工業工程專業三層次協同遞進實踐教學體系優化

趙晶英，吳小東

（廣東石油化工學院 機電工程學院，廣東 茂名 525000）

工業工程專業本科教學的知識體系主要包括工程技術（一般涉及機械、制造、計算機、電工電子等）和系統管理、系統優化原理和方法等，其中偏自然科學、工程技術類知識的學習，必須通過實踐教學才能實現較好的教學效果。工業工程專業學生的實踐動手能力、創新能力和專業素養的形成，也必須以大量、有效的實踐教學環節為基礎[1]。所以，實踐教學在工業工程專業教學中的重要性不亞于其他工科專業。

開辦工業工程專業的高校，經過數年的探索與實踐，都會逐步建立起自己的實踐教學體系。很多學者對工業工程專業的實踐教學進行了研究，周策、郭景霞、張洪亮等人研究了實驗室建設[2-4]；賈濤、趙晶英、王艷亮等人研究了生產實習教學[5-7]，試圖對生產實習教學進行改進，以獲得更好的生產實習教學效果；熊偉、金青、陸剛等人對畢業設計的指導進行探討[8-10]，介紹了符合自身實際的作法和經驗。筆者認為，從課程實驗、生產實習、畢業設計等方面進行改進，提升工業工程專業實踐教學效果，只是工業工程專業實踐教學研究和改革的一個方面。在已經初步建立工業工程專業實踐教學體系的基礎上，謀劃如何對整個實踐教學體系進行優化，也是非常值得關注和研究的問題，而且有可能取得覆蓋范圍更廣、受益時間更長的改革成果，但是這方面的研究目前相對較少。本文以我校工業工程專業為例，介紹已經建立的工業工程專業實踐教學體系，并提出對該體系進行優化的方案和保障措施。

1 初步建立的工業工程專業實踐教學體系

我校工業工程專業從2004 年開始招生，從2009年起基本保持每年2 個班（80 人左右）的招生規模。經過幾年的探索，初步建立和形成符合自身專業定位和辦學條件的實踐教學體系，如圖1 所示。我校工業工程專業的實踐教學體系包括實驗及金工實習模塊、課程設計模塊和工程實踐及訓練模塊。

圖1 工業工程專業實踐教學體系

實驗及金工實習模塊主要依托校內資源進行實踐教學，有工程技術類課程實驗、金工實習、專業主干課程實驗等。其中，工程技術類課程實驗又包括工程力學實驗、大學物理實驗、電工電子實驗、計算機類課程上機等；專業主干課程實驗包括基礎工業工程實驗、物流工程實驗、人因工程實驗、生產計劃與控制實驗等。此模塊中的實驗課程或實訓項目與對應的理論課程相輔相成，可以讓學生鞏固和掌握相關課程的重要知識，培養學生的操作技能、動手能力，是培養工業工程專業學生基本工程素養的重要環節。

課程設計模塊主要依托校內資源及學校周邊資源進行實踐教學，包括專業主干課程的課程設計和專業綜合課程設計。專業主干課程的課程設計包括物流工程課程設計、質量工程課程設計、生產計劃與控制課程設計、管理信息系統課程設計、生產系統建模與仿真課程設計等。課程設計模塊的設置綜合考慮了工業工程專業核心課程的特點及其他實驗、實訓課程的開設情況。通過課程設計模塊的教學，學生可以鞏固相應課程的主要知識，并把課程理論用于解決生產系統或服務系統的實踐問題，是培養學生綜合實踐能力的重要環節。

工程實踐及訓練模塊主要依托企業資源進行，包括生產實習、生產現場改善實訓、創新創業訓練項目、畢業設計等。此模塊中的各實訓環節，都要求學生綜合運用專業知識解決生產實踐中的實際問題，有助于培養學生解決專業領域復雜工程問題的能力，是培養學生專業創新實踐能力的重要環節。

2 工業工程專業實踐教學體系的優化方案

針對初步建立的上述工業工程專業實踐教學體系，提出包括5 條具體優化措施的優化方案，試圖打造有機聯系、層層遞進、全面協同的三層次協同遞進實踐教學體系，為工業工程專業的人才培養提供支撐。

