案例說明+課程基本信息

案例說明：

水資源系統(tǒng)優(yōu)化原理與方法的思政教育目標是要讓學生建立一種科學思維方式，用辯證和歷史唯物主義的觀點去觀察和分析問題，培養(yǎng)其規(guī)則意識和約束觀念，以社會主義核心價值觀來進行價值定位。將馬克思主義的認識論、方法論和實踐論融入專業(yè)知識的學習之中，由實際復雜水資源系統(tǒng)→概化為抽象系統(tǒng)→構建數學模型→計算機程序設計→求解并驗證模型的適用性→修改和完善數學模型等過程，培養(yǎng)學生一種認識和分析以及解決問題的基本素養(yǎng)，提高學生運用馬克思主義的辯證觀點去領悟科學研究的內涵。教學過程中通常采用研究型教學方式，以知識為載體，傳授相關的思想和方法，鼓勵學生養(yǎng)成探索的習慣，從實際問題入手，力求理論與實踐的辯證統(tǒng)一。

課程基本信息：

水資源系統(tǒng)優(yōu)化原理與方法是水文與水資源工程專業(yè)的一門必修課程。通過學習，使學生掌握水資源系統(tǒng)優(yōu)化的基本理論、分析方法和決策技術等，以及水資源系統(tǒng)分析、評價、優(yōu)化模型構建及其計算機軟件求解等方面的知識，要求掌握水資源系統(tǒng)的概念、優(yōu)化模型的建立及求解方法，包括水資源系統(tǒng)的線性規(guī)劃模型、對偶模型、整數規(guī)劃模型、非線性規(guī)劃模型、動態(tài)規(guī)劃模型、多目標規(guī)劃模型等一些新的理論和方法，引導學生將系統(tǒng)工程的觀點、思想、方法和原理具體應用到水資源工程及水利水電工程的規(guī)劃、設計和管理等工程實踐中，為學習水資源規(guī)劃及利用、水庫優(yōu)化調度、水環(huán)境保護等專業(yè)課、以及畢業(yè)后從事水利工程等相關專業(yè)工作及進行科學研究打下基礎。

01

教學目標

(一)

知識目標

水資源系統(tǒng)優(yōu)化原理與方法這門課程對高等數學、線性代數和數理統(tǒng)計等相關前期課程的基礎要求較高，通過該課程的學習，使學生掌握水資源系統(tǒng)優(yōu)化中的基本概念、基本原理和基本方法，使學生掌握建立水資源系統(tǒng)模型的方法及其求解方法，要求掌握線性規(guī)劃模型及其單純形求解方法、修正單純形法、線性規(guī)劃的對偶問題及其對偶單純形法、整數線性規(guī)劃的分支定界法和割平面法、0-1型整數規(guī)劃及指派問題，無約束非線性規(guī)劃的解析搜索法，包括梯度法、牛頓法和共軛梯度法等，有約束的非線性規(guī)劃的拉格朗日法和罰函數法等，動態(tài)規(guī)劃的基本原理及確定性和隨機性動態(tài)規(guī)劃模型的求解方法，多目標規(guī)劃的主要目標法、線性加權和法、理想點法以及功效系數法等相關理論知識和模型方法等。

(二)

能力目標

從系統(tǒng)論的角度認識數學模型的構建、優(yōu)化算法的程序設計，提升采用計算機編程解決復雜水資源系統(tǒng)問題的能力；使學生在學習水資源系統(tǒng)優(yōu)化原理與方法的過程中體會“概化抽象、基本原理、算法程序設計、結果分析與檢驗”這一水利類解決復雜實際工程問題的學科形態(tài)，通過經典算法模型學習與實踐，掌握“問題、形式概化描述、計算機程序化”的問題求解的基本路經，在體驗實現計算機自動計算的樂趣同時，提高學生理性評判能力、對復雜問題的認知能力和解決能力。

(三)

素質目標

1. 專業(yè)素質目標

(1)掌握水資源系統(tǒng)優(yōu)化原理與方法的基本概念，以及實際問題描述和解決方法。

(2)掌握“問題、形式概化描述、計算機程序化”這一典型的問題求解過程。

(3)增強理論結合實際能力，獲得實現優(yōu)化算法程序、實現計算機自動計算等更多解決復雜工程問題的專業(yè)技能。

2. 思政教育目標

(1)通過優(yōu)化模型目標函數的擬定和約束條件的建立，培養(yǎng)學生的規(guī)則意識、約束觀念，并以社會主義核心價值觀來進行價值定位。

(2)通過水資源復雜系統(tǒng)的抽象概化到模型構建，再到優(yōu)化算法的實現，培養(yǎng)學生由復雜到簡單再到復雜的轉換能力、以及對實際復雜問題認知能力和解決能力，充分體會馬克思主義認識論、方法論和實踐論的內涵。

(3)通過對優(yōu)化方法的系統(tǒng)學習，培養(yǎng)學生建立一種科學思維，要用辯證唯物主義和歷史唯物主義的觀點去觀察和分析事物，而不是唯心主義和機械唯物主義去分析和解決問題。

02

教學策略

(一)

課程思政融入設計

水資源系統(tǒng)優(yōu)化原理與方法作為水利工程學科門類的專業(yè)基礎課程，講授將復雜水資源系統(tǒng)概化為抽象的模型系統(tǒng)并對其進行優(yōu)化的一個方法的基本原理，既有實際復雜水資源系統(tǒng)的抽象概化問題，又有較為成熟優(yōu)化算法的基本原理，同時還有數學模型求解的技術方法，是理論與實踐結合較好的重要學科基礎課程之一。本課程教學過程中將馬克思主義認識論、實踐論和方法論等觀點融入其中。

