定量分析方法在研究生物流专业的案例教学研究

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　　[摘 要]定量分析方法在研究生物流专业课程教学中的使用越来越广泛，案例教学也从开始广泛应用于哈佛大学法律和工商管理硕士等专业到现在成为风靡全球的成功教育模式之一。文章对研究生物流专业教学常用的定量分析方法及求解进行了简单介绍，对定量分析方法案例教学的组织实施进行了探讨，从案例的课前案例准备、备课、课堂组织与实施、课后交流、激励措施等方面做了论述，通过该教学方式的不断应用，达到了改善定量分析方法的教学效果、激发学生的学习兴趣、提高学生实践综合能力的目的。
　　[关键词]研究生物流专业；定量分析方法；物流工程；案例教学
　　[中图分类号]F252
　　1 引 言
　　物流工程专业是一交叉学科专业，物流专业本科生多数重视物流理论的基础学习，而物流专业研究生不仅要求具有深厚的物流工程基础理论知识，还要求学生具有解决物流工程实际问题的专业能力，例如解决运输规划问题、指派问题、港口调度等问题的专业能力。因此线性规划、最小元素法、混合整数规划、人工神经网络、主成分分析等越来越多的定量分析方法出现在研究生物流专业的教学中；且随着大数据、云计算等的出现，要求物流工程研究生学会借助一些简单的工具如R语言、Cplex、Matlab等进行相应的快速求解。
　　传统的定量分析方法教学更多偏向于书面上的模型、简单例题讲解、课后习题练习三大步，该教学方法使得学生掌握了理论知识，但是较少的与实践相结合，于是风靡全球的哈佛商学院成功运用和实施的案例教学法在物流研究生专业的定量分析方法教学中得到广泛应用。周剑峰对“设施规划与物流分析”课程的案例教学进行了初步探究，他通过实施案例教学达到了改善教学效果、激发学生学习兴趣等目的；江涛涛对基于实践能力培养的物流类课程案例教学进行了研究，他指出我们必须采取相应的措施，提高物流类课程案例教学的效果，利用案例教学提高学生的实践能力；杨佳欣等通过对案例教学在电子商务物流课程中的实践探讨得出案例教学的应用得到学生的一致好评。文章则主要探讨定量分析法在研究生物流专业的案例教学。
　　2 物流工程专业教学常用定量分析方法与求解工具
　　2.1 定量分析方法
　　研究生物流专业教学常用定量分析方法主要分为三大类，分别为离散性、连续性以及统计分析。
　　2.1.1 离散建模分析
　　离散性模型建立主要有线性规划、模特卡罗模拟等方法。
　　（1）线性规划。线性规划是一种帮助管理者制定决策和解决问题的方法，在所有的线性规划问题中都存在某个量的最大化或者最小化作为其规划的目标，并且在线性规划问题中总是存在某些限制或约束条件，这些限制或约束条件在某种程度上限制了其对目标的追求。
　　线性规划在物流领域的典型应用有：
　　①制造企业运用线性规划建立生产时间表以及库存计划，包括生产时间安排、人员分配、存货控制、生产能力计划等，使得其既满足市场需求，又使得生产和库存成本最低；
　　②对于仓库布满全球的公司，如果利用线性规划建立调度方案，使得运输成本最低，例如运输问题、分销系统设计、转运问题、最短路径问题等。
　　（2）蒙特卡羅模拟。蒙特卡罗模拟（Monte Carlo Ssimulation Study，MCSS）也称为随机模拟方法，有时还称为随机抽样技术或者统计试验方法。常用于研究供应链下游零售商或者顾客满意度指数。它的基本原理是通过建立一个概率模型，预先设定这个模型的参数，然后根据模型模拟生成随机样本数据，并用这些数据进一步研究模型的统计特性，以达到对某个假设进行验证的目的。
　　2.1.2 连续性建模
　　连续性模型建立主要有利用常微分建立模型，并且利用不定积分进行相应的求解等。
　　常微分方程模型在物流领域中可以用来描述现实世界的某些特性，利用具体的案例教学非常容易吸引学生的注意力，因为每个案例都具有真实、明确等性质。
　　雅各布·伯努力分析建立的微分方程为dy/dx= a3/ b2y-a3。
　　2.1.3 数据统计分析
　　现代物流数据统计分析主要指数据的聚类分析，基于模型的聚类方法主要有期望最大化方法、人工神经网络方法等。
　　（1）人工神经网络。人工神经网络就是一组连接输入/输出单元，其中每个连接都有一个与之相关联的权重。神经网络是固有的并行和分布式处理结果，神经网络通过调整它们相互连接的权重来进行学习，从而更好地融合数据。神经网络需要大量的参数，非常适合连续性值的输入和输出。神经网络聚类方法与实际的大脑处理有很强的理论联系，类似于人体大脑的处理过程，对在二维或三维空间中的可视化高维数据是有用的。
　　（2）期望最大化方法。期望最大化（EM）算法是一种流行的迭代求精算法，可以用来求得参数的估计值。
　　EM算法描述如下：
　　（1）对参数向量进行初步猜测：这包括随机选择K个对象代表簇的均值或中心（就像K均值划分算法），以及猜测它的参数；
　　（2）按照两个步骤反复求精参数：
　　2.2 求解工具
　　研究生物流专业教学中主要用于求解数学模型的工具有R语言、Matalb、Cplex等。
　　R语言用于统计分析、绘图的语言和操作环境。R属于GNU系统的一个自由、免费、源代码开放的软件。R软件系统功能主要包括数据存储和处理系统、数据运算工具、完整连贯的统计分析工具、优秀的统计制图功能等。
　　Matlab作为美国Mathworks公司发布的商业教学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言程序等，现已广泛应用于物流领域。
