课程开发的过程模式及课程设计-集装箱码头

课程开发的过程模式过程模式的提出“过程模式”是由英国著名课程论专家斯腾豪斯（LawreneeStenhouoe）系统确立起来的。斯腾豪斯对过程模式的建构是从对“泰勒原理”的批判开始的。斯坦豪斯在1975年出版的《课程研究与开发导论》中，对目标模式的课程理论进行了分析批判，以此为基础，提出了过程模式的课程理论。对目标模式的批判是其课程开发过程模式理论阐述的前提和依据。斯坦豪斯认为，课程的研究和开发不应当是按照某些事先决定的行为目标制定出一套“方案”，然后再加以评价，而应当是一个动态的、持续的过程，在这个过程中，课程的研究、开发、评价不是公开的、独立的，而是一体的，所有这些都集中在课程实践当中，且教师在其中起着重要的作用。斯坦豪斯把目标模式的症结归纳如下。目标模式是一种雄心勃勃的综合性理论，在理论综合上的这种大胆尝试对于加深对事物的理解是必要的，也是重要的，但由于缺乏情境的资料和实施的知识，虽达到了逻辑上的一致性，却失去了牢固的基础，这种高度的思辨性往往带来实施中的不适用问题。目标模式误解了知识的本质。斯腾豪斯认为，对于训练行为技能来说，目标模式是很适用的，它通过分析使要形成的操作行为明晰化，从而促进了训练过程。如在军队和工业界，适用目标模式取得了很明显的成功。但对于知识的学习来说，目标模式是显然不适宜的。这是因为知识的本质在于可以通过知识的运用进行创造性思维。与信息不同，人由此进入了知识的本质，这一本质是一个支持创造性思维，并为了判断提供框架的结构。因而，课程应该考虑知识中的不确定性，鼓励个性化的、富于创造性的学习，而不是把知识及其学习作为满足预定目标的尝试。从这个意义上说，“教育即引导儿童进入知识之中的过程，教育成功的程度即是它所导致的学生不可预期的行为结果增加的程度”。目标模式显然与此要求相悖。按照斯腾豪斯的说法，目标模式的实质是通过目标的分析，使教育结果的质量标准“形式化”，这样做的结果实质上是降低了质量标准。此外，目标模式还有使知识服务于既定目标的“工具化”的倾向，这是“为了满足目标而使用损害内容的方法。”目标模式通过武断地规定思维界限及对知识中的未决问题武断地限定答案，使学校获得了一种凌驾于学生之上的权威和力量，教师的角色，则从一个复杂的知识领域中的学生，就变为传授学校认可的观点的师傅。这就歪曲了知识的本质。目标模式往往忽视或低估那些不能被严谨地加以表达和检测却十分重要的教育结果。如果人们广泛地接受与期望按照行为鉴定一切有价值的成果，那么，无可避免地，随着时间的流逝，课程将倾向于强调那些已被鉴定了的因素。那些难于检测的重大成果，那些很少转译为行为术语的重大成果便倾向于萎缩了。过程模式是什么？“过程”意指事物发展所经过的程序、阶段；“模式”某种\t"/subview/37878/_blank"事物的标准\t"/subview/37878/_blank"形式或使人可以照着做的标准\t"/subview/37878/_blank"样式。“过程模式”是在批判泰勒等人目标模式的基础上由英国现代课程论著名专家斯腾豪斯提出来的。鉴于目标模式在实践中呈现的难以逾越的局限性，为了使教育目标具有意义，须将目标当作程序原则，而不能视之为终极目标。所谓程序原则，是指课程设计者（教师）的价值观会指导其在教学程序中的作为。因此，课程开发关注的应是过程，而不是目的，不宜从详细描述目标开始，而是要先详述程序原则与过程，然后在教育活动、经验中，不断予以改进、修正，此即所谓“过程模式”F以过程或程序，而不以目标或内容为焦点。它不预先指定目标，而是详细说明内容和过程中的各种原理。