工業工程實踐教學的改革探究

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［摘要］隨著經濟的發展，企業間的競爭日益激烈，善于降低成本、提高效益的工業工程專業人才受到企業重視。高校要培養滿足社會需求的應用型工業工程人才，其專業實踐教學模式與方法至關重要。研究基于實踐教學的相關理論和方法，對比國內一些高校工業工程專業的實踐教學體系現狀并進行問題分析，提出適應工業工程人才培養需求的工業工程專業實踐教學改革建議，為工業工程專業實踐教學改革和良性發展提供參考。

［關鍵詞］高等教育；實踐教學；工業工程；成果導向

工業工程（IndustrialEngineering，IE）是工程技術與管理科學有機結合的交叉學科，其在世界許多國家都得到了迅速發展并取得了顯著的經濟效益。隨著工業工程在我國的深入研究與廣泛應用，工業工程技術在我國實現經濟增長方式轉變、提高企業綜合管理水平和幫助企業形成適應世界市場經濟的管理模式等方面有著廣闊的需求前景。[1]而隨著經濟全球化、向服務經濟轉型、制造業邁入工業4.0，工業工程學科和人才培養面臨很多新的挑戰。[2]工業工程人才培養的根本是實踐教學，只有將工業工程理論知識付諸實踐，學生對工業工程的認知和應用才能真正得到改進和發展。[3]傳統的工業工程實踐教學手段比較單一，無論是基礎工業工程、先進制造還是設施規劃和物流分析等課程的實踐教學，多是對生產現場某個系統的簡單模擬，而真正的企業生產現場要復雜得多。工業工程的畢業生畢業后一般到企業生產現場從事規劃、設計、管理等工作，這需要對企業的生產現場有較清晰的了解[4]，而目前高校工業工程專業的實踐教學環節僅僅起到驗證課堂教學理論的作用，無法與企業生產現場接軌。[5]其問題主要表現在：理論教學與實踐脫節，實驗課時偏少；實驗項目零散，內容和形式單一；實驗經費缺乏，儀器設備短缺等。為了擺脫這種局面，根據實際情況擬定科學、系統的專業實踐教學模式是工業工程專業良性發展及專業人才培養的當務之急。

