“質量工程技術”本研課程四位一體式研究性教學探索與實踐

何益海 戴偉 康銳 馬小兵

摘要：問題驅動是研究性教學的本質，而多樣化的質量問題解決恰好是促進質量工程技術不斷發展的動力和源泉。本文針對質量工程技術方向的本科生專業課程《質量工程技術基礎》和研究生專業課程《質量工程技術》的研究性教學需求，提出了質量問題驅動“質量工程技術”本研一體化課程研究性教學內容，明確了以質量技術素養和素質提升為核心的“主題視頻牽引、質量問題驅動、課堂交流討論、課外自主學習”四位一體式研究性教學方法。課堂教學實踐證明：增加問題驅動的應用場景的教學能夠極大地提升學生們課外主動學習的熱情，使課堂基本實現了從單純知識傳授向學習能力和解決問題的能力培養的轉變。

關鍵詞：研究性教學；問題驅動；四位一體；質量工程技術基礎；質量工程技術

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2019）08-0159-03

研究性教學強調來自實踐的工程問題分析與解決為背景，讓學生在接近真實的情境中學習專業知識的應用場景，能夠極大地提高學生的學習能力、解決問題的能力、團隊合作能力和創新能力，同時也能提高學生對未來工作的適應能力，已經成為歐美發達國家大學綜合性專業類課程的主要教學方法[1]。現在我國廣大高校正處于提高教學質量，建設世界一流大學和一流學科的關鍵轉型期，推進研究性教學是實現建設目標、培養創新型人才的關鍵一步[2]。21世紀是質量的世紀，為推進質量強國戰略實施，2006年，教育部率先批準北京航空航天大學開設“質量與可靠性工程”本科專業，為國家培養高素質的質量與可靠性專業技術人才[3，4]。十年來，為強化質量素質和質量技術教育，我們從無到有，分別開設了面向本科生的《質量工程技術基礎》課程和面向研究生的《質量工程技術》課程。經過教學團隊的努力，這兩門課目前均已評為校級精品課程。近些年來，為持續提升授課質量，教學團隊積極對標國家及北京市精品課建設需求，積極引入研究性教學理念[5，6]，積極探索質量問題驅動的“質量工程技術”本研一體化課程研究性教學需求、模式與實施方案，取得了較為明顯的實效。

一、質量工程技術本研一體化課程研究性教學需求分析

（一）適應研究性教學和新工科教育等新教學模式實踐的新需求

研究性教學強調案例和問題驅動，新工科教育強調新知識的吸收及多元化、實踐性與國際化教育方式。為此，在質量工程技術本研一體化課程研究性教學中，需要引入具有北航特色的空、天、信、醫交叉融合的實際案例和工程問題，來擴展各類質量工程技術的應用范圍和深度，同時也需要吸收近年來學術界和工業界涌現的一些質量新理論和新技術，開拓學生視野，提升創新能力。

（二）適應“中國制造2025”和“工業4.0”等工業戰略對先進質量工程技術的應用新需求

“中國制造2025”和“工業4.0”等新型工業戰略的核心是數據驅動的智能化水平的提高，而質量工程技術本質上就是對質量數據的分析和處理的技術。為此，在質量工程技術教學過程中需要根據“中國制造2025”和“工業4.0”等新型工業戰略所帶來的產品設計與制造過程數據的新變化，拓展質量數據的維度和深度，同時對于質量數據的自動化獲取及采集技術、大數據分析技術以及支持智能化設計與制造的決策技術等前沿技術進行介紹，以適應未來智能化設計與制造的應用新需求。

（三）適應國家質量與可靠性專業高級人才技術素養培養的新需要

2017年9月，由國家質量監督檢驗檢疫總局牽頭，在上海成立了中國質量研究與教育聯盟，我校是成員之一。其出發點就要是吸收歐美發達國家成功經驗，加強質量教育，一方面培養千千萬萬的質量人才，另一方面也希望能孵化出質量專家和質量大師，為提升中國質量水平、建設質量強國提供源源不斷的有生力量。根據教育基本原理：想培養出質量大師，就必須告訴學生質量大師都有誰以及他們的成長歷程是什么，為此，在質量工程技術教學過程中，需要系統梳理世界質量大師及來自大中華區的國際質量科學院院士的介紹及技術貢獻，照亮他們成為質量強國戰略急需的質量專家和質量大師的成長之路！

二、質量工程技術本研一體化課程研究性教學內容

1.質量工程技術體系。教學團隊結合三十年可靠性系統工程領域的研究與實踐，提出了全系統、全特性、全過程三全質量觀，進而基于錢學森現代科學3層框架理論，研究提出了包括質量管理技術、質量形成技術和質量檢驗技術的質量工程知識體系，而每項技術，都有基礎理論、基礎技術和應用技術，如下圖所示。

如圖所示，質量工程技術知識體系是一個不斷發展的開放系統，急需引入研究性教學方法來激發學生們的主動學習興趣，提高自學能力。

2.《質量工程技術基礎》教學內容?！顿|量工程技術基礎》作為本科生認知質量工程技術知識體系的入門課程，以典型質量事故分析與處理為切入點，以質量特性為主線，主要包含如下內容：