换句话说，这种模式主张，课程开发应从那些具有价值的知识中挑选出能够体现这些知识的内容,这些选择出来的内容，能够代表这种知识当中最重要的过程、最关键的概念和该知识中固有的那些标准。学生所取得的最终结果不是按照行为事先确定的，而是在事后借助那些建立在该知识形式中的标准来加以评价。斯腾豪斯认为，过程虽然不包罗所有的课程开发形式，但却可以弥补目标模式的不足，过程模式比目标模式更适合于那些以知识和理解为中心的课程领域。过程模式的思想基础过程模式的思想基础是进步主义教育理论和发展心理学。进步主义对知识、教育、儿童的看法，认知心理学对人类学习过程的理解，以及它们的研究方法无不体现在作为该模式知识基础的论说之中。进步主义教育理论的传统过程模式的思想渊源可以追溯到卢梭及以后的进步主义教育运动。卢梭反对知识是客观的，认为知识是不确定的，知识不是强加的，知识获得要经由个人的经验，经由自然发展的过程。因此，卢梭主张从经验中学习，提出“提供学生问题使其自己解决；不要教他任何事情，他自己就能学习；不必教他科学，使他自己发现”，“教育不是教导而是引导”。卢梭认为，个人是教育过程的中心，反对传统教育将知识视为教育过程的主要因素。这些观点经裴斯泰洛齐、赫尔巴特和福禄培尔等的进一步发展，至杜威集其大成，汇成进步主义的教育思想。其主要特点在于：强调知识是通过经验获得的，经验是教育过程的核心，学生获得某种知识并不是教师教导的，而是自行发现的；教育是生长发展的过程，是一种手段，而不是知识的灌输；教育不是生活的准备，教育本身就是生活，教育或课程开发应依据过程而不是最后的产品。这些教育、课程、教学和知识的理念成为课程开发过程模式的思想基础。发展心理学的影响瑞士著名心理学家皮亚杰的发生认识论强调，智力的发展是主动的过程，在此过程中，有机体遗传的结构与外界的环境发生交互作用，儿童因而重组自己的行动与观念，以维持较好的适应。他借用生物学上的“图式、同化、顺应和平衡”等要领来解释人的认识发生发展过程。同化是接纳的过程，顺应是超越环境并加以调适的过程，由于调整的作用，同化能继续不断地得到平衡。如果外部刺激不能改变个人现有的认知结构，或者个人不能及时调整以适应外部刺激的要求，则不会有认知的发展。显然，皮亚杰是从个体心理发展的角度来说明认识的发生和发展，强调主体在认识过程中具有一定的认知结构，并发挥不可替代的作用，认为由于主体认知结构的存在，主体在认识过程一开始就是积极主动的，具有能动作用，主体的认知结构有一个发生与发展的过程，永远不会停留在一个水平上。皮亚杰提出，知识来源于行动，行动既是感知的源泉，又是思维的基础。知识的形成，不是外物的简单复本，也不是主体内部预成结构的独立显现，而是主体与外部世界连续不断交互作用中逐渐建构的一系列结构。结构的发展，意味着儿童智慧水平的提高和逻辑范畴及科学概念的深化。关于知识构成的心理机制，皮亚杰认为，主体通过反省抽象和自动调节这两个机制，促使知识的广度与深度不断提高，促使新的结构经常处于精心建构之中。布鲁纳进一步提出了教学的理论以促进儿童认知的发展和学习。布鲁纳认为，儿童不仅是知识的接受者，而且是主动的探究者，其行动是有目的地朝向于解决环境提出的问题，同时也重组他对于世界的观点。求知是一种过程而非结果。教授一门学科不在于增加这门学科的知识，而在于使儿童为自己而学习该门学科，像学科专家一样去思考，以参与获得知识的过程。在此过程中，学生需要了解和掌握的是学科的基本结构。“学科基本结构”是从“知识结构”原理中引申出来的，指构成该学科的那些中心概念、原则和方法。懂得基本结构可以较容易地理解和掌握整个学科。