DMAIC改進模型在《船舶輔助機械控制系統(tǒng)》課程改革中的應用

李寒林 林金表 林洪貴 馬昭勝 吳德烽 吳澤謀

摘 要：《船舶輔助機械控制系統(tǒng)》課程是船舶電子電氣工程專業(yè)的專業(yè)必修課，有助于培養(yǎng)學生綜合分析和應用的能力。通過船舶電子電氣工程專業(yè)SIPOC分析和《船舶輔助機械控制系統(tǒng)》課程現(xiàn)狀分析，結(jié)合DMAIC改進模型，分別從定義（Define）、測量（Measure）、分析（Analyze）、改進（Improve）、控制（Control）五個階段將課程教學過程進行了歸納與總結(jié)，通過因果圖找出制約教學質(zhì)量提高的關鍵因素，提出分別涉及教師、學生和機制三方面的措施，以改進流程的標準化管理，為在教學環(huán)節(jié)中切實提升教學質(zhì)量提供了改革措施。

關鍵詞：課程;改革與實踐;DMAIC改進模型;六西格瑪

中圖分類號：G642? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號：1006—7973（2020）10-0069-03

基于STCW公約馬尼拉修正案的要求，結(jié)合國內(nèi)航海教育的現(xiàn)狀，船舶電子電氣工程專業(yè)教育的主要任務，是培養(yǎng)有能力勝任海洋船舶工作的電子電氣技術人才。作為一個開設時間較短的專業(yè)，有必要進行相關課程教學模式研究，讓學生理論知識與實踐能力全面發(fā)展。《船舶輔助機械控制系統(tǒng)》課程是船舶電子電氣工程專業(yè)教學中必不可少的一個重要環(huán)節(jié)，可以培養(yǎng)學生在船舶輔助機械的控制方面，擁有較強的實際動手操作能力和理論聯(lián)系實際的綜合分析能力。目前教學實踐中存在一些制約課程發(fā)展的因素，因此有必要探索構(gòu)筑高效的控制體系[1]，從而建立維持和改進績效的評估標準與方法，確保對整個教學流程的持續(xù)評估、檢查和更新。

1 《船舶輔助機械控制系統(tǒng)》課程分析

1.1 課程現(xiàn)狀分析

根據(jù)海員適任考試大綱的要求，通過《船舶輔助機械控制系統(tǒng)》課程的學習，學生應能掌握自動控制的基本知識，理解反饋控制系統(tǒng)、調(diào)節(jié)器基本作用規(guī)律，理解船舶輔助機械控制系統(tǒng)的組成、工作原理、管理技能及故障排除的方法，其中特別需要掌握燃油供油單元控制系統(tǒng)、輔鍋爐自動控制系統(tǒng)、分油機控制系統(tǒng)、伙食冷庫系統(tǒng)和船舶中央空調(diào)系統(tǒng)等的組成、工作原理。

然而，在目前《船舶輔助機械控制系統(tǒng)》課程教學過程中，筆者發(fā)現(xiàn)了教學過程中一些現(xiàn)象：

（1）學生的學習態(tài)度和認知方面。有些學生認為大學課程比較簡單，學習態(tài)度不夠端正，特別是《船舶輔助機械控制系統(tǒng)》這類的專業(yè)課程學習中，沒有進行課前預習和課后復習，對于“分油機自動控制系統(tǒng)”和“鍋爐自動控制系統(tǒng)”等一些綜合能力要求高的章節(jié)，無法深入地理解和掌握。不少學生只是為了應付偏重于考察知識點的考試，寄希望于考試之前的突擊復習，導致專業(yè)知識不精和綜合分析能力缺乏。

（2）學生的專業(yè)技能培養(yǎng)方面。由于學生在課程學習過程中，專業(yè)知識掌握不扎實，在進行需要綜合分析能力的實驗或者訓練時，無法達到相應的技術要求。如與課程相關的綜合訓練實驗《常見傳感器檢查》中，需要學生在綜合實驗臺上進行熱電阻、熱電偶、鍋爐火焰?zhèn)鞲衅鳌㈦妱硬顗鹤兯推鞯臋z查與調(diào)校。四項實驗內(nèi)容分別在教學內(nèi)容的不同章節(jié)，學生如果沒有綜合掌握，難以獨立完成實驗。

（3）教師的考核指標方面。目前高校的考核機制對教師的教學效果要求不高，導致教師對教學研究和教學改革的積極性不高。雖然教師能完成教學任務，保證教學工作的正常開展，但對于教學過程的進一步優(yōu)化和改進的動力不足。

