基于三螺旋理論的工業工程專業實踐教學研究

張洪亮　陳彬

摘要：針對工業工程專業實踐教學中存在的問題，構建了基于三螺旋理論的工業工程專業實踐教學體系，明晰了工業工程專業實踐教學的目標、強化過程管控與效果檢驗，形成了以“目標——手段——檢驗”為主線的實踐教學閉環管理模式，給出了一條解決工業工程專業人才培養與企業需求之間結構性矛盾的路徑，并以安徽工業大學為例介紹了該模式的應用效果。

關鍵詞：工業工程；實踐教學；三螺旋理論；人才培養

doi：10.16083/j.cnki.1671-1580.2017.03.017

中圖分類號：G642

文獻標識碼：A

文章編號：1671-1580（2017）03-0057-04

工業工程起源于20世紀初的美國，它是一門將管理、工程技術融為一體的工程性、實踐性和綜合性都很強的學科，在企業降低成本、改善質量、提高生產效率與效益等方面具有廣闊的應用前景。在工業工程教育方面，1908年，美國賓夕法尼亞州立大學首先設立工業工程系。在我國，1992年，國家教委批準西安交大、天津大學首批試辦工業工程專業，經過20余年的發展，目前已有170余所高校設立工業工程專業，工業工程已成為近年來始終熱度不減的專業。此外，根據《普通高等學校本科專業目錄（2012年）》，工業工程已成為管理學門類下的一級學科，可見，工業工程專業正受到國內教育界和社會越來越高的重視。

目前，我國已成為世界制造中心，并逐漸由制造業大國向制造業強國轉變，企業及社會逐漸意識到工業工程在工業現代化過程中的重要作用，因此，對工業工程專業人才的需求迅速增長。然而，高校工業工程人才培養與社會人才需求間存在著一定的結構性矛盾，一方面，企業越來越注重工業工程人才的實踐能力及創新能力；另一方面，一般高校培養的工業工程專業畢業生缺乏較強的創新和實踐能力，不能很好地滿足社會對工業工程專業人才需求的期望。在此背景下，培養和造就一批工程能力強，具有創新精神和善于解決問題的實踐能力的工業工程人才，成為工業工程專業教學與實踐改革的方向，也是解決工業工程人才培養與社會對工業工程人才需求間矛盾的重要途徑。

一、工業工程專業實踐教學改革思路

實踐教學在培養學生的實踐能力和創新能力的過程中占有重要地位，但由于工業工程專業在我國的起步較晚，導致人們對工業工程專業的認知不夠透徹，所以，國內一般高校的工業工程專業在課程體系設置中沒能徹底擺脫重理論輕應用、重課堂教學輕實踐、重學術輕工程的模式，在實踐教學課程設置上沒能更好地挖掘與識別企業需求，導致學生缺乏工業工程具體實踐，工業工程知識應用與創新能力亟需提升。因此，傳統的以教師為中心、以課程講授為主要教學方式的教學模式難以體現工業工程的專業特色，畢業生工程化背景較弱，難以適應企業及社會對工業工程專業人才的需求預期。因此，積極推進工業工程專業實踐教學改革，搭建完善的實踐教學體系，強化創新與實踐能力培養，培養符合社會需求的創新型、應用型工業工程專業人才是工業工程教育中急需解決的問題。

針對上述問題，本文提出了基于三螺旋理論的工業工程專業應用型、創新型人才培養的實踐教學

基于三螺旋理論的工業工程專業實踐教學體系強化了實踐教學的出發點，即以社會及企業對工業工程專業學生的需求為目標，強化應用與動手能力，強化創新意識的培養，滿足企業與社會對工業工程專業人才培養的需求；以課程實驗與課外實習為關鍵過程，突出課程實驗與實習實踐環節的聯動；以國家級、省級及校級三級聯動的工業工程競賽為手段，檢驗實踐教學效果。三者之間相互協同，構建以“導向——手段——檢驗”為核心的工業工程專業實踐教學體系閉環管理模式。

