案例式教學在基礎工業工程教學中的應用與探討

丁怡 張世亮 俞國燕

[摘 要]當前基礎工業工程教學中存在開課時間早，學習與應用脫節，知識吸收與轉化率低等問題，不利于培養學生的自主思考能力。案例式教學可以吸引學生的注意力，將課堂教學中基于課本知識與實際生產、生活現象相聯系，培養學生主動發現問題、善于提出問題、有效解決問題的習慣。案例式教學在使用過程中應注意案例內容不應該過于豐富，提升教師角色定位的有效性，同時注重對案例學習后的總結。

[關鍵詞]案例式教學；基礎工業工程；教學方式

[中圖分類號] G642 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2018）11-0095-03

工業工程（Industrial Engineering，簡稱IE）起源于20世紀初的美國，它以現代工業化生產為背景，在發達國家得到了廣泛應用[1]。現代工業工程是以大規模工業生產及社會經濟系統為研究對象，在制造工程學、管理科學和系統工程學等學科基礎上逐步形成和發展起來的一門交叉的工程學科。工業工程專業是以降低成本、提高產品質量及生產效率為核心的一門綜合性、多元化的應用知識體系學科。基礎工業工程既是工業工程專業的一門基礎課程，又是一門核心課程[2]。該課程的重點在于激發學生對工業工程專業的興趣，使學生掌握本專業最基本的生產管理方法，引導學生在該領域對需要研究的問題保持關注，啟發學生對現階段生產管理模式的討論，以便他們更深入地學習專業知識。本科畢業生在本專業求職及后續深造的過程中，都會大量使用該課程的知識[3]。

一、當前基礎工業工程教學中存在的主要問題

高等教育并不僅僅是為了培養學生的工作能力和業務水平，也是為了以通識教育為引導力量，在讓大學生認知世界、探索真理的過程中，提升學習者對整個社會的理解、認同及改善。而工業工程專業培養的人才不能僅僅是為了學以致“用”，更要學以致“思”。工業工程專業的特點是來源于課本，實際應用卻遠遠高于課本知識。這給工業工程的課堂授課帶來很大壓力：如何讓學生在學習課本知識的同時，舉一反三、觸類旁通地去理解實際應用的案例，這是當前工業工程教學領域中的難題。當前工業工程教學中存在的問題主要體現在以下幾個方面。

（一）開課時間早，學習與應用脫節

本課程雖然在專業系統學習中是重點核心課程，但由于該課程的基礎性，一般開設在本科第四學期，此時學生尚未進行系統的專業學習，只學習了先修課程專業導論，對工業工程專業整體的學習重點無法把握。很多學生對專業課的學習不具有前瞻性，在正規授課階段才匆忙應付，對專業課不能給予足夠的重視，臨畢業求職時通過企業面試了解到該門課程的重要性，又重新花費時間學習該門課程的專業知識，造成教學的無用與浪費。

（二）知識吸收與轉化率低

任何課程都離不開知識語義編碼、進行長期存儲的目的。而工業工程專業不僅要培養學生對課本知識的理解，而且還要培養學生面對生產現實去分析及解決問題的能力。在傳統的授課過程中，教師通常采用“一對多”的教授模式，這種模式反應簡單，“無信息反饋”，在學生知識的學習過程中不能形成“閉環”。而專業課本身教授的知識點很多都是以生產實踐為背景的，學生本來學習興趣就低，這種照本宣科的教授方式不利于知識的吸收和轉化，難以引發學生的共鳴。學生通過死記硬背記住了如何去尋找和發現問題，而等到需要“分析和解決”問題時，學生因不具有與生產實踐相結合的能力，無法對通過課本知識找到的優化點進行精益改善，造成知識吸收及轉化率低下。

