《質(zhì)量與可靠性工程》三維一體教學(xué)模式研究

阮淵鵬 丁祥海 陶俐言

（杭州電子科技大學(xué)管理學(xué)院 浙江·杭州 310018）

1 課程現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題

黨的十八大以來(lái)，以習(xí)近平同志為核心的黨中央放眼未來(lái)、順應(yīng)大勢(shì)，作出建設(shè)數(shù)字中國(guó)的戰(zhàn)略決策。當(dāng)前社會(huì)，各級(jí)政府在積極進(jìn)行數(shù)字化轉(zhuǎn)型與服務(wù)，各類企業(yè)也在進(jìn)行數(shù)字化改革與實(shí)踐，而教育卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)的落后于現(xiàn)實(shí)的步伐。據(jù)相關(guān)調(diào)查顯示，2025年我國(guó)涉及數(shù)字化工程建設(shè)和數(shù)字化工程管理的人才缺口將達(dá)到500多萬(wàn)，專業(yè)人才的穩(wěn)定供給是實(shí)現(xiàn)數(shù)字中國(guó)發(fā)展戰(zhàn)略目標(biāo)的基礎(chǔ)與保障。為滿足數(shù)字經(jīng)濟(jì)時(shí)代的人才需求，杭州電子科技大學(xué)大學(xué)工業(yè)工程專業(yè)設(shè)立“數(shù)字化工程管理”方向，專業(yè)定位及培養(yǎng)體系都在向“數(shù)字化”方向轉(zhuǎn)型。“數(shù)字化工程管理”強(qiáng)調(diào)以數(shù)據(jù)分析為術(shù)，術(shù)精方能技巧，深入把握數(shù)字化工程要義，以數(shù)據(jù)思維解決實(shí)際問(wèn)題，突出由數(shù)據(jù)到信息到運(yùn)營(yíng)的全過(guò)程智慧管理。

《質(zhì)量與可靠性工程》作為工業(yè)工程專業(yè)核心專業(yè)課之一，以全面質(zhì)量管理為主線，系統(tǒng)地介紹了質(zhì)量與可靠性工程的基本理論和方法。從工業(yè)工程的學(xué)科性質(zhì)及該課程對(duì)應(yīng)的內(nèi)容不難看出，該課程具有很強(qiáng)的實(shí)踐性，不僅要求學(xué)生掌握基本理論知識(shí)，更需要學(xué)生能夠熟練運(yùn)用相關(guān)理論知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題。現(xiàn)有的“課堂理論知識(shí)灌輸+課后知識(shí)性問(wèn)答作業(yè)+課終閉卷考試”的課程模式，主要以圍繞教材進(jìn)行課堂講授的方式對(duì)學(xué)生進(jìn)行培養(yǎng)。該模式不能充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，也限制了學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題能力的培養(yǎng)。

為達(dá)到工業(yè)工程專業(yè)“數(shù)字化工程管理應(yīng)用創(chuàng)新型復(fù)合人才”的培養(yǎng)目標(biāo)，本文擬基于上述問(wèn)題對(duì)《質(zhì)量與可靠性工程》進(jìn)行課程模式改革，使學(xué)生能在學(xué)完該課程時(shí)具備如下能力：在生產(chǎn)和生活中，能從數(shù)據(jù)入手，發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題，使用相關(guān)理論與方法去分析問(wèn)題、構(gòu)思解決方案，并能對(duì)方案進(jìn)行優(yōu)化和實(shí)施。

2 課程改革研究現(xiàn)狀

針對(duì)質(zhì)量與可靠性工程相關(guān)課程的模式改革問(wèn)題，相關(guān)學(xué)者從不同方面入手，提出了許多教學(xué)改革方案。