二、基于三螺旋理論的工業工程專業實踐教學改革內容

（一）圍繞企業需求凸顯工程能力培養

應用性強、實踐性強是工業工程的專業特色，這既為學生就業提供了廣闊的前景，同時也對工業工程專業的實踐教學提出了更高的要求，所以，工業工程教學單位應深度挖掘把握社會及企業對工業工程專業人才需求的預期，強調學生實踐能力及創新能力訓練，使工業工程專業畢業生在工作崗位上能學以致用。因此，深度推進校企合作，選取典型企業，形成密切的產學研關系，為學生實習提供良好的平臺，在實踐教學中具有重要的作用。此外，為切實把握企業需求，要深入分析近年來工業工程專業學生的就業質量與就業去向，切實挖掘并動態把握企業對工業工程專業畢業生的需求動態及專業素質要求，確定工業工程專業的重點培養方向，明晰工業工程專業實踐教學體系的改革方向及目標，適應社會和企業對工業工程人才的需求期望。

（二）實驗與實踐環節一體化建設

課程實驗也是提升工業工程專業學生動手實踐能力的重要方式，但以往的課程實驗設置沒有從專業培養目標的高度進行統一規劃，課程實驗內容間的內在聯系不強，存在交叉與重復，各課程實驗往往以斷點、碎片的形式存在，難以形成圍繞專業培養目標的、有機聯系的課程實驗鏈條，因此，應圍繞工業工程專業的培養目標，以動手能力、實踐能力、綜合素養培養為目標，統一制定課內實驗指導書，明確相關課程實驗內容，構建相互聯系、有機互動的課程實驗。實習環節是工業工程專業實踐教學的重要組成，也是提升工業工程專業課堂教學效果的重要支撐，而形成面向全過程的實習管控機制是提高實習效果的重要保障，因此，加強校外實習基地建設，明確各實習與實踐環節的目的、內容與方式，加強全過程化的課外實習管控，制定完備的課外實習考核機制，是提升課外實習實踐環節效果與質量的關鍵點。

同時，課程實驗與課外實踐各有特點，對工業工程教學單位而言，應積極加強課程實驗與課外實踐的一體化建設，從專業培養目標的高度整合課內實驗與課外實踐環節間的關系，使兩者互為補充、相互促進，在工業工程專業學生實踐能力培養過程中發揮積極的協同作用。

（三）著力強化全過程管理

只有將全過程管理的理念應用到實習實踐教學環節中，實踐性教學環節才不會流于形式。為了保障實習、實踐及課程實驗環節的培養質量，需要在實踐性教學實施前、實施過程中、實施后進行全方位的過程管控。實踐性教學環節實施前要規范實驗指導書模板、實驗報告模板以及實習報告的撰寫格式。在實踐性教學過程中，要提高學生參與的積極性，挖掘學生的潛能，并以社會及企業需求為出發點，深化實踐教學改革，強化專業軟件的應用，同時增強教師的參與性與責任心。在實踐性教學環節結束后，可結合實習講習會、優秀案例展示等活動強化教學效果的檢驗。

（四）積極推進創新創業訓練

在國家積極倡導“大眾創業、萬眾創新”的背景下，高校應積極推進創新與創業訓練計劃項目，以提高學生的創新能力與意識，為社會造就創新與創業的生力軍。對工業工程專業而言，創新與創業訓練項目既是提升工業工程專業學生創新能力、實踐能力的重要手段，也是檢驗工業工程專業實踐教學效果的重要途徑。因此，應積極鼓勵學生參加工業工程學科及相關學科的各類大學生創新創業訓練計劃，如“清華IE亮劍全國工業工程應用案例”大賽等國家級、省級及校級相關賽事，通過參與各種賽事，提高學生的動手實踐能力，激發學生的創新思維，發揮師生在創新創業方面的合作效應。此外，為了激發工業工程專業學生應用IE的興趣，提高學生參與國家級及省級工業工程專業相關賽事的質量，可在保證正常教學的情況下，積極組織學生開展專業比賽，如學生制圖競賽、生產仿真建模比賽、精益生產應用案例比賽、工業工程課外作品競賽等專業技能比賽，以促進工業工程專業學生實踐應用能力的提升。

