为专业基础课，有一定的管理哲学思维，并侧重整体优化，开设课程的目的是使学生能够掌握定量分析的方法，科学系统地分析问题，并且为其他课程提供必要的基础，在使学生掌握建模方法和模型求解方法的同时，还能开发和提高学生的逻辑推理能力和独立创造能力，为学生的发展打下基础。
笔者结合《优化技术》课程的特点和教学目的，通过分析传统教学中存在的不足，从教学内容、教学方法、实践教学、考核体系的建立4个方面对优化技术课程教学的改革提出建议，旨在培养学生的学习兴趣以及教学建模思维能力，从而提高教学质量和教学效果。
1 《优化技术》课程的特点
1.1系统性和科学性《优化技术》课程的研究对象为复杂的森林工程问题，森林工程专业研究的重点已经发生了转变，从传统的森林砍伐和抚育向注重森林生态效益、注重森林生产规划与管理这一方向转变。运用《优化技术》课程解决问题，要从整个系统的角度出发，研究全局性的问题，目的是达到整体最优，注重系统的整体利益。在研究系统现象时，从建立模型、分析模型到解决模型，都是用科学定量的方法，有据可循，用发展的眼光看待问题，用科学的态度解决问题。
1.2逻辑性《优化技术》更加注重的是决策者的逻辑思维，和运筹学相同的是要使用各种逻辑判断方法和数学工具，借助于模型定量分析，解决实际问题。其中最重要的是要求决策者培养分析问题的逻辑思维，准确建立数学模型，提高对数学模型的分析能力。因此在该课程实际教学过程中，不能只要求学生掌握计算方法并且计算无误，还应着重培养学生的建模思维，精确了解建模的科学性和逻辑性。
1.3应用性和实践性《优化技术》是一门实践性很强的学科，其理论、方法等都是数学工具，只有应用于实际问题，才是《优化技术》这一学科设立的目的。人工神经网络、小波分析应用于图像处理和模式识别，去除噪声，优化图像，在森林火灾、卫星遥感等方面作用巨大；灰色系统理论在每个领域都有非常广泛的应用，其主要是通过对生成的已知的部分信息进行数据挖掘和信息开发，从而可以对整个系统的发展规律和变化动态进行展望和预测[7]，在森林工程领域可以应用于对森林生态系统发展变化的预测，包括对森林承载力的预测与评价或者对森林水质的评价等；模拟退火算法可以用来解决森林采伐规划的组合优化问题，对实现森林可持续经营、森林资源的动态管理意义重大。由此可以看出，优化算法在森林工程领域具有很强的实践性和应用性，在实际教学过程中应当培养学生面向实际问题的理念。
1.4多学科性和交叉性《优化技术》在解决实际问题时会涉及多个学科的交叉使用，其中有计算机技术、概率论、物理学、工程技术等学科[8-9]，尤其与计算机技术紧密相连。运筹学在解决模型的过程中，手工计算或者简单的计算机操作就能胜任，而《优化技术》则是与高速发展的计算机技术挂钩，借助计算机程序与语言才能精确高效地解决问题。《优化技术》从全局的观点出发，解决问题的方法也是综合性的，单单一种是不可行的，因此在实际教学过程中，应该合理选择和组织教学内容，提高学生的综合能力。
2 《优化技术》课程教学存在的问题
2.1教学内容不够深入《优化技术》在运筹学的基础上压缩了存储论所占的比例，但是也涉及运筹学的基础知识，主要包括线性规划、动态规划、图与网络分析等[10]，同时增加了现代优化算法和一些计算机程序所占的比重，更加适应时代和潮流的发展。
但是由于课时数量的限制以及学生领悟能力的不同，教师在讲解完基础理论知识后，对于一些有深度的内容不能做详细讲解，只能初步介绍，与传统的运筹学教学没有太大区别，因此学生只能掌握一些皮毛知识，在学习过程中往往抓不住重点，与专业联系不够紧密，上课过程中极容易养成懒散、懈怠的态度。
2.2教学方法过于单一枯燥森林工程专业《优化技术》是一门信息量大、内容丰富的学科，需要学生思维敏捷、灵活，也十分注重学生的参与能力、与授课教师的互动能力等，这样才能活跃课堂氛围，提升学习效果。但是在传统的教学方法中，教师注重板书教学以及多媒体教学，按照步骤进行演练和计算，学生只感受到了复杂的迭代和一个又一个的图形表格，并没有深入其中，甚至有一些学生因为没有跟上老师的思路而感到茫然。以教师为主导，学生被动参与这一课堂表现已经成为一种常态。任课教师只是把基础知识以及解决问题的思路讲解给学生，学生却没有主动参与进来，只是在一旁听讲，并没有真正理解，降低了学习兴趣，从而达不到预期的教学效果。
