基于“設計型教學”的IE專業導論課程教學改革研究

劉曦澤 徐新勝 杜敏

摘要：IE導論課教學的效果直接關系到學生的專業認識、職業規劃、后續教育等多個方面。在分析導論課改革必要性的基礎上，結合“設計型教學”中的“逆向思維模型”將導論課程分為6.5個階段，并對課時進行了劃分。通過構建產品實際生產過程與環境幫助學生發現問題，樹立學科意識，承接后續課程教學，讓學生進行課程總結以了解教學效果，最終形成一套良性教學機制，實現應用型人才的培養。

關鍵詞：IE導論；教學改革；設計型教學；實踐

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2018）08-0100-03

一、引言

研究表明，美國68%的財富來源于制造業[1]，日本制造型企業也占據了全球500強的三分之一，一半的國民產值由制造業提供[2]。我國2010—2012年間制造型工業對GDP平均貢獻率為44.6%[3]，由此可見制造業對國家綜合國力和國際競爭力有著重要貢獻。在提高國家制造業水平的過程中，工業工程（IE）的理論方法起著重要作用。尤其當今中國制造業進入了轉型升級的新階段，面臨著更為艱巨的挑戰，因此IE教育成為培養未來制造業合格人才的重要途徑[4]。而在工程教育當中，專業導論課能夠對學生的學習從方法論和認識論上進行引導，有助于學生開闊視野，樹立與職業相關的正確的人生觀、價值觀[5]。中國工程院院士李培根教授從工程教育的實踐教學目標、體系設計、教學方法、教學條件和師資隊伍五個方面闡述了現在工程教育教學存在的主要問題[6]，其中教學方法環節直接影響教學效果，也是教師與學生直接對話的階段。然而，現在導論課程的主流教學方式為講授、演示，學生學習被動，教學效果差強人意。部分高校采用企業參觀的方式提升教學效果，但成本大、周期長，與學科知識體系聯系不夠緊密，很難形成系統的教學效果。針對這一問題，中國計量大學工業工程專業嘗試將在國外已相對成熟的“設計型學習”[7]引入導論課程教學建設中，形成一套具有特色的教學方式與教學方法體系。

二、導論課改革的必要性

導論課作為聯結大學專業課程學習與高中學習的引導性課程，必須全面、立體的在學生心目中建立起專業形象，為學生后續課程的學習做好鋪墊，因此需要充分考慮整個大學階段工業工程教學中存在的問題。

1.非實踐教學，學生對理論缺乏理解。工業工程是典型的工科學科，強調實踐性，涉及大量企業生產過程中的專業術語與縮寫，同時要求學習者對企業生產運作過程有充分的認識，但剛進入大學的學生并未具備綜合實踐和到企業參與生產改善的經驗，造成理論課程的教學效果低下，學生對知識一知半解。另一方面，由于各種原因企業不會主動為高校學生提供實踐機會，尤其是低年級的學生，造成學生不了解企業情況。

2.割裂式教學，課程聯系缺失。工業工程作為典型的系統學科具備較強的系統性，不同課程的知識在企業運營過程中的不同環節均扮演著重要角色。現階段工業工程課程教學缺乏綜合訓練機會，在教學過程中也不注重知識間的聯系，因此學生很難做到知識的聯想和融會貫通。

3.非全能力培養教學，學生缺乏交流溝通能力。工業工程是工程和管理的交叉學科，在問題分析的時候強調系統性、科學性，在具體實施時又需要通過管理手段優化企業效率，需要具備心理學、組織激勵理論方面的相關知識。現在大多數學校進行理論課程講解的同時無法結合企業情景進行教學，使得學生無法將所學知識運用在工作中。

4.非問題導向教學，學生無法對癥運用知識。工程學科的教學目標是幫助學生具備解決問題的能力，單純的課堂教學無法讓學生接觸到企業的具體問題，學生找不到學習的意義和動力，學習過程非常被動，學習效果大打折扣。

針對目前國內工業工程專業本科教育中存在的問題，工業工程導論課程需要從工業工程的歷史、范圍、課程關系、就業方向與前景等方面幫助學生認識專業。設計型學習是“一種通過課程和學習項目使學生學會設計的教育模式”[8]，具有設計性、整合性、迭代性、反思性等特征，具體實施方法包括若干操作模型[7]，筆者所在教研組采用其中的“逆向思維模型”構建工業工程導論課程教學過程模型。逆向思維模型包括6.5個步驟，經過詳細設計后，得到如圖1的教學過程。

三、基于“設計型學習”的工業工程導論課程改革

高校專業導論課程一般設置在大一階段，不僅讓學生適應專業學習，而且也需要幫助學生適應大學課程及生活。在很多高校開始大類招生之后，導論課程又擔負起樹立學科形象、吸引生源的任務。中國計量大學工業工程專業綜合以上教學目標，對工業工程導論課程進行了改革，將導論課程（基本配置60人，16課時）分為以下階段（見如圖1），使學生主動參與到學習中。