（1）質量工程技術基礎概述。主要講授質量工程的基本概念，包括質量特性及其演化、質量工程基本原理、質量工程技術體系框架等；

（2）質量特性設計技術。主要講授質量特性的設計與改進技術原理與方法，包括：質量功能展開、系統設計、參數設計、容差設計等技術；

（3）質量特性控制技術。主要講授質量特性控制技術的基本原理與方法，包括：質量檢驗、抽樣檢驗、統計過程控制、過程能力分析等技術；

（4）質量特性分析技術。主要講授數據驅動的質量分析技術的基本原理與方法，包括：質量數據收集與處理技術、定量分析技術與定性分析、質量評價技術等。

3.《質量工程技術》教學內容?！顿|量工程技術》作為研究生核心專業課程，以產品設計與制造應用為主線，兼顧先進質量工程技術，主要包含如下內容：

（1）質量工程技術概述。主要講授質量工程技術發展及應用需求，包括產品設計與開發過程質量需求、現代質量工程技術發展和現代質量工程技術體系等；

（2）設計質量工程技術。主要講授適用于提高和保證產品設計質量的質量工程技術，包括：設計質量概述、質量功能展開技術和穩健三次設計技術等；

（3）制造質量工程技術。主要講授適用于控制和檢驗產品制造質量的質量工程技術，包括：制造質量概述、質量檢驗技術和統計質量控制技術等技術；

（4）先進質量工程技術。主要梳理和展望質量工程技術的最新發展趨勢，包括：保質設計技術、六西格瑪技術、計算機集成質量系統技術和制造可靠性技術等。

三、四位一體式研究性教學方法

在研究性教學理論的指導下，根據質量工程技術的特點，在課程教學中構建了“主題視頻牽引、質量問題驅動、課堂交流討論、課外自主學習”的四位一體式教學模式。

1.主題視頻牽引—關注專業熱點和時事動態。為了豐富上課形式，緊跟專業熱點和時事動態，在每次課前，會根據上課內容，播放5-10分鐘的相關主題視頻，吸引同學們上課興趣。譬如本科生課程《質量工程技術基礎》的第1次課的主題視頻就是“The cost of poor quality”，視頻中通過美國挑戰號航天飛機爆炸等重大質量事故分析來生動的闡述低質量的慘痛代價。

2.質量問題驅動—呼應課堂內容和專業價值。通過主題視頻的播放和教學引例的分享，歸納出與課程內容相關的專業問題，引導學生去深入理解和認識所學質量工程技術的應用場景及工程價值，從而激發自主學習興趣。譬如研究生課程《質量工程技術》的第5次課“穩健設計技術基礎”的引例是2009年底的豐田汽車召回事件，引出問題根源是剎車和油門系統設計穩健性不夠，讓學生帶著“如何幫助企業提高設計穩健性”這一問題來聽課堂內容。

3.課堂交流討論—拓展專業視野和認識深度。在主題視頻和教學引例的基礎上，結合教師對授課內容的科研及工程實踐體會，會在課堂上隨機設置多個提問環節，引導同學們就專業問題積極發表個人見解，引起大家共鳴，拓展大家的專業視野和認知深度。譬如本科生課程《質量工程技術基礎》的第1次課中，就先后結合主題視頻及課堂內容依次提出“質量是什么？”“我國政府為啥要提出質量強國戰略？”及“什么是學習質量？大家都有啥方法去提高？”等問題，通過討論，啟發大家認識到產品和學習都是有質量問題的，提高質量除了努力和勤奮外，更需要利用質量工程技術。

4.課外自主學習—培養團隊意識和解決問題能力。培養自主學習興趣和意識是研究性教學的核心，所以在課堂激發大家學習興趣的基礎上，結合多樣化的課外作業，積極培養同學們的主動學習意識、團隊合作精神和解決問題的能力。譬如本科生課程《質量工程技術基礎》的第2次課“質量要求的分解與轉換”的課后作業：3-5人組成一個小組，選擇一個你們熟悉的產品，利用QFD的方法和課程提供的QFD工具，完成這個產品的質量需求分析過程。

四、教學實踐與效果分析

提出的教學內容和方法在北京航空航天大學可靠性與系統工程學院近三年的本科生核心專業課程《質量工程技術基礎》（80人左右/年）和研究生專業必修課《質量工程技術》（35人左右/年）的課程教學中進行了充分實踐。本科生課學生匿名評教平均優秀率逐年提高；研究生課2016年匿名評教成績全院第一，被推薦參加學校的卓越教學獎評比。由于課程教學效果突出，本科生課《質量工程技術基礎》入選北京航空航天大學雙百工程（優質課程）項目A級課程；研究生課《質量工程技術》入選北京航空航天大學研究生精品課程建設項目。此外，以這兩門課教學成果為主申報的“質量與可靠性國防特色專業質量工程課程體系十年探索與實踐”教學成果獲得2017年北京市高等教育教學成果二等級。

五、小結

針對國家培養高層次質量工程專業技術人才的教育需要，本文首次提出了現代質量工程技術體系及配套的本研課程體系，并提出了“主題視頻牽引、質量問題驅動、課堂交流討論、課外自主學習”的四位一體式研究性教學方法，最后結合近三年的教學實踐，取得了較為顯著的教學效果，將為促進和提高國家質量工程專業技術人才的培養水平提供必要的參考。

參考文獻：

[1]趙洪.研究性教學與大學教學方法改革[J].高等教育研究，2006，27（2）：71-75.

[2]夏錦文，程曉樵.研究性教學的理論內涵與實踐要求[J].中國大學教學，2009，（12）：25-28.

[3]何益海，康銳，三位一體式“質量工程技術基礎”課程教學體系建設探索[J].教育教學論壇，2013，（1）：207-208.

[4]何益海，康銳，質量工程技術體系研究及教改實踐[J].質量與可靠性，2009，（4）：33-36.

[5]Barbara E.Goodman.An evolution in student-centered teaching，Advances in Physiology Education，2016，（40）：278–282.

[6]高磊.高校本科實施研究性教學策略初探[J].文學教育，2018，（2）：183-184.