工厂物理学全英语教学方法改革研究*

周炳海

(同济大学 机械与能源工程学院 上海201804)

随着985高校“双一流”建设的持续推进及研究生教育改革不断深入，研究生教育重点已由数量扩张转为质量的提升。研究生全英语课程是拓展研究生国际化视野、提升研究生国际化沟通与交流能力、提高研究生创新能力的基础[1-2]。因此，进行研究生全英语课程教学方法改革对提升研究生综合能力具有重要意义。作为工业工程专业的核心课程--工厂物理学，对其进行全英语课程教学方法改革显得尤为重要。为此，本文结合多年讲授工厂物理学全英语课程的经验，从教学方法改革的角度出发，对工厂物理学全英语教学方法进行了分析，同时也给出了一些供大家探讨的想法。

1 课程核心内容

工厂物理学是工业工程专业研究生的一门核心课程。课程教学的目的不仅让研究生理解和掌握工厂物理学中工厂运作的基本理论、方法以及应用，而且让学生能运用理论知识解决工厂中车间控制和管理的技术问题，同时提升研究生国际化沟通与交流能力。课程由如下主要内容组成：(1)工厂物理学基本概念与方法（工厂物理学的定义、方法、制造科学目标、制造模型以及性能评价）；(2)准时制（JIT）革新（准时制的起源、目标、控制作用以及实施）；(3)工厂动力学（基本工厂动力学概念、工厂动力学参数及定义、工厂动力学理论以及约束理论）；(4)变动性原理（变动性简介、变动性及随机性、加工时间的变动性、变动性的起因、流动变动性以及变动性交互作用）；(5)变动性的腐蚀作用（变动性的腐蚀概念、绩效与变动性、流动定律、批定律以及诊断与改善）； (6）推式和拉式生产原理（推、拉式生产系统定义、常量在制品（CONWIP）、CONWIP与MRP对比、CONWIP 与 Kanban对比）；(7)车间调度与控制原理（车间控制概念、CONWIP配置、拉式机制、生产跟踪、生产调度目标、调度研究综述以及瓶颈调度）；(8)产能管理 （产能设置问题、模型与分析、改善现有的生产线、设计新的生产线以及线平衡）。课程的重点是工厂物理学中的各种定理、方法及其应用。

2 课程教学现状

针对上述描述8个主题的教学内容，目前工厂物理学课程教学主要采用传统的方法。从教师授课的角度分析，教师关注讲授课程重点内容和一些专业词汇的解释，基本属于“填鸭式”授课方式，学生只是被动地接受课程内容，虽有一定的互动，也仅仅是教师跟个别英语口语较好、发言较积极学生之间的互动。另外，也有较少课时的“案例”教学[3-5]，例如，讲授推式和拉式生产原理时，采用汽车转向架生产过程的案例来分析推式和拉式的基本原理。课前首先让学生阅读案例，并思考一些案例拓展性的问题，课堂上教师主要引导学生理解和掌握案例内容，同时在分析案例过程中使学生掌握推式和拉式原理。教学手段上，大部分教学内容是通过PPT的形式展示，现场板书较少。从研究生获取知识角度分析，课前预习的研究生较少，仅仅教师指定的案例会进行课前预习。课堂中研究生主动发言的积极性不高，通常通过教师点名来回答一些问题，研究生处于被动学习过程。总体而言，研究生对工厂物理学全英语课程缺乏足够的重视，在课程学习上投入时间和精力较少，大部分研究生仅仅是为了获得学分和高分而进行针对性学习，这是目前工厂物理学课程教学的障碍之一。

3 教学方式和手段改革

从目前工厂物理学课程教学现状分析可知，课程教学方法在工厂物理学全英语教学中扮演着重要的角色。如何改革目前课程的教学方法，提高工厂物理学全英语教学水平显得尤为重要。为此，下面从教与学两方面提出一些相关的教学方法改革措施，供大家探讨。

