基于“设计型教学”的IE专业导论课程教学改革研究

刘曦泽 徐新胜 杜敏

摘要：IE导论课教学的效果直接关系到学生的专业认识、职业规划、后续教育等多个方面。在分析导论课改革必要性的基础上，结合“设计型教学”中的“逆向思维模型”将导论课程分为6.5个阶段，并对课时进行了划分。通过构建产品实际生产过程与环境帮助学生发现问题，树立学科意识，承接后续课程教学，让学生进行课程总结以了解教学效果，最终形成一套良性教学机制，实现应用型人才的培养。

关键词：IE导论；教学改革；设计型教学；实践

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2018）08-0100-03

一、引言

研究表明，美国68%的财富来源于制造业[1]，日本制造型企业也占据了全球500强的三分之一，一半的国民产值由制造业提供[2]。我国2010—2012年间制造型工业对GDP平均贡献率为44.6%[3]，由此可见制造业对国家综合国力和国际竞争力有着重要贡献。在提高国家制造业水平的过程中，工业工程（IE）的理论方法起着重要作用。尤其当今中国制造业进入了转型升级的新阶段，面临着更为艰巨的挑战，因此IE教育成为培养未来制造业合格人才的重要途径[4]。而在工程教育当中，专业导论课能够对学生的学习从方法论和认识论上进行引导，有助于学生开阔视野，树立与职业相关的正确的人生观、价值观[5]。中国工程院院士李培根教授从工程教育的实践教学目标、体系设计、教学方法、教学条件和师资队伍五个方面阐述了现在工程教育教学存在的主要问题[6]，其中教学方法环节直接影响教学效果，也是教师与学生直接对话的阶段。然而，现在导论课程的主流教学方式为讲授、演示，学生学习被动，教学效果差强人意。部分高校采用企业参观的方式提升教学效果，但成本大、周期长，与学科知识体系联系不够紧密，很难形成系统的教学效果。针对这一问题，中国计量大学工业工程专业尝试将在国外已相对成熟的“设计型学习”[7]引入导论课程教学建设中，形成一套具有特色的教学方式与教学方法体系。

二、导论课改革的必要性

导论课作为联结大学专业课程学习与高中学习的引导性课程，必须全面、立体的在学生心目中建立起专业形象，为学生后续课程的学习做好铺垫，因此需要充分考虑整个大学阶段工业工程教学中存在的问题。

1.非实践教学，学生对理论缺乏理解。工业工程是典型的工科学科，强调实践性，涉及大量企业生产过程中的专业术语与缩写，同时要求学习者对企业生产运作过程有充分的认识，但刚进入大学的学生并未具备综合实践和到企业参与生产改善的经验，造成理论课程的教学效果低下，学生对知识一知半解。另一方面，由于各种原因企业不会主动为高校学生提供实践机会，尤其是低年级的学生，造成学生不了解企业情况。

2.割裂式教学，课程联系缺失。工业工程作为典型的系统学科具备较强的系统性，不同课程的知识在企业运营过程中的不同环节均扮演着重要角色。现阶段工业工程课程教学缺乏综合训练机会，在教学过程中也不注重知识间的联系，因此学生很难做到知识的联想和融会贯通。

3.非全能力培养教学，学生缺乏交流沟通能力。工业工程是工程和管理的交叉学科，在问题分析的时候强调系统性、科学性，在具体实施时又需要通过管理手段优化企业效率，需要具备心理学、组织激励理论方面的相关知识。现在大多数学校进行理论课程讲解的同时无法结合企业情景进行教学，使得学生无法将所学知识运用在工作中。

4.非问题导向教学，学生无法对症运用知识。工程学科的教学目标是帮助学生具备解决问题的能力，单纯的课堂教学无法让学生接触到企业的具体问题，学生找不到学习的意义和动力，学习过程非常被动，学习效果大打折扣。

针对目前国内工业工程专业本科教育中存在的问题，工业工程导论课程需要从工业工程的历史、范围、课程关系、就业方向与前景等方面帮助学生认识专业。设计型学习是“一种通过课程和学习项目使学生学会设计的教育模式”[8]，具有设计性、整合性、迭代性、反思性等特征，具体实施方法包括若干操作模型[7]，笔者所在教研组采用其中的“逆向思维模型”构建工业工程导论课程教学过程模型。逆向思维模型包括6.5个步骤，经过详细设计后，得到如图1的教学过程。

三、基于“设计型学习”的工业工程导论课程改革

高校专业导论课程一般设置在大一階段，不仅让学生适应专业学习，而且也需要帮助学生适应大学课程及生活。在很多高校开始大类招生之后，导论课程又担负起树立学科形象、吸引生源的任务。中国计量大学工业工程专业综合以上教学目标，对工业工程导论课程进行了改革，将导论课程（基本配置60人，16课时）分为以下阶段（见如图1），使学生主动参与到学习中。

1.明确需要做什么（6课时）。以往的导论教学希望学生能够全面的了解工业工程专业，教授的内容除了历史、背景等信息外对本科阶段所有课程都进行了简单讲解，知识点分散且缺乏重点。笔者所在课题组经过多年的分析总结，将课堂理论凝练至6个课时，调整了教学大纲。重点讲授工业工程的发展现状以及未来的趋势，采用视频、音频等多媒体资料使学生从感性上熟悉企业生产过程，了解工业工程的核心内涵，优化系统，提高效率，使用教师科研过程中的实际案例引导学生进行思考，并且将后续课程进行归类整理，与专业培养目标相结合，让学生认识到未来的职业能力需求与后续课程的关联，激发学生的兴趣，使学生在理论上意识到后续课程的必要性、关联以及与自身未来的关系。