三、應用案例

安徽工業大學是安徽省內較早招收工業工程專業本科生的高校，2009年劃為一本招生專業，目前為安徽省省級特色專業，擁有工業工程專業碩士點。經過多年的發展，該校工業工程專業已具備一定的實力，擁有“物流工程”國家級精品視頻公開課，“生產管理”等省級精品視頻公開課，“系統工程”“運籌學”“人因工程”等校級精品課程。該校工業工程專業教師學緣結構合理，教師隊伍中既有省級教學名師和學術帶頭人，也有一批朝氣蓬勃的青年骨干教師，40%的教師具有博士學位。近年來，先后建設了以生產系統實驗室、物流系統仿真實驗室、質量管理實驗室、人因工程實驗室等為主體的省、校兩級實訓示范中心。盡管如此，比對應用型、創新型專業人才培養要求，仍存在一定差距。基于此，在近幾年的實踐教學過程中，該系應用三螺旋理論對工業工程專業實踐教學進行了富有成效的改革。

（一）明確培養定位

經過幾年的建設，該專業已擁有馬鋼集團、南華集團、蕪湖美的公司、安徽三力機床公司、富士康公司、馬鞍山方圓材料工程有限公司等多家實習單位，各項實習活動都能夠有條不紊地開展。同時，該系積極分析近年來工業工程專業畢業生的就業質量與就業去向，明確了社會及企業對工業工程專業畢業生專業素質的要求，確定了“生產管理”“質量管理”“設施規劃”“人因工程”等重點培養方向，以使學生的就業及繼續深造更具有方向性。

（二）加強實踐教學地位

該系積極進行本科生專業培養方案的調整，形成了具有“時代特色，專業特色，地域特色”的實踐教學體系（2015年版），該體系增加了實踐及實驗等環節的課時比重，其中，專業基礎課、上機及實踐課時達到58課時；集中性教學實踐環節達到32周課時；專業選修課上機及實踐課時達到114課時。其次，在實驗課程結構方面，更加強調社會及企業的實際需求，增加了“管理統計學”“器夾具設計”“精益生產”“消費產品設計”等課程實驗，實現了拓展學生知識面、拓展就業口徑的效果。

（三）實驗與實踐聯動推進

重新修訂了工業工程專業課外實踐指導書，從專業培養目標的高度整合了各課外實踐環節間的關系。在具體課外實踐過程中，深入推進實行“雙導師”制，即帶隊老師與專業指導老師雙導師制度，以提升實踐環節的效果與質量。完善實習講習會制度，針對認識實習，開展了“認識實習講習會”；針對生產實習，開展了“創新案例交流會”；針對畢業實習，開展了“角色扮演活動”。這些活動的開展提高了學生校外實習的積極性。重點加強實驗室建設，先后購置了生產仿真軟件Flexsim、質量管理軟件JMP及人因工程軟件Jack等。

在設計各課程實驗內容的過程中，該系以生產運作體系為主線，以仿真軟件為實現工具，通過生產系統將各課程實驗內容串聯起來，借助仿真軟件強化了各實驗內容的可用性、可實現性。經過幾年的建設，該系主干課程均已開設相關實驗項目，見表1：

（四）創新創業訓練效果明顯

首先，在課程體系中增加了創造學、Triz等創新創業教育及社會責任教育等課程。同時，積極推進本科生導師制，并強化大學生積極參加校級學生科研訓練計劃、省級大學生創新訓練計劃項目及教育部國家級大學生創新創業訓練計劃，通過參與各種賽事，提高學生的動手實踐能力，激發學生的興趣，發揮師生在創新、創業方面的合作效應。近年來，該專業學生先后獲得2013年中國大學生服務外包創新創業大賽二等獎、2013年全國Triz大賽一等獎、2014年全國大學生機械創新設計大賽一等獎、2015年安徽省首屆“互聯網+”大學生創新創業大賽金獎。學生就業率連續三屆一直穩定在96%以上，穩居全校前列，考研學生中多人被浙江大學、上海交通大學、天津大學等知名大學錄取，應用型與創新型工業工程專業人才培養的態勢日趨形成。

四、結論

論文提出的工業工程專業實踐教學三螺旋模型，為解決人才培養與人才需求間的結構性矛盾提供了一種途徑，有效推動了師生聯動，提升了課程實驗與實習實踐的過程質量，并以安徽工業大學為例介紹了該模型的應用效果。論文研究成果為相關院校培養應用型與創新型工業工程人才提供了新的思路，也為相關專業改善實踐教學效果、提高人才培養質量提供了有價值的借鑒。