《大学计算机与数据库基础运筹学基础》教学大纲

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发布者：宋济汉发布时间：2018-04-23 浏览次数： 322

中国海洋大学本科生课程大纲

课程名称	大学计算机与数据库基础运筹学基础 Introduction to Operations Research	课程代码	0751032013900850110659
课程属性	公共基础通识专业知识	课时 / 学分	8048/43
课程性质	必修选修	实践学时	32
责任教师	王兴玲	课外学时	96 (48×2)

贡献度

七、学术诚信

学习成果不能造假，如考试作弊、盗取他人学习成果、一份报告用于不同的课程等，均属造假行为。他人的想法、说法和意见如不注明出处按盗用论处。本课程如有发现上述不良行为，将按学校有关规定取消本课程的学习成绩。
八、大纲审核

教学院长：院学术委员会签章：

课程属性： 公共基础 / 通识教育 / 学科基础 / 专业知识 / 工作技能，课程性质：必修、选修

一、课程介绍

1. 课程描述：

本课程是文科专业学生惟一一门计算机课程，因此本课程定位是培养学生用计算机方法（思维）解决专业问题的能力，按照“夯实基础，案例引导，提高能力，加深理解，培养意识”的原则设计课程。即运筹学是运用数学方法对现实中各种有限资源进行统筹安排、为决策者提供定量科学决策依据以实现最有效管理的科学。本课程针对低年级数学类专业学生开设，课程包括运筹学的若干基本内容：线性规划、线性规划对偶理论、运输问题、多目标规划、整数规划、动态规划、矩阵博弈和决策论等。通过课程学习，要求学生掌握运筹学的若干基本理论和方法，能够利用这些理论方法并借助计算机软件对实际问题进行建模、分析和求解，进而提升对应用数学的理解。以培养学生计算机计算思维能力为核心，以计算机素养培养、实际案例为引导，使学生在了解计算机整体概念的基础上，加强计算机知识的了解，熟悉用计算机解决问题的思路和方法，了解计算机发展历史、新技术、新动态，掌握计算机的典型应用，培养学生解决实际问题的能力和用计算机思维解决问题的意识。

2. 设计思路：

本课程按照“夯实基础，案例引导，提高能力，加深理解，培养意识”的原则进行设计。采用结构化教学策略，使理论 — 实践 — 再理论 — 再实践 — 提升，循环往复，不断深化，将抽象的理论知识转化为实际工作中用计算机解决问题的算法、思路和技能，提高学生用计算机解决实际问题的能力和意识。

计算机基础知识 ：包含在每一章知识模块中，相对稳定的、基础性的、以及让学生长期受益的内容需要课堂讲授，重点难点加以动画演示（这部分内容已上网）。

应用能力 ：通过大量来自实际工作中的案例求解，如 Excel 实际应用案例涉及表结构、数据类型及算法的概念，在调动学生兴趣的同时培养学生用计算机思维解决实际生活和未来工作中问题的能力，如数据组织、管理、查询、数据可视化分析、文档编辑与处理等，也能加深对知识的理解和掌握，实现大学教学与社会需求的无缝衔接接轨。

本课程引导低年级数学类专业学生通过运筹学来探讨和理解由实际问题所驱动的数学在理论和应用两方面的发展途径。课程内容的选取基于学生“掌握了高等代数中线性方程组理论和空间解析几何内容”。课程内容包括四个模块：线性规划、线性规划推广、动态规划、博弈与决策；这三方面相互关联，能够体现运筹学的基本特征。

线性规划 (LP) 是运筹学中最经典和应用最广泛的理论方法，课程包 LP 模型、 LP 单纯形法、 LP 对偶定理、灵敏度分析、案例分析以及利用 Excel 求解。

线性规划推广主要是基于线性规划应用所发展出的若干重要分支，如运输问题、多目标线性规划和整数线性规划 (ILP) 等。课程强调实际问题的建模、案例分析和利用 Excel 求解，并对运输问题表上作业法、多目标线性规划图解法和 ILP 的分支定界法进行探讨。

动态规划是求解最优化问题的一种重要方法（也适用于求解某些整数规划）。课程将以实际问题为引导，强调动态规划基本思想和解决问题的建模和求解过程，探讨动态规划最优化原理；同时给出动态规划的实际案例。