（三）不利于培養學生的自主思考能力

在傳統的教學過程中，本課程教授一般是從典型制造企業的管理模式入手，在以現場作業為主的程序分析的基礎上，運用課本案例說明精益改善原理[4]。國內高校本專業該課程的授課方式大部分也采用了傳統授課方式，但通過學生反饋及調研我們發現，該方式主要是利用文字敘述案例的方式，這容易使案例理論性過強，內容枯燥，學生很難產生興趣和疑問，不利于培養學生的自主思考能力，也無法對學生進行深層次的提問，培養學生精益改善的思維，創新意識更無從談起[5]。

工業工程專業課程的重點在于思考如何尋找優化改善之處，如何進行優化改善。課程內容只能提供給學生分析優化的工具，卻不能引發學生的“靈感”。其實，教學過程中還需要有大量的案例來提供豐富多樣的解決方案，這樣才能讓學生形成所謂的“靈機一動”。

因此，如何改革傳統的教學方法，在授課方式上讓學生生動地學習到精益改善的思維并培養其良好的思考習慣，同時能夠讓學生對所學的重點理論知識留下深刻的印象，這是本課程改革的重點。針對以上在教學中出現的問題，通過思考及探索，本文提出一套具有專業特色的案例式教學授課方式，其在教學過程中取得了一定的成效。

二、案例式教學在基礎工業工程教學中的實施

教學過程應以“學生”為中心，以“興趣”為出發點。視頻案例具有比文字性案例更活躍、更生動的特質。使用案例式教學，可以很容易吸引學生的注意力，同時利用時效性強的視頻案例，可以將課堂教學中基于課本的知識與實際生產、生活現象相聯系，培養學生主動發現問題、善于提出問題、有效解決問題的習慣[6] [7]。在討論案例過程中引導學生對案例進行質疑、提問、分析，培養學生分析問題、建立模型、解決問題的能力。由于工業工程專業的特點，該專業的學生應具備對現有生產流程（設備）持有“繼承并批判”的思想：“繼承”是要學生對現有生產流程過程及設備工作原理熟悉并掌握；“批判”是要學生具有精益改善的思維，不因循守舊，善于利用發散思維對工作現象進行分析、思考，將人、設備、物料、信息和環境等生產系統要素進行優化配置，對工業等生產過程進行系統規劃與設計、評價與創新，從而提高工業生產率和社會經濟效益專門化。

在使用視頻案例式教學時，主要分為兩個階段：第一階段，常速觀看視頻，使學生身臨其境了解某條生產線的生產運作情況，或者某種產品的制作工藝流程，在了解后結合所學知識點，對視頻內容進行知識內容的講解；第二階段，慢速回放視頻，詳細分析視頻中所要分析改善的各個工序或者動作，引導學生發現問題，提出改善方案。這種教學方式不僅可以使知識變得生動、具體，同時能使學生對新知識的接受度變得更高，學生有一種“自主創造”的感覺，這與傳統課本知識對照答案去理解有很大的不同。

（一）使用視頻案例教學，重視視頻內容的選取

案例內容的選取直接關系到學生對知識點的吸收及理解速度。我國的工業工程近些年也在蓬勃發展，但仍與美國、日本等發達國家有差距[8]。為了提升學生學習及創造的前瞻性，授課視頻重點選取英美等發達國家產品的先進制造流程視頻，以擴大學生對制造業理解的知識面，培養他們精益改進的思維，讓他們敢于創新、勇于創新、不可盲目崇拜。在具體的教學過程中，每4課時將分配出固定時間，觀看教學視頻案例，學生通過分組的形式，對視頻案例進行問題的提出、分析及解決。

（二）重視課程知識點與案例重點處的銜接

要通過視頻培養學生主動思考、提問題的習慣，這是案例式教學的重中之重。知識點與案例重點的相關處是本課程案例教學的重難點。基礎工業工程授課知識點的特點就是小且關聯緊密。因此對視頻的截取及分解是非常重要的課前準備環節。首先，應截取與本節課程無關的內容，防止學生思考偏移。其次，分解能夠有效體現該節課程知識點的細節，使其場景化、聚焦化。最后，引導學生提出有效問題。