2.确定一个问题（4课时）。立足于课堂有限的时间与资源，课题组采取类似军队沙盘演练过程对课堂教学进行设计，设置典型产品（如纸飞机），将学生分为若干小组，每个小组代表一个企业，每位学员代表企业中的一个角色，每个小组是一个独立核算的经济实体，让学生通过纸飞机的生产过程对企业生产运营有更全面的了解。出于生产复杂度的考虑，课题组要求生产过程中用纸张加工零件黏贴到飞机主体上。学生通过该阶段的学习，能够提高学习的积极性，发现企业生产过程中的一般性问题，包括：（1）什么是企业浪费；（2）什么是生产、工艺；（3）企业成本的内涵；（4）工业工程的作用与价值。在此基础上，由每组学生提出一个想要解决以及优化的企业问题，并给出改善方案与期望（不占用课时，图1中的2.5阶段），以此作为小组挑战。

3.建立评价标准（2课时）。针对上一阶段的结果，由学生小组互相评价改善点、改善方案以及改善预期，分享改善过程的经验教训。在评价过程中，由教师负责引导学生采用科学的手段，从数据、流程、模型等方面客观地分析改善点的问题，改善方案的优劣以及改善预期的合理性。教研组为了便于学生进行交流讨论，特别设计了改善评分表、数据统计表等辅助教学表单。评价主要从方法、成本、速度等方面展开，让学生了解如何系统的分析解决问题，形成独立解决问题的潜意识。

4.让学生自己动手实验（2课时）。在改善的基础上让学生再次进行改善生产，体会改善前后的差异。任课教师注意在此阶段应指导学生体会“现时、现地、现物”的工业工程基本思想，如实地从“时间、质量、成本”维度记录生产改善前后的不同。在本阶段结束以后，各组学生分享生产体验，本阶段重在引发学生的求知欲，让学生对问题挖掘、问题分析、改善优化的具体理论、方法和工具产生兴趣。

5.课程指导（2课时）。经过上阶段的课程，学生体会到工业工程在企业生产运营中的作用及扮演角色，了解企业存在的一般性问题，初步建立工业工程概念，并对未来工业工程的发展与应用有了直观的理解。本阶段任课教师就学生汇总的问题与改善点进行逐一解读，建立导论课程与后续课程的联系，如产品加工过程学生容易疲劳，需要因工程的相关知识与工具进行优化设计。任课教师不必将方法与工具讲解得非常详细，只需引出后续课程的概念以及主要应用领域即可。通过本阶段的学习，工业工程后续课程将会在学生概念中形成一个有机整体。

6.学生反馈（课外）。通过导论课程的学习，让学生从课程内容、课程表达、教学效果、心得体会等方面自主总结课程体会，作为课程考核的一部分，占比40%。对课堂理论知识的考核仍以考试形式进行，题目多为主观理解题，将课堂所学进行巩固。本工业工程导论课程改革已在中国计量大学2013级学生中进行了试行，图2为部分学生操作照片及心得体会（姓名已隐去），通过画线部分可见，一般的工业工程导论教学很难使学生有如此深刻的体会。

通过课堂6.5个阶段的学习与理解，形成教师学生互动、问题导向教学的良性循环。学生概念中能够形成自身发展—职业发展—企业问题—企业环境—理论课程—自身发展的逻辑循环，带着实际问题投入今后的生活学习中去。课程实施过程对教师的教学基本功以及工业工程知识的掌握程度有着较高的要求，因为采用“设计型教学”的方式，学生提出的问题往往涉及工业工程的多个方面，而且问题的形式与内容也不尽相同，需要教师能够随机应变，时刻体现“设计”要求。

四、总结与展望

工业工程专业导论课教学改革是工业工程教学体系改革的第一步，其教学效果将直接影响其他课程的大纲修订、实验辅导、课程设计等环节。通过“设计型教学”的导论课改革，学生对专业涉及领域有了较全面的认识，能够带着实际问题进入后续课程的学习，有效解决了课程教学脱离实际、学生学习盲目跟从的问题。同时，导论课程将后续课程有机关联在一起，使教师在教学时不再反复解释基本概念及概念关系，一定程度上解决了教学孤岛问题。

工业工程导论课程教学改革仍在进行当中，虽然取得了良好效果，但仍存在一些问题需要解决。如对教师素质的要求越来越高，设计型导论课需要任课教师较全面的了解相关课程知识，具备良好的协调和沟通能力，同时对世界范围内的工业工程现状有着较全面的了解。另一方面，导论课程的改革势必要求其他课程進行相应改革，如上课形式需要多样化，均需体现“设计”思想，课程间的知识衔接需要反复沟通确认。

参考文献：

[1]刘向丽，王厚双.辽宁省制造业FDI技术外溢效应实证分析[J].沈阳工业大学学报（社会科学版），2009，（1）：1-5.

[2]汪应洛，刘子晗.中国从制造大国迈向制造强国的战略思考[J].西安交通大学学报（社会科学版），2013，33（6）：1-6.

[3]中华人民共和国统计局.中国统计年鉴[M].北京：中国统计出版社，2013.

[4]黄毅敏，齐二石.工业工程视角下中国制造业发展困境与路径[J].科学学与科学技术管理，2015，36（04）：86-94.

[5]范春萍.工程导论课课程建设研究[J].高等工程教育研究，2014，（2）：176-183.

[6]李培根，许晓东，陈国松.我国本科工程教育实践教学问题与原因探析[J].高等工程教育研究，2012，（3）：1-6.

[7]李美凤，孙玉杰.国外“设计型学习”研究与应用综述[J].现代教育技术，2015，（7）：12-18.

[8]Wijne W H F W.Towards Design-Based Learning[OL].

http：//w3.tue.nl/fileadmin/stu/stu_oo/doc/OGO_brochure_1_EN.pdf