教师在提出一门学科的基本结构时，可以保留一些令人兴奋的部分，引导学生自己去发现。那么，如何组织课程才能符合上述要求？布鲁纳认为，那就是课程组织的“螺旋式”和课堂教学的“发现法”。采用“螺旋式课程”使得无论在什么年龄阶段，都可以以不同的深浅度介绍一门学科的基本概念，并使其在以后的学习中得到进一步发展，最终使学生对一门学科获得比较深刻的理解。倡导发现法旨在要求重视学生的学习信心与主动精神。从皮亚杰和布鲁纳的理论可知，发展心理学继承了进步主义的思想，尤其是主张研究儿童的认知发展，强调教育是一种过程，学习是一种积极的建构。这些皆成为过程模式的重要思想基础。集装箱码头课程设计姓名：班级：学院：

摘要本文研究的是集装箱码头堆场的叉车管理问题，通过对叉车的指派问题和行走的最短路径问题的研究，达到科学的安排叉车装卸作业的目的。使用Excel办公软件，科学的分析和建模，成功解决以上物理运筹学的问题，得到最佳的生产分派方案。让人们认识到Excel强大的计算功能，也更加能熟练操作Excel，为以后的学习和工作打下基础。更认识到管理的数字化和科学化可以使物流运作中有限资源得到合理的计划、组织与分配，有效的协调和控制，达到最佳效益和效率。关键字：集装箱码头叉车管理，指派问题，最短路径问题，物流运筹学，Excel……-PAGE8-引言集装箱叉车是集装箱码头的常用装卸机械，主要用于吞吐量不大的综合性码头进行集装箱的装卸、堆垛、短距离搬运、车辆的装卸作业，是一种多功能机械，具有机动性灵活、通用性好、应用广泛、性能可靠、造价低廉等特点。因此，在集装箱堆场中，对叉车的管理显得十分重要，在叉车数量有限的情况下，如何分配作业，如何安排叉车的移动路线，最大限度使叉车的作用最大化，成了本次课程设计研究的课题。我们选取了两个问题研究，一个是叉车所在处到各箱区的指派问题，另一个是叉车行走的最短路径问题。这些都属于物流运筹学的研究范畴。传统的研究都建立在复杂的公式和大量的基础上，无形中增加了研究的难度，也容易出现误差。如果我们用熟悉的Excel来做，那么需要做的仅仅是在Excel表格中建立能够完全描述问题的模型而已，剩下的计算就由计算机代劳，大大减低了计算的难度。在科学计算上，使用Excel可以进行变量求解、假设分析、规划求解等，提供了强大的表格计算功能、灵活的数据库管理功能、多方面的数据分析功能。本文详细介绍了应用Excel在物流运筹学中建模及求解的方法，通过例题进一步掌握运筹学有关方法原理、求解过程，提高学生分析问题和解决问题能力。第二章叉车所在处到各箱区的指派问题1.指派问题介绍在物流活动中经常遇到各种性质的指派问题（Assignmentproblem），有n项目运输任务，恰好有n辆车可以承担这些运输任务，由于车型，载重，路线以及司机对道路的熟悉程度等方面的不同，效率也不一样，于是产生了应指派哪辆车去哪里完成哪项运输任务，使总效率最高（或者路程最短，或时间最短）的问题，这类问题称为指派问题。需要说明的是：指派问题实际上是一种特殊的运输问题。其中出发地是人，目的地是工作。只不过，每一个出发地的供应量都为1（因为每个人都要完成一项工作），每一个目的地的需求量都为1（因为每项工作都要完成）。指派问题的假设:（1）被指派者的数量和任务的数量是相同的（2）每一个被指派者只完成一项任务（3）每一项任务只能由一个被指派者来完成（4）每个被指派者和每项任务的组合有一个相关成本（5）目标是要确定怎样进行指派才能使得总成本最小2.