工廠物理學全英語教學方法改革研究*

周炳海

(同濟大學 機械與能源工程學院 上海201804)

隨著985高校“雙一流”建設的持續推進及研究生教育改革不斷深入，研究生教育重點已由數量擴張轉為質量的提升。研究生全英語課程是拓展研究生國際化視野、提升研究生國際化溝通與交流能力、提高研究生創新能力的基礎[1-2]。因此，進行研究生全英語課程教學方法改革對提升研究生綜合能力具有重要意義。作為工業工程專業的核心課程--工廠物理學，對其進行全英語課程教學方法改革顯得尤為重要。為此，本文結合多年講授工廠物理學全英語課程的經驗，從教學方法改革的角度出發，對工廠物理學全英語教學方法進行了分析，同時也給出了一些供大家探討的想法。

1 課程核心內容

工廠物理學是工業工程專業研究生的一門核心課程。課程教學的目的不僅讓研究生理解和掌握工廠物理學中工廠運作的基本理論、方法以及應用，而且讓學生能運用理論知識解決工廠中車間控制和管理的技術問題，同時提升研究生國際化溝通與交流能力。課程由如下主要內容組成：(1)工廠物理學基本概念與方法（工廠物理學的定義、方法、制造科學目標、制造模型以及性能評價）；(2)準時制（JIT）革新（準時制的起源、目標、控制作用以及實施）；(3)工廠動力學（基本工廠動力學概念、工廠動力學參數及定義、工廠動力學理論以及約束理論）；(4)變動性原理（變動性簡介、變動性及隨機性、加工時間的變動性、變動性的起因、流動變動性以及變動性交互作用）；(5)變動性的腐蝕作用（變動性的腐蝕概念、績效與變動性、流動定律、批定律以及診斷與改善）； (6）推式和拉式生產原理（推、拉式生產系統定義、常量在制品（CONWIP）、CONWIP與MRP對比、CONWIP 與 Kanban對比）；(7)車間調度與控制原理（車間控制概念、CONWIP配置、拉式機制、生產跟蹤、生產調度目標、調度研究綜述以及瓶頸調度）；(8)產能管理 （產能設置問題、模型與分析、改善現有的生產線、設計新的生產線以及線平衡）。課程的重點是工廠物理學中的各種定理、方法及其應用。

2 課程教學現狀

針對上述描述8個主題的教學內容，目前工廠物理學課程教學主要采用傳統的方法。從教師授課的角度分析，教師關注講授課程重點內容和一些專業詞匯的解釋，基本屬于“填鴨式”授課方式，學生只是被動地接受課程內容，雖有一定的互動，也僅僅是教師跟個別英語口語較好、發言較積極學生之間的互動。另外，也有較少課時的“案例”教學[3-5]，例如，講授推式和拉式生產原理時，采用汽車轉向架生產過程的案例來分析推式和拉式的基本原理。課前首先讓學生閱讀案例，并思考一些案例拓展性的問題，課堂上教師主要引導學生理解和掌握案例內容，同時在分析案例過程中使學生掌握推式和拉式原理。教學手段上，大部分教學內容是通過PPT的形式展示，現場板書較少。從研究生獲取知識角度分析，課前預習的研究生較少，僅僅教師指定的案例會進行課前預習。課堂中研究生主動發言的積極性不高，通常通過教師點名來回答一些問題，研究生處于被動學習過程。總體而言，研究生對工廠物理學全英語課程缺乏足夠的重視，在課程學習上投入時間和精力較少，大部分研究生僅僅是為了獲得學分和高分而進行針對性學習，這是目前工廠物理學課程教學的障礙之一。

3 教學方式和手段改革

從目前工廠物理學課程教學現狀分析可知，課程教學方法在工廠物理學全英語教學中扮演著重要的角色。如何改革目前課程的教學方法，提高工廠物理學全英語教學水平顯得尤為重要。為此，下面從教與學兩方面提出一些相關的教學方法改革措施，供大家探討。