1.明確需要做什么（6課時）。以往的導論教學希望學生能夠全面的了解工業工程專業，教授的內容除了歷史、背景等信息外對本科階段所有課程都進行了簡單講解，知識點分散且缺乏重點。筆者所在課題組經過多年的分析總結，將課堂理論凝練至6個課時，調整了教學大綱。重點講授工業工程的發展現狀以及未來的趨勢，采用視頻、音頻等多媒體資料使學生從感性上熟悉企業生產過程，了解工業工程的核心內涵，優化系統，提高效率，使用教師科研過程中的實際案例引導學生進行思考，并且將后續課程進行歸類整理，與專業培養目標相結合，讓學生認識到未來的職業能力需求與后續課程的關聯，激發學生的興趣，使學生在理論上意識到后續課程的必要性、關聯以及與自身未來的關系。

2.確定一個問題（4課時）。立足于課堂有限的時間與資源，課題組采取類似軍隊沙盤演練過程對課堂教學進行設計，設置典型產品（如紙飛機），將學生分為若干小組，每個小組代表一個企業，每位學員代表企業中的一個角色，每個小組是一個獨立核算的經濟實體，讓學生通過紙飛機的生產過程對企業生產運營有更全面的了解。出于生產復雜度的考慮，課題組要求生產過程中用紙張加工零件黏貼到飛機主體上。學生通過該階段的學習，能夠提高學習的積極性，發現企業生產過程中的一般性問題，包括：（1）什么是企業浪費；（2）什么是生產、工藝；（3）企業成本的內涵；（4）工業工程的作用與價值。在此基礎上，由每組學生提出一個想要解決以及優化的企業問題，并給出改善方案與期望（不占用課時，圖1中的2.5階段），以此作為小組挑戰。

3.建立評價標準（2課時）。針對上一階段的結果，由學生小組互相評價改善點、改善方案以及改善預期，分享改善過程的經驗教訓。在評價過程中，由教師負責引導學生采用科學的手段，從數據、流程、模型等方面客觀地分析改善點的問題，改善方案的優劣以及改善預期的合理性。教研組為了便于學生進行交流討論，特別設計了改善評分表、數據統計表等輔助教學表單。評價主要從方法、成本、速度等方面展開，讓學生了解如何系統的分析解決問題，形成獨立解決問題的潛意識。

4.讓學生自己動手實驗（2課時）。在改善的基礎上讓學生再次進行改善生產，體會改善前后的差異。任課教師注意在此階段應指導學生體會“現時、現地、現物”的工業工程基本思想，如實地從“時間、質量、成本”維度記錄生產改善前后的不同。在本階段結束以后，各組學生分享生產體驗，本階段重在引發學生的求知欲，讓學生對問題挖掘、問題分析、改善優化的具體理論、方法和工具產生興趣。

5.課程指導（2課時）。經過上階段的課程，學生體會到工業工程在企業生產運營中的作用及扮演角色，了解企業存在的一般性問題，初步建立工業工程概念，并對未來工業工程的發展與應用有了直觀的理解。本階段任課教師就學生匯總的問題與改善點進行逐一解讀，建立導論課程與后續課程的聯系，如產品加工過程學生容易疲勞，需要因工程的相關知識與工具進行優化設計。任課教師不必將方法與工具講解得非常詳細，只需引出后續課程的概念以及主要應用領域即可。通過本階段的學習，工業工程后續課程將會在學生概念中形成一個有機整體。

6.學生反饋（課外）。通過導論課程的學習，讓學生從課程內容、課程表達、教學效果、心得體會等方面自主總結課程體會，作為課程考核的一部分，占比40%。對課堂理論知識的考核仍以考試形式進行，題目多為主觀理解題，將課堂所學進行鞏固。本工業工程導論課程改革已在中國計量大學2013級學生中進行了試行，圖2為部分學生操作照片及心得體會（姓名已隱去），通過畫線部分可見，一般的工業工程導論教學很難使學生有如此深刻的體會。

通過課堂6.5個階段的學習與理解，形成教師學生互動、問題導向教學的良性循環。學生概念中能夠形成自身發展—職業發展—企業問題—企業環境—理論課程—自身發展的邏輯循環，帶著實際問題投入今后的生活學習中去。課程實施過程對教師的教學基本功以及工業工程知識的掌握程度有著較高的要求，因為采用“設計型教學”的方式，學生提出的問題往往涉及工業工程的多個方面，而且問題的形式與內容也不盡相同，需要教師能夠隨機應變，時刻體現“設計”要求。

四、總結與展望

工業工程專業導論課教學改革是工業工程教學體系改革的第一步，其教學效果將直接影響其他課程的大綱修訂、實驗輔導、課程設計等環節。通過“設計型教學”的導論課改革，學生對專業涉及領域有了較全面的認識，能夠帶著實際問題進入后續課程的學習，有效解決了課程教學脫離實際、學生學習盲目跟從的問題。同時，導論課程將后續課程有機關聯在一起，使教師在教學時不再反復解釋基本概念及概念關系，一定程度上解決了教學孤島問題。

工業工程導論課程教學改革仍在進行當中，雖然取得了良好效果，但仍存在一些問題需要解決。如對教師素質的要求越來越高，設計型導論課需要任課教師較全面的了解相關課程知識，具備良好的協調和溝通能力，同時對世界范圍內的工業工程現狀有著較全面的了解。另一方面，導論課程的改革勢必要求其他課程進行相應改革，如上課形式需要多樣化，均需體現“設計”思想，課程間的知識銜接需要反復溝通確認。

參考文獻：

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[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