2.1 構建實踐模塊內、實踐模塊間的遞進與反饋關系

根據工業工程專業初步建立的實踐教學體系，為實踐模塊的各實踐教學環節之間及各實踐模塊之間的關系進行定位，促進現有實踐教學體系向有機聯系、彼此銜接的實踐教學體系升級（見圖1）。

在實驗及金工實習模塊中，工程技術類課程實驗、金工實習、專業主干課程實驗之間的關系主要是相互的信息反饋關系，即各課程實驗或實習之間相互反饋信息，使得各課程實驗教師或實習指導教師清楚學生已經學習和將要學習的課程實驗。在課程設計模塊中，從專業主干課程的課程設計到專業綜合課程設計是支撐、遞進關系，即物流工程課程設計、質量工程課程設計等對專業綜合課程設計起支撐作用，學生在從前者到后者的過程中，在綜合能力及運用專業知識廣度方面呈遞進和上升趨勢。同時，專業綜合課程設計可以為專業主干課程的課程設計提供信息反饋，為指導教師進一步改進課程設計及更好地為專業綜合課程設計提供支撐反饋重要信息。類似地，在工程實踐及訓練模塊中，生產實習、生產現場改善實訓、創新創業訓練項目、畢業設計之間也存在遞進和信息反饋關系。

就實踐模塊之間的關系來講，實驗及金工實習模塊與課程設計模塊之間存在遞進和信息反饋關系，實驗及金工實習模塊與工程實踐及訓練模塊之間，以及課程設計模塊與工程實踐及訓練模塊之間也存在遞進和信息反饋關系。實驗及金工實習模塊主要結合課程需要和金工實習需要進行實踐訓練，培養學生的基礎實踐能力，其實踐訓練的綜合性相對較低。當然，各門課程也可根據自身的課程體系設計綜合實驗。在課程設計模塊中，各專業主干課程的課程設計及專業綜合課程設計的綜合性較高，著重培養學生的綜合實踐能力，使學生能夠綜合運用較多知識點解決實際問題。以實驗及金工實習模塊、課程設計模塊為基礎，工程實踐及訓練模塊的生產實習、生產現場改善實訓、創新創業訓練項目、畢業設計等都需要綜合運用專業知識進行實踐訓練，著重培養學生的創新實踐能力，其綜合性最高。實驗及金工實習模塊—課程設計模塊—工程實踐及訓練模塊之間的支撐、遞進關系可用圖2 更直觀地表示。

圖2 各實踐模塊之間的支撐、遞進關系

2.2 整個實踐教學體系的實踐能力遞進式培養

從單門課程實驗（或課程設計、實習）開始，就以層層相扣、逐步深入的實踐能力遞進式培養為目標。以基礎工業工程實驗為例，程序分析、作業分析、動作分析等實驗是相對獨立的，在此基礎上開展秒表測時、預定時間標準、工作抽樣等實驗，然后再進行工作方法設計和優化、生產系統優化設計等實驗，從而實現層層相扣、逐步深入的實踐能力遞進式培養。除了課程實驗（或課程設計、實習）按照實踐能力遞進式培養的邏輯進行教學設計之外[11]，實踐模塊內、實踐模塊間也按照實踐能力遞進式培養的目標進行統籌與協調，從而實現整個實踐教學體系的單獨實踐教學環節—實踐模塊內—實踐模塊間的實踐能力遞進式培養（見圖1）。

2.3 整個實踐教學體系的全面協同與有效銜接

筆者認為，如果實踐教學體系內的各實踐教學環節分別獨立運行，對于提高實踐教學體系的整體效果顯然是不利的。不但各實踐教學環節之間要相互協同與銜接，實踐模塊之間也要相互協同與銜接。除了各實踐教學環節本身的教學效果，實踐教學環節之間、實踐模塊之間的協同與銜接效果共同決定著實踐教學體系的整體效果。各實踐教學環節之間的協同及各實踐模塊之間的協同，通常會面臨跨課程、跨專業、跨部門的溝通困難。工業工程專業本著一切為了學生的宗旨，計劃每學年召集實踐教學體系涉及的全體校內教師進行實踐教學交流、研討1 次，每學期召集工業工程專業全體教師和實驗員進行實踐教學交流、研討1 次。