在工廠物理學課程全英語教學實踐中,教師最需要考慮的是如何使研究生很好地在全英語氛圍中了解和掌握工廠物理學的理論與實踐知識。因此，為了改變目前工廠物理學全英語教學過程中存在的一些問題，進行課程教學方法改革，針對課堂教學，采取以“啟發式”為主，“填鴨式”為輔的師生互動教學方式[6-7]。根據課程8個主題的教學內容，拓展“案例”教學方式，同時引入 “翻轉課堂”教學方式[8]。

不管采用“案例”或“翻轉課堂”教學方式，其課堂教學的基礎是采取“啟發式”和“填鴨式”共存的教學方式。將工廠物理學課程中工廠物理學基本概念與方法、準時制（JIT）的革新、工廠動力學、變動性原理和變動性腐蝕作用的5部分內容引入 “翻轉課堂”教學方式。推式和拉式生產原理、車間調度與控制原理、產能管理的3部分內容強調“案例”教學方式。下面首先以準時制（JIT）革新內容為例來探討“翻轉課堂”教學方式，然后以推式和拉式生產原理為例來講述“案例”教學方式。

進行工廠物理學教學中準時制（JIT）革新內容的“翻轉課堂”教學時，教師方面，首先要重視布置研究生課前預習內容，即給出中外相關網站及相關參考教材目錄等信息，同時針對準時制革新課程內容收集和制作微課視頻，圍繞其知識點布置思考題。研究生通過閱讀準時制革新的相關內容，熟悉專業英語詞匯。在此基礎上觀看微課視頻，例如：視頻內容1：基于JIT的豐田生產方式的汽車裝配和物料配送過程；視頻內容2：基于傳統推式生產的汽車轉向架生產過程，并回答布置的思考題：(1)為什么說在JIT生產系統中，操作工人柔性是非常重要的？(2)為什么說相對穩定的生產量和產品混合比是實施Kanban拉動生產的基礎？(3)雙卡Kanban（生產Kanban和領料Kanban）是如何運作的？與單卡（生產Kanban）運作對比有何不同，優缺點是什么？(4)全面質量管理TPM在JIT生產方式中的作用是什么？課堂學習階段，每次上課把15名左右的研究生分成3小組。每組研究生把預習過程中無法解決的問題提交到小組，并在小組討論中得到滿意的解答。個別難的問題同組研究生都無法獲得答案，那就提交給教師。教師不僅要回答一些研究生無法回答的問題，例如，為什么進行JIT生產方式生產的產品必須有相對穩定需求量、供應商供應能力也必須相對穩定、生產過程也必須要求相對穩定？同時還需要拓展回答帶有JIT生產方式運作普遍性的知識點及密切相關的問題。

研究生能否充分利用課余時間是翻轉課堂教學方式成敗的關鍵。在“翻轉課堂”模式下，有吸引力的課程預習資料是研究生能主動利用課余時間的前提，研究生課程學習方面可以有很大的改善，學習的自主性、自由性得到了充分的體現，英語口語和表達能力也會有較大提高，從一味的“填鴨式”的被動知識接受者轉變成為主動學習的知識吸收者。另外，在運用微課視頻教學時，可使教師無法在課堂上用簡單的術語表述清楚一些知識點能夠以另一種方式讓研究生理解，不僅提高課堂的有效利用率，同時實現了知識傳授的廣度和深度化。特別是工廠物理學中一些難理解和難講授的理論知識點同樣可將其制作成微課視頻，讓研究生作為課前預習的資料，進行多次反復觀看學習，便于提高后續課堂授課的效率，同時提高研究生綜合分析和解決問題的能力。

工廠物理學全英語案例教學是否有良好效果，與本身案例質量、教師授課方法以及研究生學習態度密切相關。首先，必須收集、遴選及編制各章節中需要理論與實際相結合的案例，例如推式和拉式生產原理的案例目前不同媒介上有很多介紹，如何遴選？在此基礎上如何結合工廠物理學課程特點用英語編寫出來，當然讓研究生主動參與案例遴選和編寫也是一種非常有效的傳授知識的方法，同時教師必須到工廠車間現場了解有關推式和拉式生產的運作過程，這樣才能夠更好的編寫和講授精品案例。其次，研究生課前預習案例，回答案例中相關問題，是“案例”教學中重要的環節。最后，教師在“案例”教學過程中，要善于啟發和激發研究生的學習興趣，做到隨著課堂講授內容的深入，對案例中知識點加以分析、強調，拓展研究生的工程思維，在歸納總結中不斷提高“案例”教學的效果。