2.1 教學(xué)方式與方法的改革

孟麗麗等認(rèn)為，采用啟發(fā)式教學(xué)和案例教學(xué)相結(jié)合的新型教學(xué)方法及傳統(tǒng)教學(xué)手段和現(xiàn)代教學(xué)技術(shù)相結(jié)合的教學(xué)方式不僅能調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性和學(xué)習(xí)興趣，同時(shí)也能培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維。汪建均等提出，可針對(duì)不同層次（本科、碩士、博士）的學(xué)生，設(shè)定質(zhì)量管理與質(zhì)量工程課程群的多元化教學(xué)目標(biāo)，并采用案例教學(xué)與研究性教學(xué)相結(jié)合的立體化教學(xué)方式進(jìn)行教學(xué)。慕光宇等使用了現(xiàn)場(chǎng)式教學(xué)、團(tuán)隊(duì)式學(xué)習(xí)等教學(xué)方法，并要求學(xué)生課外瀏覽查閱一些知名企業(yè)和質(zhì)量管理的相關(guān)網(wǎng)站，加深對(duì)課程重要性的認(rèn)識(shí)。

2.2 教學(xué)內(nèi)容的改革

孫亞菲等認(rèn)為課程與教學(xué)體系可圍繞職業(yè)工作崗位所要求的知識(shí)、技能和能力進(jìn)行組織。其質(zhì)量管理課程對(duì)應(yīng)的教學(xué)內(nèi)容以質(zhì)量管理體系建設(shè)實(shí)踐為主線，體現(xiàn)了民航各企事業(yè)單位對(duì)質(zhì)量安全管理人才的需求。李展儒在設(shè)計(jì)質(zhì)量管理課程教學(xué)內(nèi)容時(shí)，結(jié)合了目前高校創(chuàng)業(yè)案例課程以及“大創(chuàng)計(jì)劃”項(xiàng)目，考慮運(yùn)用全面質(zhì)量管理理論與方法提高大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的素養(yǎng)以及能力。趙洪寶認(rèn)為，制造業(yè)和服務(wù)業(yè)領(lǐng)域的新理念、新思想、新方法和新技術(shù)層出不窮，課程內(nèi)容也應(yīng)該與時(shí)俱進(jìn)、不斷更新。

2.3 實(shí)踐環(huán)節(jié)的改革

范國(guó)鋒等以質(zhì)量工程與管理課程教學(xué)改革過(guò)程為例，從學(xué)生參與的角度出發(fā)，通過(guò)改革考核方式及采用翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)方式，加強(qiáng)了學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。為提升學(xué)生實(shí)踐能力，陸紅佳等采用影像放映，角色扮演，情景模擬等方法模擬現(xiàn)實(shí)企業(yè)活動(dòng)，組織學(xué)生去一些大型食品企業(yè)進(jìn)行實(shí)地考察。慕光宇等認(rèn)為質(zhì)量管理課程需增加實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)，豐富實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，指導(dǎo)學(xué)生操作和使用常用的檢驗(yàn)工具和儀器設(shè)備，引入質(zhì)量統(tǒng)計(jì)教學(xué)軟件。

2.4 考核方式的改革

郝紅軍等運(yùn)用 QFD方法對(duì)質(zhì)量管理專業(yè)課程考核方案進(jìn)行頂層設(shè)計(jì)研究，將其職業(yè)需求特性轉(zhuǎn)化為人才培養(yǎng)考核目標(biāo)。該考核方案包括知識(shí)體系學(xué)習(xí)、專業(yè)技能訓(xùn)練單項(xiàng)和綜合考核等多種形式。李群霞等認(rèn)為考試內(nèi)容應(yīng)該多樣化，對(duì)于期末考試，可以增加一些讓學(xué)生發(fā)散思維的題型，另外，對(duì)于平時(shí)成績(jī)，可增加實(shí)訓(xùn)考核，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試來(lái)考核學(xué)生對(duì)指定問(wèn)題的分析和解決能力。陸紅佳等認(rèn)為，可采用項(xiàng)目設(shè)計(jì)論文的方式增加實(shí)踐考核環(huán)節(jié)，能讓學(xué)生利用自己所學(xué)的質(zhì)量管理方面的知識(shí)，來(lái)解決實(shí)際生產(chǎn)中遇到的具體問(wèn)題。