1.2 船舶電子電氣工程專業(yè)SIPOC分析

六西格瑪管理理論在管理領域應用較多，以客戶的滿意程度為中心，著眼于預防性的管理和控制[2]。根據(jù)六西格瑪管理理論，船舶電子電氣工程專業(yè)的教學過程可以用如圖1分析。航海類大學和學院是產(chǎn)品的供應者（Supplier），學校的師資和教學資源及環(huán)境是輸入量（Input） ，在校期間的學習和實踐是過程（Process），畢業(yè)的學生即輸出量（Output），接收學生的用人單位是使用者（Customer）。由圖1可以看出，學生是輸出量，目標是學有成就，參與整個教學流程。航海類大學提供學生生活和學習環(huán)境，為學生設計教學計劃，為課程配備相應的教師。教師則是教學過程（Process）的具體執(zhí)行者，為課堂教學做充分準備，參與教學的具體過程。教學效果從學生的知識運用能力及自主學習能力方面體現(xiàn)出來，從而達到用人單位的需求[3]。

通過上面的類比分析可見，六西格瑪改進方法的DMAIC模型可以實施于教學管理中，從而利用教學過程的改進機會，實現(xiàn)教學改革效[4]。

2 DMAIC改進模型在課程中的應用

為了充分利用DMAIC過程改進方法，提高學生的綜合學習能力，針對目前船舶電子電氣工程專業(yè)《船舶輔助機械控制系統(tǒng)》課程的特點，將6西格瑪改進項目的定義、測量、分析、改進、控制五個階段的主要工作整理如圖2所示。

2.1 定義階段

根據(jù)圖1船舶電子電氣工程專業(yè)六西格瑪管理SIPOC圖可知，《船舶輔助機械控制系統(tǒng)》課程管理階段，作用在于為保證教學質(zhì)量提供前提條件;教學過程階段屬于實時控制，真正直接作用于提升教學質(zhì)量的階段，是過程管理的關鍵;課程考試和總結(jié)是檢驗教學質(zhì)量的管理階段，屬于終結(jié)控制[5]。由此可以將《船舶輔助機械控制系統(tǒng)》課程的SIPOC流程簡化為圖3。

由圖3可見，首先應確定學生要掌握的知識、技能和素質(zhì)，然后分析測量學生目前所具有的水平，求出期望值與測量值之間的偏差[6]。分析以下幾個問題：哪些知識不足;哪些技能欠缺;素質(zhì)有沒有達到要求[7] 。之后，根據(jù)學生需求完善教學過程。

2.2 測量階段

為了多角度地分析《船舶輔助機械控制系統(tǒng)》課程的現(xiàn)狀，發(fā)現(xiàn)其中存在的問題，以2016-2017學年度課程的統(tǒng)計表為例，分析學生的現(xiàn)狀，以便于找出需要解決問題的重點。

從表1可以看出在課程的平時學習中，總出勤率、作業(yè)完成率和實驗完成率，都在4σ至5σ水平左右，部分指標能夠達到6σ。但平時課程中的提問正確率偏低，基本只達到2σ至3σ水平，存在嚴重的缺陷，說明學生對知識的理解不夠深入。作為課程最終的考核，學生的考試通過率只達到3σ至4σ水平左右，說明學生的知識掌握程度不高，間接地反映出有不利的影響因素對教學質(zhì)量產(chǎn)生了負向貢獻。

2.3 分析階段

完成《船舶輔助機械控制系統(tǒng)》課程的數(shù)據(jù)統(tǒng)計后，本文利用因果圖找出影響當前績效的部分相關原因[8]，如圖4所示，以找出學生較低的考試通過率與各種因素的關系。從出勤和作業(yè)、課堂教學、課后學習及期末復習四個方面，根據(jù)因果圖找出了影響學生考試通過率的典型因素。如未通過期末考試的同學曾出現(xiàn)過多次曠課、抄襲作業(yè)的現(xiàn)象。船電1412班的通過率較高，與同學們課堂積極回答提問，大部分同學課后復習效果明顯正相關。復習階段因船電1413班和1414班同學進行船舶教學實習，未能在校復習，其通過率偏低。

2.4 改進階段

本階段通過課程教學質(zhì)量因果圖的分析，圍繞本課程教學質(zhì)量的過程管理，在課程管理、教師管理、制度管理等多個環(huán)節(jié)提出了相應的改進措施，體現(xiàn)在如下幾個方面。