博弈与决策着眼于用数学方法研究利益相互依存的竞争现象以及复杂情形下决策方案选取等问题，在现实社会和其他学科都有广泛而深刻的应用。博弈论的内容包括：若干经典博弈模型、矩阵博弈基本定理和基本解法（线性规划对偶理论的重要应用之一）。同时简要介绍决策论的基本内容：决策论基本概念、风险型和不确定型决策分析和基本方法，层次分析法等。

3. 教学模式：采用“ 线下与线上”相结合的混合教学模式，通过教学平台上丰富的实际案例，采用任务驱动方式，突出实践教学试点机房授课，将实验课和理论课打通，一边做一边讨论，让学生在做中学。

3. 课程与其他课程的关系：

为外语学院和文学院开设的计算机基础课，其先修课程：高等代数 I 、空间解析几何、数学分析 I 、数学实验 I ；并行课程：数学分析 II 、高等代数 II 、结构化程序设计 Access 程序设计、 python 程序设计等。；后置课程：《图论与网络优化》、《计算复杂性理论》、《博弈论初步》、《最优化方法》。本课程与这四门课程等构成了运筹学系列课程群，内容和要求各有侧重、联系密切。

二、课程目标

本课程目标是为文科低年级数学类专业学生提供一个数学应用的窗口开设的一门计算机课程，引导并培养学生用数学语言和数学计算思维思维来描述和解决实际问题的能力，增强沟通能力和团队合作意识。到课程结束时，学生应能：

（ 1 ）（ 1 ）通过系统学习，培养大学生利用计算机技术和方法，对实际问题建立线性规划（多目标规划、整数规划）和动态规划具备解决实际问题的意识和能力模型，理解这些模型的求解算法、并对小规模的规划问题给出书面的计算过程。包括：；

文档处理与排版；
数据管理：如图书管理、人力资源管理等
可视化数据分析：进行趋势分析、聚类分析，如图表、数据透视等
课件制作：如演示文稿等软件的综合应用
微视频设计与制作：图片处理及视频编辑

（ 2 ）通过 Excel 高级应用的系统学习，理解了解算法的基本原理，并能进行数据表的常规操作与了解 Office 高级应用如跨表遍历、数组公式、数组函数的应用等，还能对应用过程中出现的问题，找出解决方案中的宏和 VBA 提高数学理论分析能力，理解线性规划单纯形法的理论、对偶定理以及对偶定理在矩阵博弈最大最小定理中的应用，利用这些理论进行简单应用；。

（ 3 ）利用计算机软件（ Excel 软件包、 Lindo/Lingo 等）对所建立的规划模型和决策模型进行求解、并对结果进行合理分析、提供合理的决策依据；常用软件进行信息加工和处理，如视频编辑软件。

（ 3 ）学完本课程，可直接参加全国计算机二级考试。（ 4 ）针对实际问题开展小组研究（包括问题简化假设、建模、求解、结果分析、模型修正等），并通过口头报告或书面研究报告形式提供研究结果；激发同学深入理解运筹学所表达的人们处理实际问题时所遵循的理念，提升提出问题并解决问题的能力。

三、学习要求

要完成所有的课程任务，学生必须：

（ 1 ）按时上课 , 上课认真听讲，积极参与课堂讨论、随堂练习和测试。本课程将包含较多的随堂练习、讨论、小组作业展示等课堂活动，课堂表现和出勤率是成绩考核的组成部分。

（ 2 ）按时完成常规练习实验作业。实验作业的布置、预习内容（阅读材料或视频）、实验内容要求和作业提交均在课程网站上进行，这些作业要求学生按书面形式提交，每个实验均设置了提交时限，只有要按时提交作业，才能掌握课程所要求的内容。延期提交作业需要提前得到任课教师的许可。

（ 3 ）完成教师布置的一定量的阅读文献和背景资料、案例分析、理论探讨和算法软件应用等综合性实验作业，其中大部分内容要求建议以小组合作形式完成。这些实验作业需要自主设计和完成作业能加深对课程内容的理解、，需要小组成员共同研究，促进同学间的相互学习和配合、并能引导对某些问题和理论的更深入探讨。

