工業(yè)工程實驗教學體系的研究

【摘 要】 根據(jù)工業(yè)工程專業(yè)的特點，立足本科教學，構建工業(yè)工程專業(yè)的實驗教學體系。該體系以S195噴油泵作為共同實驗載體，整合核心專業(yè)課程的實驗項目，模擬生產(chǎn)該產(chǎn)品的企業(yè)的工業(yè)工程活動，達到驗證專業(yè)理論，夯實工業(yè)工程專業(yè)基礎知識，全面提高學生專業(yè)素質的目的。

【關鍵詞】 工業(yè)工程 實驗教學 實驗體系

本文系石河子大學“263”青年骨干教師資助項目“工業(yè)工程專業(yè)核心專業(yè)課實驗教學體系的研究”（JD05006）的階段性成果。

工業(yè)工程（Industrial Engineering），簡稱IE，是一門系統(tǒng)優(yōu)化技術，也是一門現(xiàn)代管理思想和方法的集成技術，它是對涉及人、物料、設備、信息、能源等要素的集成系統(tǒng)進行規(guī)劃、設計、改善、控制和創(chuàng)新的邊緣學科[1，2]。現(xiàn)代工業(yè)工程的發(fā)展和應用又具有鮮明的時代性、全局優(yōu)化、系統(tǒng)集成性、與信息技術的融合等特點，又是一門綜合性學科，具有很強的學科交叉性、應用性和實踐性。[2，3]

工業(yè)工程專業(yè)在我國起步較晚，除少數(shù)院校外，大多數(shù)院校的工業(yè)工程專業(yè)建設的基礎相對薄弱，尤其是實驗教學環(huán)境還不能滿足工業(yè)工程教育的要求[3]。石河子大學于2003年設立工業(yè)工程專業(yè)，其課程體系和教學環(huán)節(jié)的設置還有待完善，核心專業(yè)課程教學實驗環(huán)節(jié)相對于課堂理論教學更需要探索和發(fā)展。因此，該專業(yè)應如何開設實驗以及如何構建實驗教學體系，是一個亟待解決的問題。

基本思路

教學實驗的設置，不是相互獨立、簡單的單項實驗，而是根據(jù)IE專業(yè)的課程和知識體系設計的一整套既相對獨立、又密切聯(lián)系，能覆蓋各門專業(yè)課程和知識領域的、多種實驗形式的實驗教學體系。

工業(yè)工程專業(yè)實驗教學體系應體現(xiàn)基礎性和現(xiàn)代性。傳統(tǒng)IE或基礎IE是現(xiàn)代IE的基礎和重要組成部分，因此必須加強基礎IE的實驗教學環(huán)節(jié)；現(xiàn)代工業(yè)工程是以計算機和網(wǎng)絡技術為代表的信息技術為支撐，建立緊跟現(xiàn)代科技發(fā)展的以創(chuàng)新型、綜合型實驗為主體的實驗教學體系，構建以系統(tǒng)仿真和虛擬技術等現(xiàn)代制造技術為基礎的實踐訓練教學平臺[4]。

該體系以機電類產(chǎn)品制造業(yè)為背景，整個實驗體系力求能夠模擬生產(chǎn)經(jīng)營該產(chǎn)品的企業(yè)全部或大部分IE活動。具體思路是選擇S195噴油泵作為各專業(yè)課程實驗的共同實驗載體，各門專業(yè)課程按照培養(yǎng)要求，結合該課程本身的知識點，圍繞該實驗載體統(tǒng)一開發(fā)單項實驗。實驗過程中，各門課程開出的單項實驗數(shù)據(jù)共享利用，使各項實驗聯(lián)系起來，形成一個有機整體。

基本結構

工業(yè)工程專業(yè)實驗教學體系的基本結構如圖1所示，將工業(yè)工程基礎、人因工程、設施規(guī)劃與物流分析、生產(chǎn)計劃與控制和質量管理等核心專業(yè)課程的實驗劃分為人因與效率工程、生產(chǎn)工程、質量與可靠性工程、物流工程等四大模塊。

圖1 工業(yè)工程專業(yè)實驗教學體系框圖

實驗類型

為實現(xiàn)對學生進行全方位培養(yǎng)的目標，實驗體系中各項實驗包括以下三類：

1.單項認知型實驗

指僅對某一理論進行驗證或訓練某一方面技能的實驗。如：“工作抽樣”、“秒表實驗”、“質量數(shù)據(jù)測定實驗”等。

2.綜合型實驗

指綜合運用多種知識和技能分析研究一個較復雜問題的實驗。如：進銷存實驗、物流系統(tǒng)分析實驗、物料需求計劃實驗等。

3.開發(fā)設計型實驗

指綜合運用多種知識和技能進行系統(tǒng)分析與設計的實驗。如：工廠平面布置實驗、物料需求計劃實驗等。

單項認知型、綜合型和開發(fā)設計型3類實驗之間存在密切的聯(lián)系，一般來說前者是后者的基礎，或是后者的一部分或一個步驟。在安排實驗時，既要考慮對學生進行系統(tǒng)訓練，又要考慮實驗設備、同時開出組數(shù)和實驗學時等限制。因此，可將實驗設計成柔性可調(diào)的，即根據(jù)不同學期和不同培訓對象的不同情況，可以在開出各個單項實驗的基礎上，再開出綜合型實驗和開發(fā)設計型實驗；也可以將綜合型實驗和開發(fā)設計型實驗按照其實驗步驟分解成一系列單項認知型實驗而逐個開出，最后形成綜合型實驗或開發(fā)設計型實驗[5]。