例如，在對“程序分析”知識點的講述過程中，該節課程的重點是繪制工藝程序圖，并通過分析對實際生產情況進行檢查及改善。本節課使用案例式教學，通過“圣誕節玻璃制品”的制造工藝視頻，向學生們展示手工玻璃品制造的工藝流程，先通過第一遍視頻，讓學生熟悉產品的工藝流程。第二遍視頻則通過慢速播放，對學生進行提問，如該產品屬于何種生產程序類型，讓學生分解出制作過程的若干道工序，并按照分析結果繪制出相應的工藝程序圖。最后通過一遍回放，讓學生利用“5W1H”提問技術及“ECRS四大原則”，對自己所制作的工藝程序圖進行進一步的修改和完善。本視頻時長大約3分鐘，反復觀看及思考大約花費15分鐘課堂時間，但是這能寓教于樂，讓學生體驗到動手解決問題的樂趣，能培養學生對改善創新的習慣和自信，課堂知識點反饋效果積極良好。

（三）引導學生有效進行思考、提問

工業工程師的精益改善想法往往來自于日常生活與工作生產，因此，要培養學生精益改善的思維，就要在課堂教學中基于課本知識與實際生產、生活現象的聯系，將學生主動發現問題、善于提出問題、有效解決問題的習慣培養起來。培養學生用精益改善的思維對日常生活進行分析，啟發學生積極思考，引導學生的發散思維，讓學生尋找提升生產率的潛在因素，充分調動學生的主動性與積極性。這既能督促學生獲得知識，又鍛煉了學生運用理論知識分析、解決實際問題的能力，培養了學生勤動手、勤思考的習慣。

例如在知識點“布置和經路分析”的教授過程中，我們主要向學生展示豐田公司物料管理現場的倉庫存貯視頻。通過觀看視頻，學生在教師的引導下先將倉庫的平面布置圖畫出，再根據視頻里物料選取的方式、時間，將表示加工、檢查、搬運、儲存等工序用規定的符號標注在平面布置圖上。結合教師的進一步提問，讓學生根據問題尋找倉庫中哪些存儲設備現階段看起來不合理，此時學生會通過積極思考，進行整體規劃。

在視頻案例觀看結束、問題提出后，每個小組合作前要讓每個學生對問題先有一個獨立思考、形成自己見解的過程，讓學生產生表達的需要，進而在合作中不斷加深和完善對問題的見解。在整個過程中，教師的工作就是引導學生調動已掌握的知識去分析解決問題，教師只是引導者，學生才是解決問題的主要力量[9]。

（四）結論點評與課堂重點相結合

結論點評在理論教學中非常重要，這需要教師對課程及相關知識、工程應用、前沿技術有深刻透徹的領悟。案例式教學生動有趣，但如果忽視結論點評，課程會變成“視頻觀賞”課，從而失去其本來的針對性及理論性。在討論過程中，可以采用頭腦風暴的方法，讓多個小組同時對某一個具體的問題進行討論，結合教師有效的理論知識引導，最終找到合適的解決方案。例如，向學生展示美國棒球職業聯賽使用的“棒球的制造工藝”，在教授“改進作業流程、平衡生產線”及“動作分析”兩個知識點時播放。通過常速視頻引導學生對棒球的制作過程進行流程程序分析，慢速播放引導學生將棒球制作人員進行作業時的一系列動作記錄下來，對作業人員進行動作分析，最后分組分別進行論述，提出改善棒球制作的生產效率優化方法。由于沒有固定的優化方式，學生的回答可能會發散，但是教師在進行最后點評時，一定要回到“發現瓶頸環節、進行生產線平衡率的計算及對比”上來，做到對本節知識點相互呼應，有的放矢。