2.4 以工業產品及其生產系統作為實踐教學的載體和背景

根據專業定位并考慮大部分工業工程專業學生畢業后到制造業就業的現實，工業工程專業在課程設置方面充分考慮學生在制造業就業的知識儲備需要和發展需要，并在各實踐教學環節盡量以工業產品及其生產系統作為載體和背景。特別是專業主干課程的課程實驗、課程設計，以及生產實習、生產現場改善實訓等主要實踐教學環節，都以制造企業具體、完整的實際項目為載體和背景進行教學設計，讓學生在學習期間就能了解制造企業在生產實踐中的實際情況，為培養學生解決生產實踐中各種實際問題的能力打下基礎。

2.5 依托各實踐教學環節挖掘合適素材或優秀作品參加專業競賽

以校內外豐富、有效的實踐教學資源為基礎，在各實踐教學環節指導教師的精心指導下，工業工程專業每年都涌現一批優秀作品或有潛力打造為優秀作品的合適素材。對于優秀作品或合適素材，在專業教師團隊的進一步指導下，經過持續的改進、打磨、提高、完善，將被推薦參加校級創新創業訓練計劃項目及省級、區域級、國家級工業工程相關競賽。參與專業競賽是壓力也是動力，以競賽為平臺和機遇，可以全面提升參賽學生的創新能力和學術水平，開闊學生的專業視野，增進與同行之間的交流。今后的目標是，工業工程專業的大部分學生在校期間至少可參加1 次校級創新創業訓練計劃項目，部分學生有參加省級、區域級、國家級工業工程相關競賽的經歷。

3 工業工程專業三層次協同遞進實踐教學體系的保障措施

在工業工程專業實踐教學體系優化方案基礎上，為了確保工業工程專業三層次協同遞進實踐教學體系得到更好的貫徹落實，為工業工程專業的人才培養服務，根據多年的工作實踐及今后的工作設想，提出如下6 條保障措施。

3.1 以優質實習基地為基礎，實施生產實習、生產現場改善實訓等相關改革

生產實習是工業工程專業實踐教學體系中的一個重要環節。經過數年的努力，工業工程專業在東風商用車變速箱廠、東風商用車發動機廠、廣西柳工機械股份有限公司卓越制造中心等建立了優質實習基地。在學生開始生產實習之前，工業工程專業教師與優質實習基地對接，綜合考慮優質實習基地近期工業工程方面的工作重點和學生具備的知識、能力，共同擬定實踐項目。學生到達實習基地后，根據所在小組的實踐項目開展實習工作，每個實踐項目都有企業導師負責現場指導、方案可行性分析等，專業教師則負責理論指導、研究方法指導等，每個實踐項目都要為實習基地提供完整的改善報告。在畢業設計環節，邀請有相應資質的企業導師與專業教師一起擔任指導[6]，鼓勵學生根據畢業設計的需要，到實習基地進一步調查研究，再通過分析、計算、仿真、實踐，最后完成畢業設計成果[12]。通過這些措施，可以為生產實習和畢業設計建立有效銜接和有機聯系。

生產現場改善實訓與生產實習相比有三個不同點：①對于前者，學生以準工程師的身份到制造企業進行工作或工作實習。②持續時間更長，前者是10周，后者是4 周。③專業教師對接的對象主要是為制造企業提供工業工程相關服務的實習基地，如深圳市捷埃梯精益科技有限公司、深圳市數本科技開發有限公司等。工業工程專業學生首先到這些實習基地進行短暫的職場禮儀、專業常用方法和軟件培訓，然后借助于這些公司長期為制造企業服務所積累的客戶資源或正在進行的項目，把學生安排到制造企業從事工業工程相關工作。經過生產現場改善實訓的實踐教學，學生對工業工程在制造企業的運作和應用現狀會有切身體會。同樣，也鼓勵學生以生產現場改善實訓階段所從事的具體項目為基礎開展畢業設計。