一、國內工業工程實踐教學對比

“實踐教育，是指圍繞教育教學活動目的而開展的、學生親身體驗的實踐活動”[7]，是實現人才培養目標的重要一環。科學合理的實踐教學體系不僅能向學生傳授專業理論，讓學生驗證理論，還能讓學生把理論和實踐結合，引導學生掌握科學的思維方式，提高學生分析問題和解決問題的能力。廣義的實踐教學體系由實踐教學目標體系、內容體系、管理體系與保障體系組成。在實踐教學體系運行中，上述各個部分既要發揮各自的作用，又要協調配合，這樣才能實現實踐教學體系的總體目標。20世紀80年代，我國引入了工業工程，1993年西安交通大學、天津大學和重慶大學等高校試辦工業工程本科專業，開始了我國高等教育中的工業工程學科建設。[8]截止到2015年，國內有267所高校開設了工業工程專業，其中“211”工程建設高校46所。[9]不同學校的工業工程專業在專業定位、實踐教學等環節呈現出多樣化的特點。[10]下面以清華大學、燕山大學、安徽工業大學、中國礦業大學、河南科技大學幾所高校工業工程專業現行的實踐教學情況為基礎，期望通過對比分析得出后文國內高校工業工程專業實踐教學環節存在的問題。1.清華大學。清華大學工業工程專業實踐教學環節最重要的部分是生產實習。在學校重視及企業的支持下，清華工業工程專業提出了新型的生產實習方式：學生長時間深入生產一線，體驗生產過程，認識生產系統；通過生產現場改善項目，把所學知識應用于實踐。工業工程專業一般在大三暑期組織學生到制造、物流、服務等企業進行生產實習。實習的第一階段，學生與一線員工一起進行生產勞動，充分體驗生產過程。實習的第二階段，在企業導師和專業教師的幫助下，實習學生針對生產中的突出問題選定現場改善項目，如設施布局、物流規劃、作業空間布置、標準工時測定、生產計劃、生產系統仿真等。實習的第三階段，學生針對問題，觀察和收集現場數據，分析問題、找出原因。專業生產實習過程采取企業導師和專業教師雙重指導的模式：企業導師主要進行現場指導，提供實際經驗和協助；專業教師提供理論知識與方法的支持。清華大學工業工程實踐教學系統的優勢在于：注重多類型企業實習基地的建設，建立了一系列制造類和物流類的企業生產實習基地；鼓勵企業資深專業人士參與實踐環節，進行企業/學校雙重指導；幫助學生進行多角度能力的鍛煉與提高，引入生產實際問題，利用討論、磋商、競賽等方式，讓學生體會工業工程師職業生涯的工作職責和使命。2.安徽工業大學。安徽工業大學在工業工程實踐教學方面設置如下：課程實驗方面以生產管理、設施規劃、系統工程、系統仿真等課程實驗為重點，保障各課程實驗間具有一定的交叉和聯系，強化應用。學校經過多年建設，已確立南華集團、方圓材料、三力機床、和恒機械公司、恒利達公司、富士康集團等多家較為穩定的實習單位；學校管工學院建有生產系統實驗室、物流工程綜合實驗室、ERP實驗室等，購置了Witness、達寶易等軟件基本上能滿足工業工程專業學生部分課程的實驗要求，為強化學生的動手能力提供了必要的實驗條件。同時安徽工業大學工業工程專業以學科賽事帶動理論學習及實踐能力培養，通過參與“清華IE亮劍”IE應用案例大賽等各種賽事，力求提高學生的動手實踐能力，激發學生的專業學習興趣。[11]3.中國礦業大學。中國礦業大學工業工程系成立之初即開始實驗室建設，在國家“211工程”項目經費和教育部專項經費的支持下，中國礦業大學工業工程專業建立了物流實驗室、虛擬現實實驗室、ERP實驗室、仿真實驗室和人因工程實驗室，開設的實驗覆蓋了主要的專業課程。經過多年實驗課程體系建設和創新人才培養實踐探索，中國礦業大學工業工程專業在基礎驗證實驗、綜合實驗和探索性實驗等環節上實現了產學結合、工程技術實踐和專業理論結合，幫助學生更加深入地理解專業知識及應用，提高了學生的動手能力，增強了學生對就業崗位的適應能力，產生了一大批科研成果。近年來，以學生為主申請的科研立項近20項，參與學生人數過百，發表科研論文30余篇；相關科研成果解決了企業面臨的很多生產現場問題。[12]4.河南科技大學。河南科技大學2001年開設工業工程專業時，目標定位是為機械工業企業培養應用型專業技術人才，因此將專業設置在機電工程學院。為了培養懂技術懂管理面向機械制造業的復合型應用人才，該校設置了相應的教學體系和教學計劃：機械工程和管理科學與工程為主干學科，根據培養目標將這兩類課程劃分為四個模塊，即機械制造工程基礎模塊、工業與系統工程模塊、計算機應用模塊、實踐教學環節模塊。[13]為了加強實踐性教學，學校與當地知名企業如中信重型機械公司、中國一拖集團公司等進行合作，將企業作為教學實踐基地，并把生產活動反饋到課堂與教學相結合。5.燕山大學。燕山大學工業工程專業2000年開始招生，在多年的教學與科研實踐中，形成了以生產、物流和人因為主的本科教學領域，以物流、供應鏈管理與優化為特色的研究方向；專業同時擁有工業工程、物流工程等專業碩士點，以及河北省現代港口煤炭物流工程技術研究省級技術中心。專業依據培養目標設置了相應的實踐環節：已建成人機工程、現代物流管理等實驗室，擁有河北省內一流水平的認知科學實驗室；未來擬建立基于物聯網的生產、物流、人因一體化的現代工業工程綜合實驗室。專業現有實踐教學體系主要包括：課程設計（電工與電子技術、基礎工業過程、生產計劃、項目管理、質量管理）、金工實習、學年論文、生產實習、綜合性實驗、畢業論文等環節。同時，專業也與多家企業合作，建立了一重集團、興龍集團、海灣公司、康泰醫學等多個實踐基地，便于學生進行企業參觀和生產實習。