（五）多種教學方式綜合使用

為使課堂生動化，加深體驗式教學和互動的效果，我們采用了多種教學手段，使學生對管理學的學習興趣大大提高。

課上分組競賽。課下學生自愿分組，6人一組，每個小組設組長一名，每組必須有一名女同學。課堂授課時，利用“小組合作—個體展示—集體深化”的研究模式進行。

課外調研小組。原則上應與理論課上組成的小組一致。學生也會依照課堂的分析、學習、討論的整體思路，對自己身邊存在的各種生產系統進行問題的發現、分析、改善。如對學校垃圾桶的整體位置放置、對食堂供餐人員進行動作分析，引導、組織學生進行合作探究學習。在調研初期，教師應引導學生去發現需要注意的問題，與學生一起設立較簡單的調研題目；在中、后期，可由學生自行設定調研題目。

課程實訓環節。利用假期時間，進一步與珠三角地區制造型企業進行“精益改善”項目合作，打造學生實際生產培訓基地。充分與制造型企業進行校企合作，通過實際企業生產的精益改善項目，讓學生真正地將所學知識運用到實踐中去。目前，可以合作的企業有美的集團（順德）、廣東萬和新電氣股份有限公司等。

三、案例式教學在本課程中應注意的問題

（一）案例內容不應過于豐富

內容過于豐富的案例，會使學生忽視教學環節的重點，不利于集中思考。同時，案例不能太難、太復雜。案例的難度太大，絕大多數學生會覺得無從下手，無法表達自己的見解，那么分析討論便無從進行，更提不出解決問題的措施，這會導致教學活動的失敗。

（二）提升教師角色定位的有效性

案例式教學法重在教師的引導，此時，教師已不再是傳道、授業、解惑者，而是討論過程中的組織者和指導者。教師要在學生的討論過程中控制全場的思路，發現思路偏移教學目標時，要及時糾正；在觀看視頻時，總有集中力較差的學生“走神”，此時教師應稍微暫停視頻播放，并及時對前段視頻進行點評，吸引學生注意力；在提問環節，教師要事先設計好多個問題，由淺入深地向學生發問，引起學生的代入感和關注度，這樣可收獲較好的課堂教學效果。

（三）重視對案例學習后的總結

點評總結在案例式教學中至關重要。沒有總結，案例式教學就流于形式。有針對性的總結是對知識點的重申及升華，指出討論過程中學生存在的不足與成功之處，能夠進一步加深學生對知識點的印象。點評可以選取對視頻案例進行現場總結，也可結合課本的相關知識點，利用課本相關內容進行總結。通過課堂實踐我們發現，后者的教學實效性更好，更能體現出理論知識“從課本中來，回課本中去”，讓學生學習起來有理可依。

四、結語

案例式教學法在基礎工業工程課程中的實際應用還很豐富。根據工業工程專業的性質，如能增加專業教師的親身實踐，增加其到企業掛職鍛煉的機會，采集到有關我國工業制造發展的相關視頻，這對實施我國高校案例教學將大有裨益。

[ 參 考 文 獻 ]

[1] 姚健，陳本士.基礎工業工程課程改革的研究[J].教育探索，2013（3）：35-36.

[2] 蔣增強，鄂明成.工業工程實驗與實踐教程[M].北京：科學出版社，2016.

[3] 王建林，馬如宏，周峰.基礎工業工程課程改革的研究與實踐[J].高校實驗室工作研究，2013（4）：27-28.

[4] 鄭玉巧，趙家黎，吳蒼.基于制造業視角的工業工程實踐教學研究[J].實驗科學與技術，2016（3）：92-95.

[5] 陳林杰，趙寧雨，陳彬科.以案例式教學提升教學質量[J].當代教育理論與實踐，2016（1）：68-69.

[6] 陳向明.優秀教師在教學中的思維和行動特征探究[J].教育研究，2014（5）：128-138.

[7] 張佩云.項目驅動的軟件工程課程案例式分段情景教學研究[J].計算機教育，2013（3）：77-79.

[8] 寶峨.專業基礎工程創新之源[J].建設機械技術與管理，2009（1）：72-77.

[9] 胡冰.高校數學教學模式的改革與創新[J].黑河學刊，2012（8）：100-101.

[責任編輯：陳 明]