四 、参考教材与主要参考书

1 、选用教材：

《大学计算机运筹学》（第 4 6 版），运筹学教材编写组龚沛曾等，清华大学高等教育出版社， 2012 3 年 9 8 月出版。

《大学计算机基础实验指导》，王兴玲等，中国铁道出版社， 201 3 年 8 月出版， 2017 年第二版

2 、主要参考书：

[1] 《大学计算机》王移芝等编著，高等教育出版社

[ 2 ] 《计算机文化基础》（美） Parsons ， J.J ， Oja ， D. 著；吕云翔，傅尔也译

[ 3 ] 《大学计算机》郝兴伟曾等编著，高等教育出版社

[ 4 ] 2013 excel 函数实战人民邮电出版社

[ 5 ] 刘万祥 Excel 图表之道——如何制作专业有效的商务图表电子工业出版社

[ 6 ] 孙小小 PPT 演示之道：写给非设计人员的幻灯片指南电子工业出版社 2010

[ 7 ] 微软认证 Microsoft Office Specialist(MOS) 系列教材电子教案 2013

Robin Williams

《运筹学导论》 ( 第 9 版 , 英文版 ), 英文书名： Introduction to Operations Research, Ninth Edition ( 美国麦格劳 - 希尔教育出版公司工商管理最新教材 ) ，弗雷德里克 · 希利尔 (Frederick S.Hillier), 利伯曼 (Gerald J.Lieberman) 著，清华大学出版社， 2010 年 3 月出版。

[2] 《数学建模—来自英国四个行业中的案例研究》， D. 伯格斯 [ 英 ] 等著，叶其孝，吴庆宝译 , 世界图书出版公司 ,1997 年 12 月出版。

[3] 《运筹学 : 应用与解决方法》 ( 第 4 版，英文版 ), 英文书名 :Operations Research ： Applications and Algorithms, Forth Edition, 韦恩 ·L. 温斯敦 (Wayne L. Winston) 著 , 美国商学院原版教材精选系列 , 清华大学出版社， 2011 年 10 月出版。

五、进度安排

基础知识理论课时安排：

主题	主要内容	课时
计算机系统	计算机的组成与工作原理	4 3 2
信息的表示与存储	计算机中的信息表示（二进制、不同进制的转换、信息单位）数据（数字、字符、汉字）在计算机中的表示	4 34
操作系统基础	操作系统的概念和分类操作系统的功能进程与程序的区别	3 34
数据处理	文档处理认识数据、数据获取、常用数据处理应用程序	4 6 10
计算机网络基础及网络安全	（ 1 ）网络基础知识网络组成、分类与功能；网络拓扑结构网络的体系结构；数据通信基础知识（ 2 ）计算机网络的硬件与软件组成局域网组网示例、网络互联（ 3 ）因特网基础知识因特网的组成、如何接入因特网（ 4 ）因特网上的信息服务 WWW 浏览、电子邮件、信息搜索（ 5 ）网络病毒及防御病毒的分类及防御黑客、防火墙电子商务安全	6 46
数据结构与算法基础算法	基本算法：分支、循环、递推、递归、选择排序、冒泡排序 1. 算法基本概念、基本特征、基本方法（列举法、归纳法、递推、递归）、算法复杂度 2. 数据结构：数据的逻辑结构、存储结构、线性结构与非线性结构 3. 线性表及线性链表 4. 栈和队列：栈、队列的基本概念 5 . 树与二叉树：树的基本概念、二叉树的基本概念、特征	46
多媒体应用基础	多媒体基本概念：多媒体计算机信息处理技术基础（声音、图像的数字化、视觉信息的数字化、数据压缩的应用）多媒体文件格式（静态图像文件格式、动态图像文件格式、音频文件格式）	4
数据库技术基础	数据库、数据表概念	2
E xcel 高级应用	数据有效性文本、数值、日期及逻辑函数数组函数、查找函数、统计函数等	4 6
	图表	23
	可视化数据分析：包括数据透视、汇总、合并等	3 54
	VBA 与宏	6 2
合计		48

实验课时安排：

实验项目	实验内容	知识点	课时
毕业论文	长文档的编辑，要求：封面、目录、页眉页脚、脚注尾注、题注	域、节、图文混排	2 （课内） +1 （课外）
录取通知书	设计 100 人的录取通知书，用邮件合并功自动生成，带电子照片	域、表	2 （课内） +1 （课外）
综合排版		题注、域、版面设置、打印设置
Excel 函数	数据有效性统计函数查找函数（跨表查找）逻辑函数文本函数数组函数	常用函数及应用	6
Excel 图表	图表应用动态图表	图表应用	2 （课内） +1 （课外）
数据管理与分析	生成数据透视图，分类汇总筛选	对数据进行动态分析	2 （课内） +1 （课外）
实例：数据管理	宏与 VBA		2
	实例：停车场管理		2
	实例：图书管理		2
	实例：学生成绩管理		2
	实例：人力资源管理		2
幻灯片阅读	查阅 PPT 达人作品		2
演示文稿设计与制作	逻辑性：符合金字塔原理、美工：图片剪裁、各种特效及形状的使用技巧、动画：四种、动画类型的对比母版和版式		2 （课内） +2 （课外）
算法	基本算法：分支、循环等、递推、递归、选择排序、冒泡排序		4
小组作业	算法、数据管理、多媒体	任选
合计			32 （课内） + 课外