綜合對(duì)已有文獻(xiàn)的分析，可以看出，對(duì)于質(zhì)量與可靠性工程相關(guān)課程，不同高校面臨著不同問(wèn)題，并從不同的角度進(jìn)行課程改進(jìn)。針對(duì)我校《質(zhì)量與可靠性工程》課程面臨的三點(diǎn)問(wèn)題，已有研究有一定借鑒意義。然而，與已有研究相比，我校該課程面向工業(yè)工程專業(yè)學(xué)生，具有不同的專業(yè)定位與培養(yǎng)目標(biāo)，因此，其教學(xué)模式有待進(jìn)一步的研究。

3 課程模式改革內(nèi)容及方法

3.1 主要改革內(nèi)容

基于對(duì)課程現(xiàn)狀的分析，并結(jié)合工業(yè)工程學(xué)科的發(fā)展趨勢(shì)，本文擬從下述三方面內(nèi)容對(duì)質(zhì)量與可靠性工程該門課程進(jìn)行改革：（1）教學(xué)內(nèi)容的梳理與調(diào)整；（2）教學(xué)方式的改革；（3）考核方式的改革。

3.2 具體步驟及方法

3.2.1 “理論—上機(jī)—實(shí)驗(yàn)”三維一體課程理論體系

為解決原來(lái)課程存在的各章節(jié)知識(shí)點(diǎn)分散、不成體系等問(wèn)題，筆者及教學(xué)團(tuán)隊(duì)開展了一些與該課程相關(guān)的調(diào)研工作，并結(jié)合多年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)課程知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行梳理，構(gòu)建以下模塊化課程理論體系（見圖1）。

圖1：“理論—上機(jī)—實(shí)驗(yàn)”三維一體課程理論體系

該體系將課程所涉章節(jié)分為三個(gè)模塊，即基礎(chǔ)模塊、方法模塊與應(yīng)用模塊。基礎(chǔ)模塊解釋了課程的研究對(duì)象及基本的問(wèn)題解決思路與系統(tǒng)化分析步驟。在此基礎(chǔ)上，方法模塊從問(wèn)題發(fā)現(xiàn)、問(wèn)題分析與問(wèn)題解決三個(gè)方面，羅列出了一些理論與方法。對(duì)于方法模塊涉及的章節(jié)內(nèi)容，教師將從上述三個(gè)方面來(lái)并結(jié)合一些案例講述不同理論與方法的基本原理、作用及應(yīng)用步驟。應(yīng)用模塊反映了按照系統(tǒng)化分析步驟不同理論與方法在制造業(yè)及服務(wù)業(yè)的具體應(yīng)用，該部分將基礎(chǔ)模塊與方法模塊的內(nèi)容有效串聯(lián)起來(lái)。

3.2.2 “理論—上機(jī)—實(shí)驗(yàn)”三維一體課程實(shí)踐體系

現(xiàn)代工業(yè)工程實(shí)驗(yàn)室由我校在德國(guó)弗朗恩霍夫?qū)W會(huì)工業(yè)工程與組織研究所（IAO）、斯圖加特大學(xué)人因工程與技術(shù)管理研究所的大力支持下創(chuàng)建，主要分為生產(chǎn)工程區(qū)、人因工程區(qū)、數(shù)字工程區(qū)三塊區(qū)域（見圖2）。

圖2：現(xiàn)代工業(yè)工程實(shí)驗(yàn)室

《質(zhì)量與可靠性工程》擬采用上機(jī)（數(shù)字工程區(qū)：MINITAB、DELMIA軟件應(yīng)用）與實(shí)驗(yàn)（生產(chǎn)工程區(qū)：直線型、U型裝配線質(zhì)量分析）相結(jié)合的方式開展實(shí)踐環(huán)節(jié)，構(gòu)建如圖3所示的課程實(shí)踐體系。

