問題導向的三段式教學模式及其在IE的應用

童小英　盧碧紅　楊大鵬

摘要：針對工業工程專業學生學習目的不明確、學習興趣缺乏以及青年教師缺乏專業實踐、教學技能有待提高的實際，探索基于案例的提出問題、分析問題、解決問題三段式教學模式，并研究了三段式教學在IE的應用，包括在整個專業課程體系設置的應用和具體專業基礎課程的應用。以系統工程課程為例，說明了三段式模式的具體應用及效果分析。研究成果對從事工業工程及其他高等工程教學的教師具有一定的指導和借鑒意義。

關鍵詞：問題導向；三段式教學模式；工業工程；系統工程

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）20-0183-02

工業工程（Industrial Engineering簡稱IE），是對人、物料、設備、能源和信息等所組成的集成系統，進行設計、改善和實施的一門應用性工程學科。它強調綜合地提高勞動生產率、降低生產成本、保證產品質量，使生產系統能夠處于最佳運行狀態而獲得最高效益，近數十年來一直受到各國的重視[1]。工業工程在國內外發展及應用的實踐表明，這門工程與管理有機結合的學科對提高企業的生產率和效益，對增強企業參與國際市場競爭能力與知識經濟環境中的綜合創新能力，對贏得各類生產系統、管理系統及社會經濟系統的高質量、可持續發展等，具有不可替代的重要作用。可見，培養適應市場需求的工業工程人才具有重要的意義。然而，我國高校在工業工程人才培養方面存在學生學習目的不明確、學習動力不足；專業課程體系理論性、敘述性、抽象性內容偏多；教師缺乏工業工程實踐經驗；等等問題，這些都不利于培養學生的工業工程意識與能力。針對以上問題，本文提出一種基于案例的問題導向的三段式教學模式，并把這種教學理念應用在IE課程群教學中，這對于合理制訂工業工程專業培養方案、優化IE課程體系與教學內容具有重要意義。

一、問題導向的三段式教學模式

“三段式”教學模式是教研組經歷多年高校工程教學探索與實踐總結出來的一套問題導向教學方法。它是一個目標明確、問題驅動符合學生認知規律的教學過程。教師提出問題引導學生建立對課程學習的內在需求，促成教師主導與學生主體作用的協同發揮。通過正確處理道（why）與術（what-how）的關系，使學生從被動接受知識轉為主動探索知識和運用知識層面，進而建立起一個幫助教師“如何教好”、學生“如何學好”的系統化解決方案；徹底改變學生不知為啥學、沒興趣學，教師照本宣科對學生毫無啟發的局面。所謂“三段式”教學模式是指提出問題階段、分析問題階段和解決問題階段[2]。

第一階段，通過案例引出問題，讓學生帶著問題上路，明確所學知識的用途，從而激發學生的學習興趣。這是“道”的層面，回答為什么的問題（why）是三段式案例教學的重中之重。第二階段，通過案例討論探索未知、學習知識與技能，掌握分析問題的方法。這是回答是什么的問題（what），屬于“術”的層面。在分析問題階段，通過案例課堂討論中的觀點撞擊，激發學生想象力與探索精神，培養分析問題的能力。第三階段，對案例進行一定的討論和分析之后，通過運用知識與技能，培養學生解決問題的能力，這是回答“怎么樣的問題”（know-how），仍屬于“術”的層面。

二、三段式教學方法在整個IE教學中的應用模式

當前我國發展工業工程的一項重要工作是人才培養，自1993年招收工業工程專業的本科生，目前已有170余所院校設有工業工程專業，工業工程的隊伍在不斷地擴大。然而，在校的工業工程學生，不管是研究生還是本科生，是重點大學的學生還是普通大學的學生，絕大部分都比較迷茫，不知道自己畢業后干什么，也不知道所學知識怎么應用，學習目的不明確，學習積極性低下。針對這種現象，本文提出建立“問題驅動”的貫穿學生大學四年全過程的工業工程專業素養培養路徑，通過理論與實踐相結合的集成化課程體系的聯動作用指明學生的就業方向、激發學生的學習活力、促進學生工業工程意識培養和能力發展。圖2是“問題驅動”的三段式教學方法在IE專業課程教學中的應用模式。