3.2 鼓勵將專業核心課程的實驗、課程設計與科學研究相結合

為了培養學生的工程實踐能力，提升學生的學術素養和學術水平，鼓勵將專業核心課程的實驗、課程設計等與科學研究相結合。例如基礎工業工程、人因工程等課程的實驗，應盡量與制造企業的生產環境相結合，以現實的工業環境、實際的企業案例、真實的工藝流程為教學設計背景，培養學生的工程實踐能力。而物流工程、生產計劃與控制、生產系統建模與仿真等課程的課程設計，除了要求能夠正確應用課程基本理論之外，還要求學生在系統優化、進化算法、啟發式搜索等方面進行積極探索[13]，引導學生主動提升自己的學術素養和學術水平，為將來在信息時代的可持續發展打下基礎。

3.3 重視“雙師型”教師隊伍建設

工業工程專業要求所有專業教師都參加實驗、課程設計的指導工作，從而保證理論教學與實踐教學的銜接。每位專業教師都要輪流參加生產實習、生產現場改善實訓的指導工作，并利用這一機會加強與企業管理人員、工程技術人員的交流。工業工程專業還將有計劃地安排教師到行業領先企業進行生產實踐鍛煉，并利用這一機會參與企業的項目實踐和課題研究工作。另外，工業工程專業還聘請一批相對穩定的、來自企業生產一線的工程技術人員或管理人員作為兼職教師。

3.4 邀請工業工程專業優秀校友參與部分實踐教學指導工作

邀請在制造企業從事工業工程相關工作的優秀校友，參與課程設計、生產實習、生產現場改善實訓、創新創業訓練項目、畢業設計等實踐教學的指導工作。其中，合作機會較多、最易于開展的是創新創業訓練項目。這些優秀校友以自己正在開展的工作或項目為素材，指導學生進行創新研究，有助于學生的項目選題與產業需求的有效對接，對于培養在校學生對本專業的熱情、增加在校學生與本專業校友之間的溝通聯系及促進畢業生有效就業也有積極幫助。

3.5 對部分實踐教學環節實施新型組隊方式

針對課程設計、生產實習、生產現場改善實訓等實踐教學環節，通常需要學生組建小組，工業工程專業鼓勵學生根據各自特長實行“跨班組合”，小組成員需要通過相互合作來完成工作。同時，考慮到小組成員對組員的情況最了解，安排了小組內相互評分的考核環節。小組之間主要為競爭關系，但有時也需要相互合作，因為有時多個小組正在從事的工作之間是相互聯系的，需要相互支持。這就是“跨班組合，組內合作+競爭，組間競爭+合作”的新型組隊方式。

3.6 對部分實踐教學環節實行學生間答辯

答辯成績在實踐教學考核中通常會占較大比重。在課程設計、生產實習、生產現場改善實訓等實踐教學的答辯環節，實行學生間答辯，即由教師起引導、組織作用，講解、展示、提問、回答主要在學生之間進行。學生在實踐教學環節中所完成的工作任務量、工作質量可以通過講解、展示、回答問題體現出來，通過提問也可以反映學生在相應知識領域所達到的廣度和深度。為了控制答辯時間和保證全體學生都有提問機會，對每名學生的提問總數進行適當控制。最后，答辯教師把學生講解、展示、提問、回答表現作為答辯成績的評定依據。實行學生間答辯，可以有效促進學生自覺學習，增加學生之間的交流和探討，營造相互學習的氛圍。

4 結語

考慮到實踐能力對于工業工程專業學生的重要性，在初步建立工業工程專業實踐教學體系的基礎上，進一步提出優化方案，并根據工作實踐及今后工作設想提出相應的保障措施，以構建有機聯系、層層遞進、全面協同的工業工程專業三層次協同遞進實踐教學體系，并保證該體系得以順利實施。通過工業工程專業三層次協同遞進實踐教學體系的構建與實施，可以為工業工程專業的人才培養提供保障，對于培養學生的實踐動手能力、創新精神、綜合運用專業知識解決復雜工程問題的能力有重要作用，有助于工業工程專業人才培養目標的實現。同時，對工業工程專業實踐教學體系的改進、優化，需要隨著行業需求、制造技術的動態發展而持續進行。