2.3实践教学与传统教学脱节《优化技术》将实际问题抽象为数学模型，具有很强的应用性，同时也是一门技巧性很强的创造性工作。它要求学生对问题的本质有深刻的理解，并且需要掌握大量的建模方法，会运用数学技巧，而这些仅仅依靠课本是不够的，往往要通过大量的实践过程和实践经验才能达到目的。在实践过程中，只有通过现代算法，即计算机建模仿真，才能够使各种优化理论在实际问题中发挥作用，因此学生只掌握手工计算方法是远远不够的。但是在实际教学中，学生缺少上机实践，只能依托任课教师的讲解，课余时间不做练习，缺乏学习积极性，不会应用解决问题的优化软件，达不到理想的教学效果，最终实践教学与传统教学环节逐渐脱节。
2.4考核方法不恰当目前，学校规定所有的考试均采用阶段考试制度，主要是分为两个阶段，即期中考试和期末考试，各占最终成绩的40%，余下的20%为平时成绩。平时成绩主要考察学生的出勤状况以及课堂表现。阶段考试制度的主要目的是提高学生的课堂学习效率。学生要想在考试中取得较高的成绩，就需要在课堂上紧跟老师的思路，课后及时复习。
在学校阶段考试制度的背景下，《优化技术》现行的考核方法主要是通过试卷评分，主要考察理论知识。这一现行的考核方法决定了学生的复习重点在繁琐的理论证明以及计算上，而不是在分析问题、建立模型的逻辑思维上，显然背离了优化技术学科的教学特点以及教学宗旨，既不能考察学生系统的建模思维，也不能考察学生解决实际问题的科学方法与实践技能。
3 《优化技术》课程教學改革目标
《优化技术》一方面重视基础知识，另一方面又重视实际应用，是一门开放性的实用性学科。《优化技术》课程教学改革的目标主要是提升学生学习的兴趣和积极性，培养学生系统的建模思维以及独立运用优化技术方法解决森林工程领域实际问题的能力，将方法运用到实际问题中去。
根据《优化技术》课程的特点以及现阶段存在的问题，该课程教学改革一是面向教学内容，合理组织和选取教学内容，提升学生的学习兴趣；二是面向教学对象，教师应该鼓励学生主动参与，师生之间的互动应该更为密切；三是要重视实践，开拓视野，面向实际问题，尤其是与森林工程专业联系紧密的问题，寻求解决实际问题的办法。
4《优化技术》课程教学改革方法
4.1完善教学内容《优化技术》涉及的内容比较广泛，学生之间的学习能力又有所不同，因此教师在授课过程中应该有侧重点，针对教学课时数量的限制，教师应该仔细斟酌教学内容和板块，教学要有针对性。在实际教学过程中，教师应该根据森林工程专业的特点选取合适的教材，加强教材建设，及时更新授课内容和材料，在讲解基础理论外，还应该讲解与森林工程专业联系紧密的前沿性知识。
鉴于《优化技术》课程的实用性，现代优化算法已经不可或缺，一些编程的软件也需要学习和讲解，课程教学的难度也会有所加大，所以对于领悟能力不高或者课堂知识掌握不好的学生，可以采取布置学习任务的方式来增强其对课堂教学内容的掌握程度。
4.2更新教学方法，激发学生的学习热情兴趣是最好的老师。学生对于《优化技术》课程的兴趣不是与生俱来的，往往需要教师的指导来建立和培养。虽然课程中的模型建立、迭代运算不可或缺，但是教师应该主动抛弃“满堂灌”的教学方法，更新教学方法。教师可以采用启发式教学和案例式教学相结合的方式来调动学生学习的积极性。
教师应该根据知识的难易程度由浅入深，循序渐进，通过设置小组讨论或者布置课后作业的方式进行授课。教师可以设置一些应用性较强的案例，将这些案例布置给学生完成，采用小组讨论的形式，最终由学生登上讲台，主动讲解建立模型的过程以及解决问题的步骤。还可以采用布置课程设计的大作业的方式，让学生都参与进来，强调以学生为主体的教学，不仅可以锻炼小组成员间的合作、沟通能力，也可以调动学生学习的积极性，提升学习效果。
