DMAIC改進模型在《船舶輔助機械控制系統》課程改革中的應用

李寒林 林金表 林洪貴 馬昭勝 吳德烽 吳澤謀

摘 要：《船舶輔助機械控制系統》課程是船舶電子電氣工程專業的專業必修課，有助于培養學生綜合分析和應用的能力。通過船舶電子電氣工程專業SIPOC分析和《船舶輔助機械控制系統》課程現狀分析，結合DMAIC改進模型，分別從定義（Define）、測量（Measure）、分析（Analyze）、改進（Improve）、控制（Control）五個階段將課程教學過程進行了歸納與總結，通過因果圖找出制約教學質量提高的關鍵因素，提出分別涉及教師、學生和機制三方面的措施，以改進流程的標準化管理，為在教學環節中切實提升教學質量提供了改革措施。

關鍵詞：課程;改革與實踐;DMAIC改進模型;六西格瑪

中圖分類號：G642? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號：1006—7973（2020）10-0069-03

基于STCW公約馬尼拉修正案的要求，結合國內航海教育的現狀，船舶電子電氣工程專業教育的主要任務，是培養有能力勝任海洋船舶工作的電子電氣技術人才。作為一個開設時間較短的專業，有必要進行相關課程教學模式研究，讓學生理論知識與實踐能力全面發展。《船舶輔助機械控制系統》課程是船舶電子電氣工程專業教學中必不可少的一個重要環節，可以培養學生在船舶輔助機械的控制方面，擁有較強的實際動手操作能力和理論聯系實際的綜合分析能力。目前教學實踐中存在一些制約課程發展的因素，因此有必要探索構筑高效的控制體系[1]，從而建立維持和改進績效的評估標準與方法，確保對整個教學流程的持續評估、檢查和更新。

1 《船舶輔助機械控制系統》課程分析

1.1 課程現狀分析

根據海員適任考試大綱的要求，通過《船舶輔助機械控制系統》課程的學習，學生應能掌握自動控制的基本知識，理解反饋控制系統、調節器基本作用規律，理解船舶輔助機械控制系統的組成、工作原理、管理技能及故障排除的方法，其中特別需要掌握燃油供油單元控制系統、輔鍋爐自動控制系統、分油機控制系統、伙食冷庫系統和船舶中央空調系統等的組成、工作原理。

然而，在目前《船舶輔助機械控制系統》課程教學過程中，筆者發現了教學過程中一些現象：

（1）學生的學習態度和認知方面。有些學生認為大學課程比較簡單，學習態度不夠端正，特別是《船舶輔助機械控制系統》這類的專業課程學習中，沒有進行課前預習和課后復習，對于“分油機自動控制系統”和“鍋爐自動控制系統”等一些綜合能力要求高的章節，無法深入地理解和掌握。不少學生只是為了應付偏重于考察知識點的考試，寄希望于考試之前的突擊復習，導致專業知識不精和綜合分析能力缺乏。

（2）學生的專業技能培養方面。由于學生在課程學習過程中，專業知識掌握不扎實，在進行需要綜合分析能力的實驗或者訓練時，無法達到相應的技術要求。如與課程相關的綜合訓練實驗《常見傳感器檢查》中，需要學生在綜合實驗臺上進行熱電阻、熱電偶、鍋爐火焰傳感器、電動差壓變送器的檢查與調校。四項實驗內容分別在教學內容的不同章節，學生如果沒有綜合掌握，難以獨立完成實驗。

（3）教師的考核指標方面。目前高校的考核機制對教師的教學效果要求不高，導致教師對教學研究和教學改革的積極性不高。雖然教師能完成教學任務，保證教學工作的正常開展，但對于教學過程的進一步優化和改進的動力不足。

1.2 船舶電子電氣工程專業SIPOC分析

六西格瑪管理理論在管理領域應用較多，以客戶的滿意程度為中心，著眼于預防性的管理和控制[2]。根據六西格瑪管理理論，船舶電子電氣工程專業的教學過程可以用如圖1分析。航海類大學和學院是產品的供應者（Supplier），學校的師資和教學資源及環境是輸入量（Input） ，在校期間的學習和實踐是過程（Process），畢業的學生即輸出量（Output），接收學生的用人單位是使用者（Customer）。由圖1可以看出，學生是輸出量，目標是學有成就，參與整個教學流程。航海類大學提供學生生活和學習環境，為學生設計教學計劃，為課程配備相應的教師。教師則是教學過程（Process）的具體執行者，為課堂教學做充分準備，參與教學的具體過程。教學效果從學生的知識運用能力及自主學習能力方面體現出來，從而達到用人單位的需求[3]。

