《質量與可靠性工程》三維一體教學模式研究

阮淵鵬 丁祥海 陶俐言

（杭州電子科技大學管理學院 浙江·杭州 310018）

1 課程現狀及存在的問題

黨的十八大以來，以習近平同志為核心的黨中央放眼未來、順應大勢，作出建設數字中國的戰略決策。當前社會，各級政府在積極進行數字化轉型與服務，各類企業也在進行數字化改革與實踐，而教育卻遠遠的落后于現實的步伐。據相關調查顯示，2025年我國涉及數字化工程建設和數字化工程管理的人才缺口將達到500多萬，專業人才的穩定供給是實現數字中國發展戰略目標的基礎與保障。為滿足數字經濟時代的人才需求，杭州電子科技大學大學工業工程專業設立“數字化工程管理”方向，專業定位及培養體系都在向“數字化”方向轉型?！皵底只こ坦芾怼睆娬{以數據分析為術，術精方能技巧，深入把握數字化工程要義，以數據思維解決實際問題，突出由數據到信息到運營的全過程智慧管理。

《質量與可靠性工程》作為工業工程專業核心專業課之一，以全面質量管理為主線，系統地介紹了質量與可靠性工程的基本理論和方法。從工業工程的學科性質及該課程對應的內容不難看出，該課程具有很強的實踐性，不僅要求學生掌握基本理論知識，更需要學生能夠熟練運用相關理論知識解決實際問題?，F有的“課堂理論知識灌輸+課后知識性問答作業+課終閉卷考試”的課程模式，主要以圍繞教材進行課堂講授的方式對學生進行培養。該模式不能充分調動學生的學習積極性，也限制了學生解決實際問題能力的培養。

為達到工業工程專業“數字化工程管理應用創新型復合人才”的培養目標，本文擬基于上述問題對《質量與可靠性工程》進行課程模式改革，使學生能在學完該課程時具備如下能力：在生產和生活中，能從數據入手，發現質量問題，使用相關理論與方法去分析問題、構思解決方案，并能對方案進行優化和實施。

2 課程改革研究現狀

針對質量與可靠性工程相關課程的模式改革問題，相關學者從不同方面入手，提出了許多教學改革方案。

2.1 教學方式與方法的改革

孟麗麗等認為，采用啟發式教學和案例教學相結合的新型教學方法及傳統教學手段和現代教學技術相結合的教學方式不僅能調動學生的積極性和學習興趣，同時也能培養學生的創新思維。汪建均等提出，可針對不同層次（本科、碩士、博士）的學生，設定質量管理與質量工程課程群的多元化教學目標，并采用案例教學與研究性教學相結合的立體化教學方式進行教學。慕光宇等使用了現場式教學、團隊式學習等教學方法，并要求學生課外瀏覽查閱一些知名企業和質量管理的相關網站，加深對課程重要性的認識。

2.2 教學內容的改革

孫亞菲等認為課程與教學體系可圍繞職業工作崗位所要求的知識、技能和能力進行組織。其質量管理課程對應的教學內容以質量管理體系建設實踐為主線，體現了民航各企事業單位對質量安全管理人才的需求。李展儒在設計質量管理課程教學內容時，結合了目前高校創業案例課程以及“大創計劃”項目，考慮運用全面質量管理理論與方法提高大學生創新創業的素養以及能力。趙洪寶認為，制造業和服務業領域的新理念、新思想、新方法和新技術層出不窮，課程內容也應該與時俱進、不斷更新。

2.3 實踐環節的改革

范國鋒等以質量工程與管理課程教學改革過程為例，從學生參與的角度出發，通過改革考核方式及采用翻轉課堂的教學方式，加強了學生實踐創新能力的培養。為提升學生實踐能力，陸紅佳等采用影像放映，角色扮演，情景模擬等方法模擬現實企業活動，組織學生去一些大型食品企業進行實地考察。慕光宇等認為質量管理課程需增加實驗學時，豐富實驗內容，指導學生操作和使用常用的檢驗工具和儀器設備，引入質量統計教學軟件。

2.4 考核方式的改革

郝紅軍等運用 QFD方法對質量管理專業課程考核方案進行頂層設計研究，將其職業需求特性轉化為人才培養考核目標。該考核方案包括知識體系學習、專業技能訓練單項和綜合考核等多種形式。李群霞等認為考試內容應該多樣化，對于期末考試，可以增加一些讓學生發散思維的題型，另外，對于平時成績，可增加實訓考核，通過現場測試來考核學生對指定問題的分析和解決能力。陸紅佳等認為，可采用項目設計論文的方式增加實踐考核環節，能讓學生利用自己所學的質量管理方面的知識，來解決實際生產中遇到的具體問題。