4.3重视实际应用，加强实践教学《优化技术》课程主要培养的是学生的数学建模思维，但是只有应用于实际，才能达到培养目的。在教学过程中，应该将理论知识和森林工程实际情况联系起来。例如，根据森林工程的实际情况，我国森林资源锐减，国家已经出台多条法律条例禁止砍伐，森工作业重心已经由采运作业向合理开发利用森林资源、注重生态效益这一方向转变，森林防火作业一直是最为重要的一环。在森林防火方面，人工神经网络技术是一种智能模式识别技术，可以运用到火灾识别方面。将理论知识的讲解与实际应用结合起来，学生的理解就会更加直观，解决实际问题的能力也会得到提高。
除了理论知识的讲解外，单纯的课堂中程序的讲解是远远不够的，学生要锻炼自己的动手操作能力，因此整个课程体系还应该开设计算机方面的辅助课程。例如Matlab、Lingo等软件课程。这些课程的设立不仅可以提高学生的专业素质，也可以提高学生对软件学习的重视程度。Matlab中的优化工具箱功能很强大，可以较好地应用于智能算法的优化；Lingo不仅能用于求解线性规划问题，还能求解非线性规划问题。计算机软件的学习可以让学生独立自主地运用优化方法解决实际问题，增强学生的实践能力。
4.4建立多元化的考核体系《优化技术》课程的理论性和实用性都很强，单独的理论考试极容易出现“高分低能”的现象，为了提高学生的综合素质，建立多元化的考核体系势在必行。这主要包括理论考试和案例分析两个方面，各占总成绩的比例为60%和40%。其中，在理论考试方面，根据学校的要求，为了提高学生课堂效率，考试采用阶段考试的方式进行，主要分为两个阶段，即考察两次。鉴于考试次数的增加，在每次考试中，考试内容可以有所侧重，教师可以收集比较经典的题目，全面考察学生的知识水平；在案例分析方面，为了提高学生解决实际问题的能力，教师引入相关案例，对学生进行分组，让学生以报告或者论文的形式提交上来，提出自己的见解或者思路。
5结语
《优化技术》是一门重要的专业基础课，既注重跨学科理论知识的积累，又强调面向实际问题的系统性解决思路与应用能力。通过该课程的学习，可使学生掌握现代优化算法，为后续专业课程的学习提供必要的理论基础。教师要把握课程的特点，根据专业要求以及课时要求精心安排教学内容，同时安排计算机辅助教学，使学生掌握优化问题的相关软件，主动参与进来，提高运用所学知识解决实际问题的能力，进一步提高教学质量。
参考文献
[1] 薛伟，张华超，辛颖.森工规划设计课程改革探究[J].安徽农业科学，2015（25）：372-373.
[2] 林涛，李云成，詹静.森林工程专业发展思考[J].森林工程，2008（6）：92-94.
[3] 薛伟，辛颖，杨铁滨，等.基于现代林业发展的森林工程专业人才培养方案的制定原则[J].中国林业教育，2010（3）：20-22.
[4] 张长青，刘芳亮.运筹学课程教学内容与方法改革探讨[J].牡丹江师范学院学报（自然科学版），2011（4）：59-62.
[5] 薛伟，郭德禹，林文树.基于卓越农林人才教育培养计划的森林工程专业教学体系的研究[J]. 森林工程，2014（6）：186-188，193.
[6] 薛伟，辛颖，侯卫萍.基于特色专业的森林工程人才质量培养体系的研究[J].森林工程，2011（5）：87-89.
[7] 王勤.《运筹与优化》课程实验教学改革探讨[J].中国科教创新导刊，2011（26）：71.
[8] 張智聪，胡开顺，李帅，等.基于运筹优化的物流与设施规划课程教学研究[J].物流工程与管理，2014（7）：301-304，324.
[9] 邵举平，董绍华，孟祥华.对物流专业《管理运筹学》课程教学改革的思考与探索[J].物流技术，2009（11）：275-277.
[10] 陆书斋，李静辉，王旭，等.运筹学重点课程建设的构建[J].测绘与空间地理信息，2011（5）：31-32.44卷4期邢美净等森林工程专业《优化技术》课程教学改革研究