通過上面的類比分析可見，六西格瑪改進方法的DMAIC模型可以實施于教學管理中，從而利用教學過程的改進機會，實現教學改革效[4]。

2 DMAIC改進模型在課程中的應用

為了充分利用DMAIC過程改進方法，提高學生的綜合學習能力，針對目前船舶電子電氣工程專業《船舶輔助機械控制系統》課程的特點，將6西格瑪改進項目的定義、測量、分析、改進、控制五個階段的主要工作整理如圖2所示。

2.1 定義階段

根據圖1船舶電子電氣工程專業六西格瑪管理SIPOC圖可知，《船舶輔助機械控制系統》課程管理階段，作用在于為保證教學質量提供前提條件;教學過程階段屬于實時控制，真正直接作用于提升教學質量的階段，是過程管理的關鍵;課程考試和總結是檢驗教學質量的管理階段，屬于終結控制[5]。由此可以將《船舶輔助機械控制系統》課程的SIPOC流程簡化為圖3。

由圖3可見，首先應確定學生要掌握的知識、技能和素質，然后分析測量學生目前所具有的水平，求出期望值與測量值之間的偏差[6]。分析以下幾個問題：哪些知識不足;哪些技能欠缺;素質有沒有達到要求[7] 。之后，根據學生需求完善教學過程。

2.2 測量階段

為了多角度地分析《船舶輔助機械控制系統》課程的現狀，發現其中存在的問題，以2016-2017學年度課程的統計表為例，分析學生的現狀，以便于找出需要解決問題的重點。

從表1可以看出在課程的平時學習中，總出勤率、作業完成率和實驗完成率，都在4σ至5σ水平左右，部分指標能夠達到6σ。但平時課程中的提問正確率偏低，基本只達到2σ至3σ水平，存在嚴重的缺陷，說明學生對知識的理解不夠深入。作為課程最終的考核，學生的考試通過率只達到3σ至4σ水平左右，說明學生的知識掌握程度不高，間接地反映出有不利的影響因素對教學質量產生了負向貢獻。

2.3 分析階段

完成《船舶輔助機械控制系統》課程的數據統計后，本文利用因果圖找出影響當前績效的部分相關原因[8]，如圖4所示，以找出學生較低的考試通過率與各種因素的關系。從出勤和作業、課堂教學、課后學習及期末復習四個方面，根據因果圖找出了影響學生考試通過率的典型因素。如未通過期末考試的同學曾出現過多次曠課、抄襲作業的現象。船電1412班的通過率較高，與同學們課堂積極回答提問，大部分同學課后復習效果明顯正相關。復習階段因船電1413班和1414班同學進行船舶教學實習，未能在校復習，其通過率偏低。

2.4 改進階段

本階段通過課程教學質量因果圖的分析，圍繞本課程教學質量的過程管理，在課程管理、教師管理、制度管理等多個環節提出了相應的改進措施，體現在如下幾個方面。

2.4.1教學團隊方面

《船舶輔助機械控制系統》課程，前序的教學內容涉及專業基礎課《單片機原理與應用》、《PLC原理與應用》、《自動控制理論》和專業必修課《船舶輔機》、《船舶柴油機》。船舶電氣及自動化教研室教學內容相似的五位專業教師組成的教學團隊工作，團隊人員有兩位教授、一位副教授和兩位講師。同時，邀請了其他教研室的教師作為教學顧問。

2.4.2學生管理方面

在課程教學中，教師安排了學習小組，以宿舍為單位的幾位同學組成，推選組長、制訂內部紀律。如，2015級船舶電子電氣專業的教學指導中，以船電1512班為試驗，將學生組成學習小組，建立網絡即時通訊的微信群和QQ群，借用群信息和郵件，形成聯系緊密的學習團隊。通過這種學習小組，一方面不同類型的小組成員可以優勢互補、相互督促，另外通過小組的集體努力，可以完成一些個人無法完成的課程設計。如船電1411班的幾位同學通過課程學習后，以學習小組的合作形式，申報了福建省大學生創新性實驗計劃項目《船舶艙內運動物體自身定位裝置的研究》，并在此基礎上，設計了《船舶精準掃艙多功能機器人》項目參加“挑戰杯”大學生課外學術科技作品競賽。