實驗體系的實施

1.綜合運用不同的實驗方法

為培養(yǎng)學生具有IE工程師的基本素質和能力，需要綜合運用不同的實驗方法。打破“實驗”必須在實驗室完成的傳統(tǒng)做法，對于必須使用實驗設備和儀器的實驗在實驗室完成，對于調(diào)查分析、方案評價、戰(zhàn)略研究等性質的實驗，可結合課堂教學和作業(yè)，以案例分析的方式進行。總之，既要使學生掌握工業(yè)工程的各種基本知識和技能，又要使他們對工業(yè)工程有一個全面系統(tǒng)的了解[6]。

2.虛實結合的實驗教學方式

工業(yè)工程實驗具有一定的虛擬性，它是對現(xiàn)實生產(chǎn)的高度濃縮和提取。在實驗室開展實驗是必要的，它是培養(yǎng)學生工業(yè)工程實踐或解決工業(yè)工程實際問題的初步訓練。通過實驗室的虛擬實驗可以使學生掌握解決問題的基本方法和手段。但實驗室實驗與企業(yè)生產(chǎn)實際存在一定的差距，這就要求將虛擬的實驗室實驗向企業(yè)過渡，以強化學生實際動手能力的培養(yǎng)，完成從了解到熟悉再到熟練掌握的過程，保證學生在能力培養(yǎng)方面得到連續(xù)、漸進的訓練[7，8]。

3.充分利用教學實驗基地

石河子大學機電學院與中國一拖集團等單位建立了長期的實習協(xié)作關系。實習過程中學生以小組為單位，以實際的生產(chǎn)系統(tǒng)為背景，選擇其中一個典型的工業(yè)產(chǎn)品為主要實驗對象，分別對生產(chǎn)的各環(huán)節(jié)進行觀察和記錄，盡可能詳細掌握該產(chǎn)品的相關數(shù)據(jù)資料，綜合各小組分析結果，做出該產(chǎn)品生產(chǎn)過程及其生產(chǎn)系統(tǒng)的優(yōu)化報告。

4.積極開展網(wǎng)絡模擬實驗

校園網(wǎng)的建設和網(wǎng)絡的廣泛應用，為實驗方法和方式的改革提供了有利的條件。

開展計算機模擬實驗，有助于解決校內(nèi)實踐教學環(huán)節(jié)因實驗設備和技術的遲滯性帶來的時效性問題，并可充分利用高校目前現(xiàn)有的信息網(wǎng)絡支撐技術和通訊設備等硬件設施；同時可加快借鑒國外先進的教學實驗軟件以及推動教學實驗型軟件的研究和開發(fā)。

網(wǎng)絡模擬實驗的開展也為教師提供了一個良好的教學手段，給學生提供了一個良好的課內(nèi)外試驗環(huán)境和條件，并使學生能夠自主學習。開展網(wǎng)絡模擬實驗，能夠最大限度地擴展實驗的時間和空間，改善實驗環(huán)境，實現(xiàn)圖文并茂、豐富多彩的人機交互方式的實驗。

進行IE 的計算機模擬實驗和開展IE 的網(wǎng)絡模擬實驗教學，將取代部分傳統(tǒng)的校內(nèi)外實踐教學內(nèi)容， 這既是新型實踐教學手段的一個方向，也是充分利用計算機和網(wǎng)絡技術在實踐教學環(huán)節(jié)中應用的目標。

參考文獻:

[1]胡宗武.工業(yè)工程—原理、方法與應用[M].上海:上海交通大學出版社，2003.

[2]楊曉英，馬偉，李濟順等.現(xiàn)代工業(yè)工程教學實驗系統(tǒng)的規(guī)劃設計[J].河南科技大學學報(自然科學版)，2004，25（2）：17-20.

[3]陳杰.工業(yè)工程本科教學實驗體系研究[J].實驗室研究與探索，2004，23（5）：9-10，35.

[4]周梓榮，龔存宇.工業(yè)工程專業(yè)應用型人才培養(yǎng)體系探討[J].湖南工程學院學報[J].2005，15（3）：89-91.

[5]吳愛華，王平，催陸光.工業(yè)工程專業(yè)教學實驗體系的研究與實施[J].工業(yè)工程與管理，1999（4）:59-62.

[6]吳愛華，催魯光，張毅偉等.工業(yè)工程教學實驗體系的研究與實驗方法的改革[J].實驗室研究與探索，2001，20（2）：46-48，57.

[7]林琦，吳少雄.工業(yè)工程實驗教學的構建與實現(xiàn)[J].實驗室科學，2010，13（6）：45-46.

[8]高天一，劉輝，潘瀾瀾等.工業(yè)工程專業(yè)實驗教學體系規(guī)劃與建設[J].裝備制造技術，2007（5）：120-121.

作者單位：石河子大學機械電氣工程學院 新疆石河子