2.4.1教學團隊方面

《船舶輔助機械控制系統(tǒng)》課程，前序的教學內(nèi)容涉及專業(yè)基礎課《單片機原理與應用》、《PLC原理與應用》、《自動控制理論》和專業(yè)必修課《船舶輔機》、《船舶柴油機》。船舶電氣及自動化教研室教學內(nèi)容相似的五位專業(yè)教師組成的教學團隊工作，團隊人員有兩位教授、一位副教授和兩位講師。同時，邀請了其他教研室的教師作為教學顧問。

2.4.2學生管理方面

在課程教學中，教師安排了學習小組，以宿舍為單位的幾位同學組成，推選組長、制訂內(nèi)部紀律。如，2015級船舶電子電氣專業(yè)的教學指導中，以船電1512班為試驗，將學生組成學習小組，建立網(wǎng)絡即時通訊的微信群和QQ群，借用群信息和郵件，形成聯(lián)系緊密的學習團隊。通過這種學習小組，一方面不同類型的小組成員可以優(yōu)勢互補、相互督促，另外通過小組的集體努力，可以完成一些個人無法完成的課程設計。如船電1411班的幾位同學通過課程學習后，以學習小組的合作形式，申報了福建省大學生創(chuàng)新性實驗計劃項目《船舶艙內(nèi)運動物體自身定位裝置的研究》，并在此基礎上，設計了《船舶精準掃艙多功能機器人》項目參加“挑戰(zhàn)杯”大學生課外學術科技作品競賽。

2.4.3教學過程管理和成績評定機制

為了在《船舶輔助機械控制系統(tǒng)》教學過程中全面評估學生的表現(xiàn)，本課程逐漸采用云課堂的形式 [9]。一方面，課程利用“課堂派”APP，將課前預習、課堂教學、課后復習三個階段的學習任務下發(fā)給學生，學生可以直接在手機APP上隨時進行任務。另一方面，將教學各階段考勤、作業(yè)情況、同學的評價作為課程成績評定參考值。此外，學生在學習客戶端能及時給任課教師進行教學內(nèi)容和情況的反饋，可便于教學過程的評估。

需要注意的是，本階段的改進方法主要是流程再造，如果改進措施沒有效果，必須重新進行績效評估和原因分析。因此一般來說，至少需要經(jīng)過兩次及以上的完整教學過程，且有比較顯著的效果時，才能進入控制階段。

2.5 控制階段

經(jīng)過2014級和2015級學生《船舶輔助機械控制系統(tǒng)》課程改進后，教學效果得到提高，通過控制階段進行編程制定和標準化。

首先，對《船舶輔助機械控制系統(tǒng)》課程過程進行更新和修正，課程負責人更新文件管理記錄，保證教學績效長期持續(xù)的較高水準。其次，在課程教學中，應規(guī)定標準工作程序，依托教研室的相關教師建立過程監(jiān)督體系，以避免在實際教學過程中產(chǎn)生偏差和不到位。最后，因為課程需要圍繞航海教育的培養(yǎng)目標，需要把教學反饋意見、學習需求、課程設計、課堂教學和日常實踐等納入到航海教育質(zhì)量體系中。

《船舶輔助機械控制系統(tǒng)》課程的改進可能需要多次按照DMAIC模型進行改進，才能達到持續(xù)改進的效果。船舶電子電氣工程專業(yè)自2010級開始開設《船舶輔助機械控制系統(tǒng)》課程，至今2017-2018學年結(jié)束，已有6個年級的學生完成此門課程并取得了較好的教學效果，說明DMAIC模型對此課程的改革實踐有很大的幫助。

3 結(jié)論

本文以《船舶輔助機械控制系統(tǒng)》課程教學為例，按六西格瑪?shù)墓芾矸椒ㄖ械腄MAIC改進模型，從定義、測量、分析、改進、控制五個階段出發(fā)，構(gòu)筑了一個高效的教學管理的控制體系，并建立了學生學習績效的評估標準與方法，將其應用于船舶電子電氣工程專業(yè)2014級至2015級的教學實踐中，完成了6個年段的持續(xù)評估、檢查和更新，較為明顯地提升了教學質(zhì)量，也更利于學校培養(yǎng)出適應IMO公約要求的優(yōu)秀畢業(yè)生。

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基金項目：中國交通教育研究會教育科學研究項目（編號：交教研1802-117），集美大學教育教學改革研究項目（編號：JY18028）;