序号

专题

主题

计划课时

主要 内容概述

实验实践

内容

绪论

运筹学（ OR ）简介

运筹学起源、发展和特征等

线性规划模型与单纯形法

线性规划（ LP ）模型

LP 模型； 2 个变量的 LP 图解法； LP 几何描述， LP 建模实例； LP 模型特点

建模案例

LP 单纯形法（ SM ）

SM 基本原理；单纯形表； SM 计算步骤； SM 进一步讨论

利用 Excel 表 “ 规划求解 ” 求解 LP

对偶理论与灵敏度分析

LP 对偶

对偶问题的引入； LP 对偶定理；对偶的经济意义

对偶单纯形法

对偶 SM 基本原理、对偶 SM 计算步骤

LP 灵敏度分析

灵敏度分析；用 Excel 表进行灵敏度分析；

运输问题

运输问题模型

运输问题数学模型；产销不平衡运输问题；运输问题应用实例

表上作业法

运输问题的表上作业法的基本思想、计算步骤

目标规划

线性目标规划模型

目标规划的数学模型；目标规划图解法；用 Lindo/ Lingo 或 Excel 求解目标规划；应用举例

整数规划

整数线性规划 ( ILP )

ILP 和 0-1 规划模型建模实例；

整数规划求解难度；求解算法简介

ILP 分支定界法

分支定界法及其求解 ILP

动态规划

动态规划方法与最优化原理

多阶段决策过程及动态规划方法实例；动态规划的基本概念；动态规划基本方程、最优性原理

动态规划应用

动态规划应用实例

矩阵博弈

博弈论简介

若干博弈经典模型；博弈基本概念、分类

矩阵博弈与极大极小定理

矩阵博弈的定义；矩阵博弈的基本定理；矩阵对策解法（图解法与线性规划方法）

决策论

决策论初步

决策过程；不确定型决策；风险决策；效用理论；多目标决策与层次分析法简介

六、成绩评定

（一）考核方式 A ： A. 闭卷考试 B. 开卷考试 C. 论文 D. 考查 E. 其他

（二）成绩综合评分体系：

成绩综合评分体系	比例 %
1. 课下作业、课堂讨论及平时表现网站论坛	20 30155
2. 平时测验	30 204530
3. 期末考试	4 5 0550
总计	100

附：作业和平时讨论、小组作业表现评分标准

1 ）作业的评分标准

作业的评分标准	得分
1. 严格按照作业要求并及时完成，基本概念清晰，解决问题的方案正确、合理，能提出不同的解决问题方案。	90-100 分
2. 基本按照作业要求并及时完成，基本概念基本清晰，解决问题的方案基本正确、基本合理。	70-80 分
3. 不能按照作业要求，未及时完成，基本概念不清晰，解决问题的方案基本不正确、基本不合理。	40-60 分
4. 不能按照作业要求，未及时完成，基本概念不清晰，不能制定正确和合理解决问题的方案。	0-30 分

2 ）课堂讨论及平时表现网络讨论评分标准

课堂讨论、平常表现评分标准	得分
1. 资料的查阅、知识熟练运用，积极参与讨论、能阐明自己的观点和想法，能与其他同学合作、交流，共同解决问题。	90-100 分
2. 基本做到资料的查阅、知识的运用，能参与讨论、能阐明自己的观点和想法，能与其他其他同学合作、交流，共同解决问题。	70-80 分
3. 做到一些资料的查阅和知识的运用，参与讨论一般、不能阐明自己的观点和想法，与其他同学合作、交流，共同解决问题的能力态度一般。	40-60 分
4. 不能做到资料的查阅和知识的运用，不积极参与讨论，不能与其他同学合作、交流，共同解决问题。	0-30 分

按贡献度计算学生的大作业成绩：