研究導(dǎo)向型教學(xué)設(shè)計(jì)及應(yīng)用

周俊 高瑋瑋 張愛(ài)華 周豐

摘 要 在介紹《生產(chǎn)系統(tǒng)建模與仿真》（Modeling and Simulation of Production System）課程特點(diǎn)及教學(xué)存在的問(wèn)題基礎(chǔ)上，提出研究導(dǎo)向型課程教學(xué)的設(shè)計(jì)方法及應(yīng)用探討。

關(guān)鍵詞 研究導(dǎo)向型教學(xué) 《生產(chǎn)系統(tǒng)建模與仿真》

為進(jìn)一步深化高等教育教學(xué)改革，提高人才培養(yǎng)的質(zhì)量，依據(jù)國(guó)家中長(zhǎng)期教育改革和發(fā)展規(guī)劃綱要有關(guān)教育教學(xué)改革的要求，高等教育要致力于研究和解決創(chuàng)新人才培養(yǎng)。研究導(dǎo)向型教學(xué)是對(duì)社會(huì)需求創(chuàng)新型人才培養(yǎng)的響應(yīng)，也是深化高等教育改革的必要舉措。

研究導(dǎo)向型是"以學(xué)生為中心"的新型教學(xué)模式，需要培養(yǎng)學(xué)生從以知識(shí)為主的學(xué)習(xí)向以方法為主的學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變，激發(fā)大學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，實(shí)現(xiàn)從被動(dòng)學(xué)習(xí)向主動(dòng)學(xué)習(xí)的轉(zhuǎn)變;從維持性學(xué)習(xí)向創(chuàng)新性學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變。

1《生產(chǎn)系統(tǒng)建模與仿真》課程特點(diǎn)

《生產(chǎn)系統(tǒng)的建模與仿真》是以生產(chǎn)系統(tǒng)為對(duì)象，對(duì)系統(tǒng)建模與仿真的基本原理和技術(shù)方法進(jìn)行系統(tǒng)、全面的介紹，其主要內(nèi)容包括系統(tǒng)建模與仿真基本原理、常用方法及仿真步驟等。它是從系統(tǒng)的角度闡述離散事件建模與仿真技術(shù)在企業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用。

本課程的教學(xué)具有以下特點(diǎn)：（1）較強(qiáng)的理論化和知識(shí)的體系化;（2）涉及多個(gè)學(xué)科，知識(shí)面要求廣;（3）強(qiáng)調(diào)理論與實(shí)際相結(jié)合，較強(qiáng)的實(shí)踐性和應(yīng)用性。

2《生產(chǎn)系統(tǒng)建模與仿真》課堂教學(xué)存在的問(wèn)題

系統(tǒng)建模的理論知識(shí)如排隊(duì)論、庫(kù)存輪、層次分析法、Petri網(wǎng)建模理論、馬爾科夫過(guò)程等;仿真知識(shí)如隨機(jī)變量和隨機(jī)分布、隨機(jī)數(shù)的生成方法、隨機(jī)數(shù)發(fā)生器的檢驗(yàn);隨機(jī)變量的生成原理;仿真程序調(diào)度策略和時(shí)鐘推進(jìn)機(jī)制等。通過(guò)多年的教學(xué)，了解到學(xué)生在學(xué)習(xí)中存在以下問(wèn)題：

（1）課程理論部分抽象公式多而復(fù)雜，涉及如《概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)》、《生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)管理》、《機(jī)械制造工藝》等知識(shí)。學(xué)生在學(xué)習(xí)中容易迷失，從而失去對(duì)本課程的興趣。

（2）課程內(nèi)容設(shè)置不合理，部分知識(shí)如排隊(duì)理論、庫(kù)存理論和《運(yùn)籌學(xué)》內(nèi)容相同。而企業(yè)中廣泛應(yīng)用的如車(chē)間調(diào)度、上下料、車(chē)間布局等需要講解。

（3）先進(jìn)的建模理論知識(shí)欠缺。如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法等智能建模技術(shù)沒(méi)有涉及。

3《生產(chǎn)系統(tǒng)建模與仿真》課程研究導(dǎo)向型教學(xué)應(yīng)用

生產(chǎn)系統(tǒng)建模與仿真的運(yùn)用，對(duì)企業(yè)在國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力和創(chuàng)新力，企業(yè)提高生產(chǎn)率、生產(chǎn)系統(tǒng)綜合效率，和可持續(xù)發(fā)展有很大作用。因此這門(mén)課的學(xué)習(xí)是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性思維的良好途徑。根據(jù)該課程特點(diǎn)及其在生產(chǎn)實(shí)踐中的重要地位，教學(xué)過(guò)程中教師應(yīng)遵循學(xué)生的認(rèn)識(shí)規(guī)律，積極推進(jìn)教學(xué)模式和教學(xué)方法改革，培養(yǎng)學(xué)生探索問(wèn)題及創(chuàng)新能力。