算例某集装箱码头有6处地方提供装卸用叉车，现要为6个箱区提供装卸服务，叉车存放处与箱区之间的距离见下表，试拟定分派方案表2-1叉车存放处与箱区之间的距离叉车所在处箱区叉车所在处箱区一二三四五六1518249623561232395975916033749706142424556058624753539504936404369250507061403.建模设Xij为指派人员i去做工作j（i，j＝1,2,3,4)0if第i台叉车不作业于j箱区Xij∈1if第i台叉车作业于j箱区目标函数：MinZ=51X11+82X12+49X13+62X14+35X15+61X16++40X66约束条件：X11+X12+X13+X14+X15+X16=1X21+X22+X23+X24+X25+X26=1X31+X32+X33+X34+X35+X36=1X41+X42+X43+X44+X45+X46=1X51+X52+X53+X54+X55+X56=1X61+X62+X63+X64+X65+X66=14.Excel求解过程简单的手工计算当然也是能找出最优答案，有一种快捷的求解方法：匈牙利方法（HungarianMethod），但如果把例子改为40个叉车所在地去完成40个箱区的装卸任务，那手工计算就有一定的难度了。如果我们用熟悉的Excel来做，那么需要做的仅仅是在Excel表格中建立能够完全描述问题的模型而已，剩下的计算就由计算机代劳，大大减低了计算的难度，Excel的“规划求解”还是采用“单纯形法”来求解。第一步：把数据输入表中，上半部为数据，下半部为模型，紫色阴影部分为可变单元格。第二步：在单位格B24中输入=Sumproduct(C4:H9,C14:H19),公式Sumproduct计算的是两矩阵中各个相对应元素乘积的和，再按Enter键，该单元格为0。第三步：选择单元格，输入公式，计算总和,公式SUM计算的是一个范围内的数据求和。(1)在单元格I14中输入=SUM(C14:H14)，选中复制，按住Ctrl+Shift+Enter,鼠标拖动，再按ENTER键，可以同理得出I15:I19(2)在单元格C20中输入=SUM(B18:G18)，选中复制，按住Ctrl+Shift+Enter,鼠标拖动，再按Enter键，可以同理得出D20:H20第四步：加载规划求解工具：“工具”→“加载宏”→勾选“规划求解”→“确定”第五步：选择“工具”中的“规划求解”弹出对话框(1)设置目标单元格：B12，选择“最小值”项，因为我们要求解的是所有的叉车到箱区总最短距离，从而使工作效率达到最大(2)设置可变单元格：C14:H19,最终结果将出现在可变单元格中(3)添加约束条件：I14:I19=1，表示每处的叉车只能对应一处堆场C20:H20=1,表示每处堆场只能由一处叉车进行装卸作业C14:H19,bin表示二进制，结果不是O就是1，这样就避免了小数的出现第六步：在“规划求解”对话框中，单击“选项”按钮，出现“规划求解选项”对话框，选择假定非负，单击“确定”第七步：在“规划求解参数”中的选择“求解”，出现以下对话框点击报告中的运算结果报告（具有整数约束条件的问题无法生成敏感性报告和极限值报告）然后点确定按钮就在excel中生成了相应的报告，如图：此时，可变单元格中也已生成了我们需要的结果5．结果分析应该指派叉车所在处1到箱区五进行装卸服务叉车所在处2到箱区二进行装卸服务叉车所在处3到箱区一进行装卸服务叉车所在处4到箱区三进行装卸服务叉车所在处5到箱区四进行装卸服务叉车所在处6到箱区六进行装卸服务最终可以使得叉车所行走的总距离最短，为2456．变形经常会遇到指派问题的变形，之所以称它们为变形，是因为它们都不满足平衡指派问题所有假设之中的一个或者多个。