在工業工程專業課程設置上，按照問題導向的三段式（why-what-how）原則來進行，如在大一階段開設專業啟航，告訴學生為什么要學習這個專業；大二階段開設專業導論，告訴學生這個專業將要學習什么知識；大三階段開設專業基礎課，教學生怎么學；大四階段開設專業實踐課，教學生怎么應用知識。其中，在大三階段專業基礎課程教學過程中，各課程均采用“問題導向”的三段式教學方法。通過教學模式的應用，能夠大大提高工業工程學生發現問題—分析問題—解決問題的能力。

三、三段式教學方法在系統工程課程中的應用

1.三段式案例教學應用。系統工程作為20世紀中期開始興起的一門交叉學科，是從總體出發，合理開發、運行和革新的一個大規模復雜系統所需思想、程序、方法的體系，屬于一門綜合性的工程技術。通過學習，使學生掌握系統工程的基本思想和方法論，并能初步運用定量和定性相結合的系統工程思想和方法來研究和解決某些實際系統問題。系統工程是一門學科基礎課，地位非常重要，但是和其他的專業課相比，這門課的專業性不強，學生學習起來相對枯燥、乏味，學習目的不夠明確。為了克服這種教與學的困境，教研組提出了三段式案例教學模式的應用。以講授《系統工程》的系統分析內容為例。從廣義上理解，可以把系統分析作為系統工程的同義語使用，所以掌握系統分析的基本原理非常重要。其中，關鍵的是掌握系統分析的基本過程，具體如圖3所示[3]。

如果直接講授以上系統分析的7個步驟，學生會覺得枯燥、乏味，不易于理解，也不明白學了以后到底有什么用。因此在講系統分析基本工作過程時，并不直接講授，而是通過基于案例的三段式教學過程完成學生對系統分析過程的自我構建。具體過程如下：（1）提出問題階段：這個階段主要是讓學生明白應用系統分析的基本工作過程能解決什么問題。教師會提出一些學習或生活中所碰到的學生比較熟悉的系統問題，比如：圖書館使用效率問題、大學生“低頭族”問題、超市布局優化問題、大學食堂服務效率問題等。這些問題與學生密切相關，能夠激發學生的興趣，便于學生理解，也方便后續分析和解決問題階段的開展，同時也能讓學生明白系統分析無處不在，明白學習系統工程課的重要性。（2）分析問題階段：讓學生以小組為單位，選擇一個大家熟悉的系統問題，可以選擇以上教師提出的問題，也可以自己提出問題，結合系統分析的基本工作過程，開展討論（主體）如何解決系統問題、實現系統優化。通過討論分析中的觀點撞擊，激發學生的想象力與探索精神（主體）；教師課堂巡視、進行討論指導（主導）。（3）解決問題階段：每個小組針對各自的系統問題，撰寫一份系統優化分析報告，在課堂上以PPT的形式匯報。每組推薦一名代表綜合發言，以提出問題、探尋目標、建立方案、分析和評價等系統分析的工作步驟介紹解決問題的思路（主體）。師生結合發言進行提問、點評（主導、主體）。通過這種教學模式，能夠使學生很好地掌握系統分析的基本過程，最重要的是能利用系統分析原理來解決實際系統問題，學以致用。

2.教學效果分析。三段式教學模式在系統工程課程中的應用效果直接體現在：（1）使學生明白了為什么要學習系統工程，學習它有什么用，建立了自主需求；（2）激發了學生的學習興趣，使得學生熱愛學習、主動學習、快樂學習；（3）使學生能夠更好地掌握系統工程的基本思想和方法論，具備了應用系統的思想和方法解決實際問題的能力。同時，教學效果還體現在：（1）學生的獨立思考能力增強，使得教學過程由枯燥乏味變得生動活潑；（2）引導學生變注重知識為注重能力，由單向教學變成師生雙向交流，學生在查閱各種資料的過程中學習理論知識；（3）提高了學生發現問題、分析問題及解決問題的能力；（4）鍛煉了學生的團隊合作能力、語言表達能力及評價能力。

參考文獻：

[1]易樹平，郭伏.基礎工業工程[M].第2版.北京：機械工業出版社，2014.

[2]Bihong Lu，Yukai Li.Research and Application on Engineering Cases based Three Stages Teaching Methodology[J].Advanced Materials Research，2013，v655-657，p2160-2164.

[3]汪應洛.系統工程[M].第4版.北京：機械工業出版社，2008.