1. 認識問題、分析問題、解決問題，是科學研究的基本素質

水資源系統(tǒng)優(yōu)化模型的構建過程，首先，要根據水資源系統(tǒng)內各要素的關系，概化成由點、線、面構成的水資源系統(tǒng)網絡圖，即概化成用于優(yōu)化模型的抽象水資源系統(tǒng)；然后，設定決策變量，根據水資源系統(tǒng)實際要達到的效果設定目標函數，根據水量平衡、供水量及需水量等方面確定約束條件；再通過程序設計由計算機計算獲得模型結果。這一過程，正符合馬克思主義從感性認識到理性認識的辯證統(tǒng)一觀點。

2. 規(guī)則意識和約束觀點是實現系統(tǒng)優(yōu)化的基本特征

在構建水庫優(yōu)化調度的動態(tài)規(guī)劃模型中，需要一定的規(guī)則劃分階段、設定階段變量、決策變量、狀態(tài)變量、指標函數、構建系統(tǒng)方程，按照一定的規(guī)則(逆序或順序)來推求每一階段的最優(yōu)決策，從而形成最優(yōu)策略，整個過程都在一定的規(guī)則和約束條件下進行，方可推求出模型的最優(yōu)解，這也正符合馬克思主義的價值觀，現實世界任何事務的價值是在一定規(guī)則和條件下才能實現。

3. 以三峽水利工程多目標規(guī)劃模型為例，激發(fā)學生的愛國熱情和家國情懷

在講解水資源系統(tǒng)多目標規(guī)劃模型的內容時，以三峽水利工程為例，闡述三峽工程發(fā)揮防洪、發(fā)電、航運和供水四項功能，較為詳細地向學生介紹三峽工程的世界之最，激發(fā)學生從事水利專業(yè)而感到自豪和驕傲，為社會主義國家集中力量辦大事感到無上榮光，使學生從專業(yè)的角度去體會家國情懷和愛國熱情。

4. 上機程序設計和編程實踐環(huán)節(jié)，引入馬克思主義實踐論

上機程序設計和編程實踐環(huán)節(jié)，將馬克思主義理論聯(lián)系實際，實事求是，在實踐中檢驗真理和發(fā)展真理的觀點融入其中。與此同時，融入馬克思主義實踐論當中從實踐到認識，再從認識到實踐如此實踐、認識、再實踐、再認識，循環(huán)往復以至無窮，逐步深化和提高的觀點。同時培養(yǎng)學生改革創(chuàng)新、積極進取、敬業(yè)奉獻的工匠精神，以及不斷探索勇于擔當的科學精神。

(二)

教學方法

1.?教授方法：課堂理論知識講授24學時，上機實驗教學8學時。課內講授推崇研究型教學，以知識為載體，傳授相關的思想和方法，引導學生探究式學習。上機實驗教學則提出基本要求，引導學生相對獨立地解決實際問題。

2.?學習方法：養(yǎng)成探索的習慣，培養(yǎng)學生重視基本理論的鉆研，在理論指導下進行實踐；注意從實際問題入手，歸納和提取基本特性，設計抽象模型，最后實現計算機問題求解(計算程序設計及算法的實現)。建立從現實世界(實際水資源系統(tǒng))，到抽象世界(水資源系統(tǒng)優(yōu)化模型)，再到計算機程序設計(優(yōu)化算法的實現)。明確學習各階段的重點任務，做到課前預習，課中認真聽課，積極思考，課后認真復習，不放過疑點，充分利用好教師資源和同學資源。仔細研讀教材，適當選讀參考書的相關內容，從系統(tǒng)模型算法實現的角度，深入理解概念，掌握方法的精髓和算法的核心思想，不死記硬背。積極參加上機實驗，在上機實驗中加深對優(yōu)化原理與方法的理解。

03

教學成效

通過在《水資源系統(tǒng)優(yōu)化原理與方法》課程教學中融入課程思政元素，首先豐富了該課程的思政教學資源，革新了傳統(tǒng)的思政教育方式，使專業(yè)課程教學有機融合的思政教育，相比傳統(tǒng)思政課程教育具有更明顯的感染力和實效性；其次，改變傳統(tǒng)的專業(yè)課程教學中重專業(yè)知識和技能、輕德育教育的現象，在專業(yè)知識和技能的教學過程中，融入愛國熱情和民族自豪感以及家國情懷、職業(yè)素養(yǎng)和科學探索精神等實例，學生獲得專業(yè)知識的興趣也更加濃厚；最后，通過修訂課程教學大綱，有效融入課程思政教育元素，更新教學內容，促使教師更新和探索教學方法，進而提高教學水平。

作者簡介

門寶輝，教授，博士生導師。主持教改項目4項，獲得北京高等學校青年教師社會調研優(yōu)秀項目一等獎2項、二等獎1項，獲得教育部水利類教學指導委員會教學成果優(yōu)秀獎1項，獲得校級教學成果獎二等獎1項、教學優(yōu)秀特等獎2次、教學優(yōu)秀獎6次，入選華北電力大學教學名師培育計劃(第四期)，出版“十三五”規(guī)劃教材3部，發(fā)表教改文章13篇，指導大學生創(chuàng)新項目獲得國家級優(yōu)秀4項。

信息來源：華電微教務

總結

以上是生活随笔為你收集整理的c++程序设计原理与实践_课程思政水资源系统优化原理与方法课程思政元素的探索...的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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