　　使用Cplex可以将复杂的物流领域业务问题表现为数学规划模型，它能够以最快的速度最可靠地实现基本算法，以解决困难的物流优化问题，它提供灵活的高性能优化程序，解决线性规划、二次方程规划、二次方程约束规划和混合整数型规划问题等。 　　3 定量分析方法案例教学研究
　　3.1 定量分析方法案例教学意义
　　研究生物流专业课程涉及大量定量分析教学，定量分析教学采用案例教学方法有以下作用：
　　（1）有利于学生更好的学习，利用物流领域现有数据解决其实际问题，使得学生在学习的过程中既了解到行业的相关情况，又能用所学方法解决实际问题，并且体会理论与实践之间的异同，激发学生的学习兴趣；
　　（2）有利于物流专业任课教师创新教学方法，接触到更多实践一线案例，得到更多一线教学真实数据，丰富教师阅历；
　　（3）更丰富的教学内容，将课堂从书本带向社会环境中去。
　　3.2 定量分析方法案例教学的组织与实施
　　3.2.1 定量分析案例教学前准备
　　（1）了解学生相关背景信息，例如学生相关科目基础理论知识掌握情况、学生操作计算机熟练程度、学生整体学习氛围等，进行学生小组分组。
　　（2）走访相关物流行业，与相关负责人说明意图，获取实际数据作为支撑，掌握相关物流企业等所面临问题，整合物流企业现状以及存在问题作为定量分析方法案例。
　　（3）寻找机会观摩其他教师类似定量分析案例教学是如何进行的，学习其他教师如何组织学生进行案例分析，借鉴其他老师驾驭该课堂的经验和做法。
　　（4）相关专业基础知识准备，即定量分析方法理论知识。
　　（5）准备该定量分析方法求解工具免费安装版本，以及安装程序供学生自主安装。
　　3.2.2 定量分析案例教学备课
　　（1）熟悉本案例主要内容（企业现状及所需解决的问题，相关约束、相关参数及重要数据等），列出案例要点、问题及相关约束或者限制。
　　（2）设计课堂教案，首先确定该案例需要重点解决的企业实际问题，设计学生讨论程序，例如使用线性规划求解实际问题时，需设计学生讨论该实际问题约束条件及相关参数的程序。
　　（3）分析学生可能提出问题，学生在应用求解工具时可能面对的问题，准备相应的求解答案以及一些辅助程序或者工具包。
　　3.2.3 定量分析案例教学课堂组织
　　（1）案例阅读，根据该定量分析方法基础理论知识，将整合的相关企业案例分发给学生，请学生仔细阅读案例，了解案例的相关信息，提出企业所面临的实际且需要解决的问题。该案例的发放也可以借助数据共享技术或者E-mail等其他方式提前将案例发放给学生，要求学生提前阅读。
　　（2）小组讨论，学生以小组为单位，对所需解决问题及相关约束进行讨论，要求学生以PPT形式汇报小组讨论结果（PPT可在课前通过查阅相关资料进行制作） 。
　　（3）课堂讨论案例。利用课堂时间进行全班交流，各组派代表利用PPT进行该组认为该企业所列需解决问题及面临约束分析，其他小组成员有1～2分钟的补充时间；PPT陈述结束后，对于全班共有观点进行相应的记录，对于其他观点允许学生进行辩论；最后对学生提出企业需解决问题及面临约束进行全班点评，确定目标，找准参数等。
　　（4）课后学生以个人为单位将企业所需解决问题及面临约束用定量分析方法进行相应的表述，并且借助求解工具进行求解，在求解过程中如遇相关问题通过网络形式请教老师、同学或者通过其他途径解决，直到求解完成。
　　（5）课堂讨论求解结果的可实施性，定量分析方法解决企业实际问题，得出解决方法是否可行，如不可行应如何修正等。
　　3.2.4 定量分析案例教学课后交流
　　通过企业实际案例进行定量分析方法教学得到求解方案后并不意味着该案例教学的结束，可利用课余时间征求学生对于此教学方式的相关意见，例如该教学过程中哪些地方需要改进，对教师的准备工作有哪些意见，对今后的定量分析方法案例教学有什么好的建议等，这些意见对于提高定量分析方法案例教学质量有很大帮助，也许就是其中最有价值的措施之一。
　　3.2.5 定量分析案例教学激励措施
　　随着案例教学在定量分析方法教学中的广泛应用，与之相关的课程的评价考核制度也随之改变。在考核方式上，平时成绩从20%上升到40%，平时讨论进行相应的量化作为平时成绩之一，根据企业实际问题得到解决的程度进行相应的量化作为平時成绩之一，期末考试成绩从80%降到60%；在小组成绩上，视小组成员讨论情况给予量化打分，大部分情况下所有成绩得分几乎一致；在小组讨论上表现优异的学生给予一定的奖励分，鼓励学生积极参与该教学过程。
　　4 结 论
　　通过在研究生物流专业的定量分析方法案例教学的不断试验和改进，我们的学生得到了很多收获：第一，学生通过该教学方法使得其自身对相关理论知识有了更深的理解；第二，学生的综合素质得到了更好的锻炼，提出问题、分析问题、解决问题等基本逻辑映入学生脑海；第三，与物流行业相关领域形成零距离教学，分析实际问题、解决实际问题，使得学生就业能力得到更大的提升。
　　总之，定量分析方法案例教学是一种有利于提高研究生物流专业学生综合素质的教学模式，也是一种使学生零距离接触现实企业的教学方式，教师可以广泛应用于教学中。
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　　[作者简介]丁一（1980—），男，上海人，研究生，上海海事大学物流研究中心科研教师，研究方向：港口物流。
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