一般考虑下面的一些特征：（1）有些人并不能进行某项工作（相应的Xij＝0）;（2）虽然每个人完成一项任务，但是任务比人多(人少事多);（3）虽然每一项任务只由一个人完成，但是人比任务多（人多事少）；（4）某人可以同时被指派给多个任务（一人可做几件事）；（5）某事可以由多人共同完成（一事可由多人完成）；（6）目标是与指派有关的总利润最大而不是使总成本最小。例如将上题中的箱区六去掉，问题改为：6处地方提供装卸用叉车为5个箱区提供装卸服务，叉车存放处与箱区之间的距离见下表，试拟定分派方案表2-2叉车存放处与箱区之间的距离叉车所在处箱区叉车所在处箱区一二三四五151824962352323959759133749706142455605862475395049364069250507061我们同样可以用EXCEL求解，按上题的方法输入模型和变量，在目标函数单元格C21输入=SUMPRODUCT(C4:G9,C13:G18)，选择单元格H13:H18C19:G19，输入公式，计算总和。至此，与不变形的指派问题是一样的。变形的指派问题不同之处在于规划求解中的约束条件，有些小小的改动。点击报告中的运算结果报告（具有整数约束条件的问题无法生成敏感性报告和极限值报告）然后点确定按钮就在excel中生成了相应的报告即应指派叉车1到箱区五进行装卸服务叉车2到箱区二进行装卸服务叉车3到箱区一进行装卸服务叉车5到箱区四进行装卸服务叉车6到箱区三进行装卸服务最终可以使得叉车所行走的总距离最短，为245第三章叉车行走的最短路径问题1.最短路径问题介绍在实际生产和生活中，很多问题的求解可以归纳为最短路径的问题，如两地之间的管道铺设，线路安排，道路修筑，运路选取等；再如工厂布局，设备更新等问题也可以转化为最短路径的问题。最短路问题的假设（1）网络中选择一条路,始于某源点终于目标地（2）连接两个节点的连线叫做边（允许任一个方向行进），弧（只允许沿着一个方向行进）（3）和每条边相关的一个非负数，叫做该边的长度（4）目标是为了寻找从源到目标地的最短路2.算例某叉车在①处，现需移到⑦处进行装卸作业，他需要通过中间几个站点连接到达最终目的地，各点之间的距离如图所示，找出叉车行走的最短路径，以达到节约成本的目的。图3-1最短路径节点图3.Excel求解过程用EXCEL来求最短路径的原理是：令变量为0或1，即如果最短路径通过该节点，则设变量为1，不通过则为0，除起点和终点外，每个中间点的进出权数和是0，起点的进出权数是1，终点是-1，目标函数是各边权数和对应变量乘积的和。于是我们可以得到一组等式约束，通过求解可以得到最短路径。第一步：所有数据输入表中如图，其中左边蓝色部分为数据，右边紫色阴影部分为变量：第二步：在单元格C18:C24，输入公式，计算节点进出和。(1)在单元格C6中输入目标函数计算公式=SUMPRODUCT(D3:D15,E3:E15)，公式SUMEPRODUCT计算的是两矩阵中各个相对应元素乘积的和，再按ENTER键，该单元格为0。(2)节点的进出和=该节点的流出量-该节点的流入量例如节点2可以流向节点3,4,5，但只能选择一条路走，流入节点2的路也只有节点1，所以每个中间点的进出权数和是0，依次类推。节点1是总流出节点，所以起点的进出权数是1。节点7是总流入节点，不再流出，所以终点的惊出权数是-1。第三步：设置规划求解参数（1）设置目标单元格C26，因为要求的是最短路径问题，所以选择“最小值”项（2）设置可变单元格E3:E15,最终结果将出现在可变单元格中（3）设置约束条件：C18:C24=E18:E24,表示步骤二的进出权数约束；E3