3.1以學(xué)生為中心育人環(huán)境的構(gòu)建

傳統(tǒng)的教學(xué)方式變以知識(shí)傳授為目的灌輸式課堂教學(xué)，學(xué)生學(xué)習(xí)缺乏積極性，創(chuàng)新能力不足。據(jù)有關(guān)研究表明，利用可穿戴式傳感器來(lái)監(jiān)測(cè)學(xué)生整周大腦的活躍狀況，發(fā)現(xiàn)在傳統(tǒng)講授式課堂上學(xué)生的大腦最不活躍，而在做實(shí)驗(yàn)、考試、自主學(xué)習(xí)、課外實(shí)踐時(shí)大腦更活躍。課堂改革勢(shì)在必行，豐富教學(xué)資源首當(dāng)其中。

精心準(zhǔn)備教學(xué)資源，不僅要組織好課堂教學(xué)內(nèi)容，加強(qiáng)師生互動(dòng)環(huán)節(jié)，使學(xué)生積極參與教學(xué);更要充分利用網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，上傳學(xué)習(xí)內(nèi)容，并以教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)制作微課或動(dòng)畫(huà)視頻更接近實(shí)際課堂教學(xué)，也方便學(xué)生課后自主預(yù)習(xí)和學(xué)習(xí)，努力營(yíng)造以學(xué)生為中心的育人環(huán)境。

3.2研究導(dǎo)向型教學(xué)方法的設(shè)計(jì)

課程教學(xué)內(nèi)容在講解時(shí)增添前沿性話題。不僅要把自身的科研活動(dòng)及成果融入教學(xué)中，還需關(guān)注學(xué)科發(fā)展的最前沿問(wèn)題，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性和求知欲。隨著生產(chǎn)制造技術(shù)的快速發(fā)展，生產(chǎn)制造模式正不斷變化，快速響應(yīng)市場(chǎng)要求和縮短生產(chǎn)周期已成為制造業(yè)當(dāng)務(wù)之急。生產(chǎn)線建模與仿真是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的重要手段。

目前生產(chǎn)系統(tǒng)建模的研究國(guó)內(nèi)外已有的眾多成果。生產(chǎn)線建模如引入典型的方法有Petri網(wǎng)、集成化計(jì)算機(jī)輔助制造的定義方法（IDEF，Integrated Computer Aided Manufacturing Definition Method）、面向?qū)ο蟆⑴抨?duì)論、極大代數(shù)、擾動(dòng)分析、事件驅(qū)動(dòng)過(guò)程鏈（EPC，Event-Driven Process Chain）等。生產(chǎn)系統(tǒng)仿真介紹以實(shí)際生產(chǎn)制造企業(yè)為例，針對(duì)多個(gè)優(yōu)化目的，設(shè)置生產(chǎn)系統(tǒng)的參數(shù)，然后對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行分析和對(duì)比，提出優(yōu)化策略。

課堂教學(xué)中多處采用討論法，將教學(xué)內(nèi)容分成部分專(zhuān)題，學(xué)生組建小組課前準(zhǔn)備、課堂討論，進(jìn)行合作學(xué)習(xí)，讓學(xué)生都能參與到教學(xué)中。通過(guò)開(kāi)展課堂討論，培養(yǎng)思維表達(dá)能力，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，共同完成教學(xué)目標(biāo)。

如“馬爾可夫過(guò)程”、“Petri網(wǎng)建模理論”等建模方法教學(xué)過(guò)程中，采取課內(nèi)外培養(yǎng)模式，讓學(xué)生運(yùn)用這些方法解決科學(xué)問(wèn)題，取得良好效果。

3.3評(píng)價(jià)考核方式的改革

采取多元化的考核方式，不再是期末考試定成績(jī)，更加關(guān)注學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中的成長(zhǎng)，如注重平時(shí)表現(xiàn)，不定期小組課題匯報(bào)，現(xiàn)場(chǎng)提問(wèn)，老師評(píng)定成績(jī)。注重小論文中是否有創(chuàng)新思維;考核小組成員合作精神的發(fā)揮，團(tuán)隊(duì)完成任務(wù)的協(xié)調(diào)一致性等，督促學(xué)生全面發(fā)展。

4結(jié)語(yǔ)

研究導(dǎo)向型教學(xué)是對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)的挑戰(zhàn)，學(xué)生從被動(dòng)學(xué)習(xí)到研究性學(xué)習(xí)的轉(zhuǎn)變，提高了學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力和培養(yǎng)創(chuàng)新、探究的精神。同時(shí)需要學(xué)校盡可能提供一定的教學(xué)環(huán)境，滿足學(xué)生線上線下與老師的互動(dòng)、交流，真正形成研究性課堂氛圍。

參考文獻(xiàn)

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