另外，教學手段方面，當前工廠物理學全英語課程基本上采用“計算機+投影儀”的PPT教學手段，雖然課堂上研究生的學習利用率較高，但也失去了通過板書教學來完成一些公式和模型推導過程的理解。工廠物理學理論性和實踐性都較強，為了課堂上達到良好的教學效果，全英語授課中采用板書和多媒體教學手段相結合的方法是非常必要的。

對于重點理論知識點采用板書為主、PPT輔助相結合的教學手段，例如采用“翻轉課堂”講授變動性原理時，一些變動性系數以及隊列引起的等待時間公式等內容，學生是非常難理解的，對于類似于這些理論知識點，教師必須利用板書手段進行公式推導，讓研究生理解每步推導過程。板書教學可留給研究生較多的理論和工程問題思考和理解時間，也便于研究生更加深刻地理解每個公式的含義和由來，教學效果可大大提升。例如，在講授過程中需要作圖，如果采用板書完成，需要花費較長的時間，可以用PPT方式來展示作圖過程，既不耽誤課堂教學時間，同時研究生也能很好的理解圖中內容。

對于一些有關工廠物理學中結合工廠車間應用方面的內容采用多媒體教學為主、板書教學為輔。例如，講授JIT革新在工廠中具體應用時，教學課件將工廠車間中的七種浪費（等待的浪費、搬運的浪費、不良品的浪費、動作的浪費、加工的浪費、庫存的浪費、制造過多或過早的浪費）用文字、圖像、動畫、視頻來表達，給研究生一種直觀、可視化的展示，使研究生容易理解和掌握，同時使解釋JIT革新中的七種浪費的工程知識更為豐富。另外對于工廠物理學中全英語介紹的概念以及簡單知識點采用PPT的多媒體教學手段來完成，不僅可以提高授課內容的生動性和可理解性，同樣可以明顯地提高教學效果。

此外，在工廠物理學全英語教學過程中，還應引入現場實景式教學方式。例如，結合工廠物理學課程有關工廠車間生產的特點，讓研究生到典型汽車零部件制造企業現場實地參觀，理解和掌握各種生產系統的生產運作方式，同時讓研究生參觀智能制造系統、相應的軟件控制系統以及在線仿真系統。通過這些實踐性參與，提高研究生的綜合實踐能力。另一方面，將國際學術會議的場景引入到全英語課堂教學中，讓研究生了解國際學術會議的大會流程，即讓研究生按照國際學術會議presentation的方式制作英語的PPT， 進行英語演講，并相互提問的教學方法，鍛煉研究生英語交流和學術交流能力。

4 課程考核

課程考核作為評價全英語課程教學效果的重要環節，對研究生學習和教師教學具有重要的導向作用。單一的考核方式已不利于調動研究生的學習積極性和教學效果的合理評價，引入國際上流行的課程考核方式，加大對研究生每個階段課程學習的考核。結合課程內容，模仿國際學術會議做一次課堂Presentation的成績占15%；做一次解決企業實際問題的大作業占15%；平時作業5次占20%；期末閉卷考試占50%。

5 結語

從課程全英語教學實踐出發，通過分析當前工廠物理學全英語教學方法存在的問題，結合本課程內容的全英語教學特點，針對教學內容、教學方式、手段以及考核方式等方面探討了教學方法的改革措施。總而言之，要提高本課程的全英語教學效果，必須發揮學生的積極性，要求教師在教學方法上做較大改革。應采取“啟發式”為主，“填鴨式”為輔的師生互動教學方式，同時根據課程內容不同的特點分別引入“翻轉課堂”和“案例”教學方式，教學手段上應采取板書和多媒體教學相結合的方法，在教學方法上有一定的新穎性。本文旨在為推進研究生全英語課程教學方法改革提供參考，同時從全英語課程教與學兩方面提出了一些相關改革措施，供大家探討。