2.4.3教學過程管理和成績評定機制

為了在《船舶輔助機械控制系統》教學過程中全面評估學生的表現，本課程逐漸采用云課堂的形式 [9]。一方面，課程利用“課堂派”APP，將課前預習、課堂教學、課后復習三個階段的學習任務下發給學生，學生可以直接在手機APP上隨時進行任務。另一方面，將教學各階段考勤、作業情況、同學的評價作為課程成績評定參考值。此外，學生在學習客戶端能及時給任課教師進行教學內容和情況的反饋，可便于教學過程的評估。

需要注意的是，本階段的改進方法主要是流程再造，如果改進措施沒有效果，必須重新進行績效評估和原因分析。因此一般來說，至少需要經過兩次及以上的完整教學過程，且有比較顯著的效果時，才能進入控制階段。

2.5 控制階段

經過2014級和2015級學生《船舶輔助機械控制系統》課程改進后，教學效果得到提高，通過控制階段進行編程制定和標準化。

首先，對《船舶輔助機械控制系統》課程過程進行更新和修正，課程負責人更新文件管理記錄，保證教學績效長期持續的較高水準。其次，在課程教學中，應規定標準工作程序，依托教研室的相關教師建立過程監督體系，以避免在實際教學過程中產生偏差和不到位。最后，因為課程需要圍繞航海教育的培養目標，需要把教學反饋意見、學習需求、課程設計、課堂教學和日常實踐等納入到航海教育質量體系中。

《船舶輔助機械控制系統》課程的改進可能需要多次按照DMAIC模型進行改進，才能達到持續改進的效果。船舶電子電氣工程專業自2010級開始開設《船舶輔助機械控制系統》課程，至今2017-2018學年結束，已有6個年級的學生完成此門課程并取得了較好的教學效果，說明DMAIC模型對此課程的改革實踐有很大的幫助。

3 結論

本文以《船舶輔助機械控制系統》課程教學為例，按六西格瑪的管理方法中的DMAIC改進模型，從定義、測量、分析、改進、控制五個階段出發，構筑了一個高效的教學管理的控制體系，并建立了學生學習績效的評估標準與方法，將其應用于船舶電子電氣工程專業2014級至2015級的教學實踐中，完成了6個年段的持續評估、檢查和更新，較為明顯地提升了教學質量，也更利于學校培養出適應IMO公約要求的優秀畢業生。

參考文獻：

[1]章獻民，楊冬曉，楊建義.電子信息類專業課程體系的改革實踐[J].高等工程教育研究，2017（04）：178-181.

[2]陳沁.基于DMAIC方法的物流管理專業教學質量持續提升研究[J].物流工程與管理，2017， 39（04）： 178-179+187.

[3]李寒林，蔡振雄，林金表，榮輝.基于六西格瑪過程理論的輪機專業教學質量管理[J].航海教育研究，2008，25（04）：53-54.

[4]Monika Smetkowska， Beata Mrugalska. Using Six Sigma DMAIC to Improve the Quality of the Production Process： A Case Study[J]. Procedia - Social and Behavioral Sciences，2018，238.

[5]張士輝，祁蕓，嚴瑋.基于CDIO的卓越工程師訂單班課程改革實踐[J].高等工程教育研究，2014（05）：187-190.

[6]周昌艷.將“六西格瑪”管理應用到大學思政工作中的探索與研究[J].吉林廣播電視大學學報， 2014 （09）： 9-10.

[7]丁金昌.實踐導向的高職教育課程改革與創新[J].高等工程教育研究，2015（01）：119-124.

[8]孫春軍，宗蘊璋.六西格瑪管理方法在高校教學質量管理體系中的應用研究[J].常州工學院學報， 2016， 29（01）：77-81.

[9]耿俊浩，田錫天，馬炳和.工業界視角下面向專業認證的工程實踐類課程教學改革[J].高等工程教育研究，2018（02）：136-141.

基金項目：中國交通教育研究會教育科學研究項目（編號：交教研1802-117），集美大學教育教學改革研究項目（編號：JY18028）;