二、國內工業工程實踐教學問題分析

從上文國內幾所高校工業工程專業實踐的對比中我們不難看出，多數高校工業工程專業都設置了課程和試驗等實踐性環節，以上提到的幾所高校及其他實踐教學開展較好的高校，還有著一定數量的實習合作單位，注重實驗室的建設，但縱觀國內高校工業工程實踐教學環節，存在的問題仍不容忽視。1.實踐教學參與度不足。專業設置的實踐課程，未能使學生全程或深入參與，造成某些實踐環節不能達到教學目的。例如一些高校開設專業課的課程設計（如生產計劃課程設計），盡管設計內容和課程形式不完全相同，但多數課設一般由教師給定參考書或書面設計題目，學生或獨立或分組按照參考書的流程或教師指定方法一步一步進行操作后提交結果。這種實踐環節簡單易操作，但是未能從工程和企業實踐選擇問題，不能讓學生切身了解企業實際，學生參與實踐環節的積極性較差，不能讓學生自主思考并發揮創造力。2.實踐教學安排不合理。查閱各高校相關專業教學計劃安排可以發現，為了保證實踐教學環節的質量，實踐環節大都放在其相關理論課程之后。但是一些高校工業工程專業的實踐環節與前期相關理論單元間隔太遠，在具體的實踐環節中學生理論基礎薄弱，這時需重新進行理論的導入；對于某些專業課程（如電子電工技術），理論和實踐同時進行會更好地促進學生形象理解和思維，但是由于各種原因，不能同時安排；還有一些實踐性非常強的專業課程，沒有安排實踐環節；某些實踐環節的理論課開設滯后等。3.生產實習難題眾多。生產實習是工業工程專業人才了解企業和作業現場工作內容、領會未來職業需求、提高實踐能力的重要實踐環節，但目前高校工業工程專業的生產實習面臨很多困境。學生缺乏工作經驗可能影響企業正常生產，企業由于受場地和人員的限制，同時擔心技術泄露，接受高校學生實習的意愿降低；學校經費不足、資金支持力度不夠使專業在尋找實習基地、安排學生集中校外實習等工作過程中阻力重重；實習安排松散、實習時間不足使得很多高校的生產實習完全成為參觀實習，學生怕吃苦、教師怕擔責任也導致了實習過程流于形式。這一系列問題使得生產實習根本不能起到讓學生參與生產實踐、提升專業認知、提高實踐能力的作用。4.硬軟件平臺設施薄弱。實踐教學的很多環節，比如物流系統仿真、現場管理改善、生產計劃與調度等需要借助硬件及軟件平臺開展，但是受經費限制，國內高校工業工程專業的實驗室建設不能完全滿足實踐教學需要；還有一些高校在硬軟件平臺建設的過程中，未進行系統思考和布局，導致購置的硬件設施和軟件平臺未能組成系統化平臺，造成重復投資建設和平臺系統各自獨立，不利于綜合實踐項目的進行。5.職業發展結合度不高。作為實踐能力要求很高的工業工程專業人才，高校專業實踐教學環節很重要的一個作用就是讓學生感受工業工程人才的從業工作內容和職業能力需求，但是目前國內工業工程專業實踐教學環節多是僅僅依據理論教學內容，與專業學生未來的職業發展規劃結合較少，未能從專業學生的不同就業角度設計和實施實踐教學環節。