在工厂物理学课程全英语教学实践中,教师最需要考虑的是如何使研究生很好地在全英语氛围中了解和掌握工厂物理学的理论与实践知识。因此，为了改变目前工厂物理学全英语教学过程中存在的一些问题，进行课程教学方法改革，针对课堂教学，采取以“启发式”为主，“填鸭式”为辅的师生互动教学方式[6-7]。根据课程8个主题的教学内容，拓展“案例”教学方式，同时引入 “翻转课堂”教学方式[8]。

不管采用“案例”或“翻转课堂”教学方式，其课堂教学的基础是采取“启发式”和“填鸭式”共存的教学方式。将工厂物理学课程中工厂物理学基本概念与方法、准时制（JIT）的革新、工厂动力学、变动性原理和变动性腐蚀作用的5部分内容引入 “翻转课堂”教学方式。推式和拉式生产原理、车间调度与控制原理、产能管理的3部分内容强调“案例”教学方式。下面首先以准时制（JIT）革新内容为例来探讨“翻转课堂”教学方式，然后以推式和拉式生产原理为例来讲述“案例”教学方式。

进行工厂物理学教学中准时制（JIT）革新内容的“翻转课堂”教学时，教师方面，首先要重视布置研究生课前预习内容，即给出中外相关网站及相关参考教材目录等信息，同时针对准时制革新课程内容收集和制作微课视频，围绕其知识点布置思考题。研究生通过阅读准时制革新的相关内容，熟悉专业英语词汇。在此基础上观看微课视频，例如：视频内容1：基于JIT的丰田生产方式的汽车装配和物料配送过程；视频内容2：基于传统推式生产的汽车转向架生产过程，并回答布置的思考题：(1)为什么说在JIT生产系统中，操作工人柔性是非常重要的？(2)为什么说相对稳定的生产量和产品混合比是实施Kanban拉动生产的基础？(3)双卡Kanban（生产Kanban和领料Kanban）是如何运作的？与单卡（生产Kanban）运作对比有何不同，优缺点是什么？(4)全面质量管理TPM在JIT生产方式中的作用是什么？课堂学习阶段，每次上课把15名左右的研究生分成3小组。每组研究生把预习过程中无法解决的问题提交到小组，并在小组讨论中得到满意的解答。个别难的问题同组研究生都无法获得答案，那就提交给教师。教师不仅要回答一些研究生无法回答的问题，例如，为什么进行JIT生产方式生产的产品必须有相对稳定需求量、供应商供应能力也必须相对稳定、生产过程也必须要求相对稳定？同时还需要拓展回答带有JIT生产方式运作普遍性的知识点及密切相关的问题。

研究生能否充分利用课余时间是翻转课堂教学方式成败的关键。在“翻转课堂”模式下，有吸引力的课程预习资料是研究生能主动利用课余时间的前提，研究生课程学习方面可以有很大的改善，学习的自主性、自由性得到了充分的体现，英语口语和表达能力也会有较大提高，从一味的“填鸭式”的被动知识接受者转变成为主动学习的知识吸收者。另外，在运用微课视频教学时，可使教师无法在课堂上用简单的术语表述清楚一些知识点能够以另一种方式让研究生理解，不仅提高课堂的有效利用率，同时实现了知识传授的广度和深度化。特别是工厂物理学中一些难理解和难讲授的理论知识点同样可将其制作成微课视频，让研究生作为课前预习的资料，进行多次反复观看学习，便于提高后续课堂授课的效率，同时提高研究生综合分析和解决问题的能力。

工厂物理学全英语案例教学是否有良好效果，与本身案例质量、教师授课方法以及研究生学习态度密切相关。首先，必须收集、遴选及编制各章节中需要理论与实际相结合的案例，例如推式和拉式生产原理的案例目前不同媒介上有很多介绍，如何遴选？在此基础上如何结合工厂物理学课程特点用英语编写出来，当然让研究生主动参与案例遴选和编写也是一种非常有效的传授知识的方法，同时教师必须到工厂车间现场了解有关推式和拉式生产的运作过程，这样才能够更好的编写和讲授精品案例。其次，研究生课前预习案例，回答案例中相关问题，是“案例”教学中重要的环节。最后，教师在“案例”教学过程中，要善于启发和激发研究生的学习兴趣，做到随着课堂讲授内容的深入，对案例中知识点加以分析、强调，拓展研究生的工程思维，在归纳总结中不断提高“案例”教学的效果。