綜合對已有文獻的分析，可以看出，對于質量與可靠性工程相關課程，不同高校面臨著不同問題，并從不同的角度進行課程改進。針對我?！顿|量與可靠性工程》課程面臨的三點問題，已有研究有一定借鑒意義。然而，與已有研究相比，我校該課程面向工業工程專業學生，具有不同的專業定位與培養目標，因此，其教學模式有待進一步的研究。

3 課程模式改革內容及方法

3.1 主要改革內容

基于對課程現狀的分析，并結合工業工程學科的發展趨勢，本文擬從下述三方面內容對質量與可靠性工程該門課程進行改革：（1）教學內容的梳理與調整；（2）教學方式的改革；（3）考核方式的改革。

3.2 具體步驟及方法

3.2.1 “理論—上機—實驗”三維一體課程理論體系

為解決原來課程存在的各章節知識點分散、不成體系等問題，筆者及教學團隊開展了一些與該課程相關的調研工作，并結合多年的教學經驗，對課程知識點進行梳理，構建以下模塊化課程理論體系（見圖1）。

圖1：“理論—上機—實驗”三維一體課程理論體系

該體系將課程所涉章節分為三個模塊，即基礎模塊、方法模塊與應用模塊。基礎模塊解釋了課程的研究對象及基本的問題解決思路與系統化分析步驟。在此基礎上，方法模塊從問題發現、問題分析與問題解決三個方面，羅列出了一些理論與方法。對于方法模塊涉及的章節內容，教師將從上述三個方面來并結合一些案例講述不同理論與方法的基本原理、作用及應用步驟。應用模塊反映了按照系統化分析步驟不同理論與方法在制造業及服務業的具體應用，該部分將基礎模塊與方法模塊的內容有效串聯起來。

3.2.2 “理論—上機—實驗”三維一體課程實踐體系

現代工業工程實驗室由我校在德國弗朗恩霍夫學會工業工程與組織研究所（IAO）、斯圖加特大學人因工程與技術管理研究所的大力支持下創建，主要分為生產工程區、人因工程區、數字工程區三塊區域（見圖2）。

圖2：現代工業工程實驗室

《質量與可靠性工程》擬采用上機（數字工程區：MINITAB、DELMIA軟件應用）與實驗（生產工程區：直線型、U型裝配線質量分析）相結合的方式開展實踐環節，構建如圖3所示的課程實踐體系。

該實踐體系旨在培養學生“讓數據說話來解決實際問題”的質量問題解決意識，并形成問題系統化分析思維。實踐環節研究生產工程區產品（電動螺絲刀、游藝器等）的質量與可靠性相關問題，要求學生依次按照如圖3所示的如下步驟開展實驗工作：（1）產品結構、功能現狀分析；（2）產品裝配流程現狀分析；（3）質量問題提出；（4）質量問題分析；（5）質量改進方案提出；（6）方案運行與控制。在實驗工作的進行過程中，要求學生基于測量得到的數據運用 MINITAB軟件及 DELMIA軟件進行數據的處理、分析與仿真，該環節屬于上機環節，將在數字工程區完成。圖3給出了各實驗步驟對應的可供使用的質量方法與工具，這些方法與工具分布在各個章節，都可通過MINITAB軟件實現。此外，應用DELMIA軟件亦可進行裝配線在改進前與改進后的模擬仿真，實現裝配線在虛擬與現實環境中的并行分析。

圖3：“理論—上機—實驗”三維一體課程實踐體系

3.3 “理論—上機—實驗”三維一體課程考核體系

理論檢測主要在期末考試中體現，占比40%。上機及實驗環節占比30%，通過實踐報告的形式進行考核。實踐環節采用分組的形式開展，主要從報告的規范性、各部分內容質量及答辯效果等方面對實踐環節進行考核。答辯時，其他同學可提問，同時對各組學習效果進行評價，采用學生自評、學生互評、教師點評等方式進行。另外，學生的平時成績占比30%，主要考察學生的出勤及課堂表現。具體考核方式如表1所示。

表1：學生成績考核體系表

4 結語

本文提出“理論—上機—實驗”三維一體的《質量與可靠性工程》教學模式，與現有課程教學模型相比，特色與創新之處在于：

（1）課程內容系統性更強，便于學生綜合應用所學知識解決制造業及服務業質量與可靠性相關問題；

（2）突出實踐性教學，能調動學生積極性，增強學生的動手能力與實際問題解決能力；

（3）強調MINITAB、DELMIA軟件的使用，與“數字化工程管理應用創新型復合人才”的專業人才培養目標相符，強調學生“讓數據說話”的質量與可靠性問題解決意識的培養；

（4）考核指標多樣化，能全面考察學生的綜合素質與能力。