三、國內工業工程實踐教學建議

1.將成果導向型教學引入各實踐教學環節。根據成果導向型教學理念，結合專業人才需求，合理設立各實踐教學環節的培養目標；力求培養學生理論聯系實際的意識，訓練學生綜合運用專業理論知識，結合生產實際完成相關綜合課題的能力。實踐教學內容應體現以學生為主的教育理念，選擇合適的教學項目，滿足綜合性強、題目來源廣泛的要求。2.教師的自我提升和對學生的引導。高校教師承擔著幫助學生全面掌握知識、提升工程能力的責任，其自身必須掌握扎實的專業知識，具有豐富的工程實踐經驗，進而能夠在實驗教學中為學生提供恰當的工程實例。但目前我國很多高校青年教師的實際工程經驗非常有限，這就要求企業和學校加強產學研合作，鼓勵教師到企業中參與企業工作，提高工程實踐能力；聘請企業經驗豐富的工程師作為兼職教師，參與實驗教學；積極為青年教師配備企業導師，在科研和教學項目中與企業導師合作，提升青年教師的工程實踐能力。專業教師要在理論學習和實踐能力提升的同時，在把握專業人才需求的前提下設計科學的實踐教學項目，推薦和引導學生參與實踐課題；合理組織學生進行團隊課題的合作，激發學生的積極性和創造性。結合CDIO的教育理念，教師要實現從教育者到引導者的轉變，引導學生主動地學習，培養學生分析問題、解決問題的能力，使學生從被動的知識接受者轉變為主動學習者。3.生產實習實踐教學作用的充分發揮。對于如何尋求好的實習單位，高校可以通過產學研途徑來尋求更多的實習合作單位，產業、學校、科研機構等互相配合，利用各自的優勢形成強大的研究、開發、生產一體化的先進系統。同時高校可以充分利用政府搭建的創新平臺尋找合作企業，并尋求政府資金支持。另外，有效利用校友資源尋找適合專業學生的實習崗位和就業崗位，尋找校企合作課題，這也是解決實習單位的有效途徑。為提升實習管理和實習效果，實習內容可以提前在校內進行授課，實習環節提前用多媒體演示，同時聘請企業專業人員提前指導，以減少學生由于經驗缺乏對企業生產造成的影響；可以汲取清華大學生產實習中聯合教學模式的良好經驗，在充分準備的前提下安排學生與一線員工并行進行生產，讓學生在實踐中選擇課題項目，并由企業導師和專業導師同時指導，為學生提供實踐和理論的雙重幫助。4.應用CDIO理論改善實驗類教學。工業工程專業的實驗教學應該是對現實生產的模擬，在給定條件和環境下開展，這有助于培養學生綜合分析能力和應用能力。CDIO倡導“基于項目的教育和學習”，通過引入CDIO思想，利用CDIO的12項標準，以產品和系統生命周期的開發及使用作為知識和能力培養的載體及環境，強調工程實踐全生命周期的教育應著眼于能力、知識的教、學、用過程的關聯，而不是僅專注于具體工程項目的知識內容。因此，工業工程專業的實驗內容應以具體的、完整的、集成的企業實際項目為案例，充分體現課程之間的關聯，將實驗的主要考核內容貫穿到整個案例中。5.實踐教學評價考核體系的完善。傳統的“報告定結果”的實踐教學考核方法，對學生實踐教學效果的衡量太片面，可以考慮把學生知識掌握情況、能力提升效果和學習態度等作為考核體系的指標。例如，可以嘗試用筆試和口試來綜合考查學生技術知識的掌握情況和表達，借助教師實驗全過程的考查記錄（包括團隊討論、工作表現、口頭表述）評價學生的個人專業能力、團隊協作與溝通技能等，利用學生提交的實驗方案書、實驗進度報告、中期成果、系統報告等展示學生在構思、設計、實施和運行產品、系統方面的能力，綜合企業導師對學生現場學習和工作能力的評價，進而全面評價學生的綜合素質和能力。6.舉辦和鼓勵學生參與專業相關賽事和活動。舉辦和鼓勵學生參與專業相關比賽和活動可以激發學生的學習熱情，引導學生樹立正確的競爭意識及集體榮譽感，培養學生的動手能力及創新能力；大型比賽及活動的獲獎經歷還能提升學校知名度、增加學生的就業機會。給予必要的經費支持，有計劃地組織專業學生參加ERP大賽、“清華IE亮劍”、建模競賽、大學生創新活動等，配備必要的校內專業教師和企業導師對學生進行培訓，引導學生解決問題、完成賽事內容，這對學生綜合能力的培養能起到重要的促進作用。四、結束語工業工程實踐教學體系是高校工業工程專業良性發展和工業工程人才培養的重要環節。論文通過對比幾所大學工業工程實踐教學體系，分析國內高校工業工程專業實踐教學存在的問題，提出將成果導向教學引入實踐教學、強調教師的自我提升和對學生的引導、改善生產實習等完善國內高校工業工程實踐教學體系的相關建議。未來工業工程專業的健康發展，仍需要高校、專業、教師、學生等各方面的共同努力。

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作者:王艷亮 單位:燕山大學經濟管理學院