該實(shí)踐體系旨在培養(yǎng)學(xué)生“讓數(shù)據(jù)說(shuō)話來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題”的質(zhì)量問(wèn)題解決意識(shí)，并形成問(wèn)題系統(tǒng)化分析思維。實(shí)踐環(huán)節(jié)研究生產(chǎn)工程區(qū)產(chǎn)品（電動(dòng)螺絲刀、游藝器等）的質(zhì)量與可靠性相關(guān)問(wèn)題，要求學(xué)生依次按照如圖3所示的如下步驟開展實(shí)驗(yàn)工作：（1）產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、功能現(xiàn)狀分析；（2）產(chǎn)品裝配流程現(xiàn)狀分析；（3）質(zhì)量問(wèn)題提出；（4）質(zhì)量問(wèn)題分析；（5）質(zhì)量改進(jìn)方案提出；（6）方案運(yùn)行與控制。在實(shí)驗(yàn)工作的進(jìn)行過(guò)程中，要求學(xué)生基于測(cè)量得到的數(shù)據(jù)運(yùn)用 MINITAB軟件及 DELMIA軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理、分析與仿真，該環(huán)節(jié)屬于上機(jī)環(huán)節(jié)，將在數(shù)字工程區(qū)完成。圖3給出了各實(shí)驗(yàn)步驟對(duì)應(yīng)的可供使用的質(zhì)量方法與工具，這些方法與工具分布在各個(gè)章節(jié)，都可通過(guò)MINITAB軟件實(shí)現(xiàn)。此外，應(yīng)用DELMIA軟件亦可進(jìn)行裝配線在改進(jìn)前與改進(jìn)后的模擬仿真，實(shí)現(xiàn)裝配線在虛擬與現(xiàn)實(shí)環(huán)境中的并行分析。

圖3：“理論—上機(jī)—實(shí)驗(yàn)”三維一體課程實(shí)踐體系

3.3 “理論—上機(jī)—實(shí)驗(yàn)”三維一體課程考核體系

理論檢測(cè)主要在期末考試中體現(xiàn)，占比40%。上機(jī)及實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)占比30%，通過(guò)實(shí)踐報(bào)告的形式進(jìn)行考核。實(shí)踐環(huán)節(jié)采用分組的形式開展，主要從報(bào)告的規(guī)范性、各部分內(nèi)容質(zhì)量及答辯效果等方面對(duì)實(shí)踐環(huán)節(jié)進(jìn)行考核。答辯時(shí)，其他同學(xué)可提問(wèn)，同時(shí)對(duì)各組學(xué)習(xí)效果進(jìn)行評(píng)價(jià)，采用學(xué)生自評(píng)、學(xué)生互評(píng)、教師點(diǎn)評(píng)等方式進(jìn)行。另外，學(xué)生的平時(shí)成績(jī)占比30%，主要考察學(xué)生的出勤及課堂表現(xiàn)。具體考核方式如表1所示。

表1：學(xué)生成績(jī)考核體系表

4 結(jié)語(yǔ)

本文提出“理論—上機(jī)—實(shí)驗(yàn)”三維一體的《質(zhì)量與可靠性工程》教學(xué)模式，與現(xiàn)有課程教學(xué)模型相比，特色與創(chuàng)新之處在于：

（1）課程內(nèi)容系統(tǒng)性更強(qiáng)，便于學(xué)生綜合應(yīng)用所學(xué)知識(shí)解決制造業(yè)及服務(wù)業(yè)質(zhì)量與可靠性相關(guān)問(wèn)題；

（2）突出實(shí)踐性教學(xué)，能調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性，增強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手能力與實(shí)際問(wèn)題解決能力；

（3）強(qiáng)調(diào)MINITAB、DELMIA軟件的使用，與“數(shù)字化工程管理應(yīng)用創(chuàng)新型復(fù)合人才”的專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)相符，強(qiáng)調(diào)學(xué)生“讓數(shù)據(jù)說(shuō)話”的質(zhì)量與可靠性問(wèn)題解決意識(shí)的培養(yǎng)；

（4）考核指標(biāo)多樣化，能全面考察學(xué)生的綜合素質(zhì)與能力。