另外，教学手段方面，当前工厂物理学全英语课程基本上采用“计算机+投影仪”的PPT教学手段，虽然课堂上研究生的学习利用率较高，但也失去了通过板书教学来完成一些公式和模型推导过程的理解。工厂物理学理论性和实践性都较强，为了课堂上达到良好的教学效果，全英语授课中采用板书和多媒体教学手段相结合的方法是非常必要的。

对于重点理论知识点采用板书为主、PPT辅助相结合的教学手段，例如采用“翻转课堂”讲授变动性原理时，一些变动性系数以及队列引起的等待时间公式等内容，学生是非常难理解的，对于类似于这些理论知识点，教师必须利用板书手段进行公式推导，让研究生理解每步推导过程。板书教学可留给研究生较多的理论和工程问题思考和理解时间，也便于研究生更加深刻地理解每个公式的含义和由来，教学效果可大大提升。例如，在讲授过程中需要作图，如果采用板书完成，需要花费较长的时间，可以用PPT方式来展示作图过程，既不耽误课堂教学时间，同时研究生也能很好的理解图中内容。

对于一些有关工厂物理学中结合工厂车间应用方面的内容采用多媒体教学为主、板书教学为辅。例如，讲授JIT革新在工厂中具体应用时，教学课件将工厂车间中的七种浪费（等待的浪费、搬运的浪费、不良品的浪费、动作的浪费、加工的浪费、库存的浪费、制造过多或过早的浪费）用文字、图像、动画、视频来表达，给研究生一种直观、可视化的展示，使研究生容易理解和掌握，同时使解释JIT革新中的七种浪费的工程知识更为丰富。另外对于工厂物理学中全英语介绍的概念以及简单知识点采用PPT的多媒体教学手段来完成，不仅可以提高授课内容的生动性和可理解性，同样可以明显地提高教学效果。

此外，在工厂物理学全英语教学过程中，还应引入现场实景式教学方式。例如，结合工厂物理学课程有关工厂车间生产的特点，让研究生到典型汽车零部件制造企业现场实地参观，理解和掌握各种生产系统的生产运作方式，同时让研究生参观智能制造系统、相应的软件控制系统以及在线仿真系统。通过这些实践性参与，提高研究生的综合实践能力。另一方面，将国际学术会议的场景引入到全英语课堂教学中，让研究生了解国际学术会议的大会流程，即让研究生按照国际学术会议presentation的方式制作英语的PPT， 进行英语演讲，并相互提问的教学方法，锻炼研究生英语交流和学术交流能力。

4 课程考核

课程考核作为评价全英语课程教学效果的重要环节，对研究生学习和教师教学具有重要的导向作用。单一的考核方式已不利于调动研究生的学习积极性和教学效果的合理评价，引入国际上流行的课程考核方式，加大对研究生每个阶段课程学习的考核。结合课程内容，模仿国际学术会议做一次课堂Presentation的成绩占15%；做一次解决企业实际问题的大作业占15%；平时作业5次占20%；期末闭卷考试占50%。

5 结语

从课程全英语教学实践出发，通过分析当前工厂物理学全英语教学方法存在的问题，结合本课程内容的全英语教学特点，针对教学内容、教学方式、手段以及考核方式等方面探讨了教学方法的改革措施。总而言之，要提高本课程的全英语教学效果，必须发挥学生的积极性，要求教师在教学方法上做较大改革。应采取“启发式”为主，“填鸭式”为辅的师生互动教学方式，同时根据课程内容不同的特点分别引入“翻转课堂”和“案例”教学方式，教学手段上应采取板书和多媒体教学相结合的方法，在教学方法上有一定的新颖性。本文旨在为推进研究生全英语课程教学方法改革提供参考，同时从全英语课程教与学两方面提出了一些相关改革措施，供大家探讨。