基于统一对象的工业工程专业实践教学研究

徐建萍

(贵州大学管理学院,贵州 贵阳550025)

工业工程专业是典型的多学科交叉综合性专业,工业工程专业对学生素质培养的要求不仅针对专业基础知识,还注重批判性和创造性思维以及实践能力的提升,在工业工程实践中实现认知方式的真正改进和发展,因此实践教学对实现专业培养目标,提高人才素质,具有十分重要的意义。

1 工业工程专业实践教学现状

目前国内有200多所高等院校开设了工业工程专业,工业工程与其他工程学科相比,其数学模型化和定量化还比较弱,因而更注重实践、经验和技巧培养。

工业工程的教学实践活动主要分为两大类：一类是课程实验,大多是预先设计好的验证型、认识型实验,要求学生基于相关理论来学习和掌握仪器设备或方法技能的练习;另一类实践是需要客观地依照生产实际现场要求来进行活动。各实践环节与课程相关联,由不同的教师来安排和指导,各自采用不同的问题模型(不同产品对象/不同的生产系统),使得不同实践环节难以进行整体协调,不同课程的知识难以相互渗透,学生在前阶段获得的实践认识不能在后续实践过程中得到巩固和复现。

2 基于学科知识体系的工业工程实践教学体系

现代工业工程学科具有交叉性、系统性、创新性和工程实践性等特点,周跃进等构建了包括公共基础、专业公共基础、专业基础和专业课程与应用方向的IE学科体系。齐二石等认为工业工程的技术体系包括三大类,社会学、经济学、管理学、工程学和系统科学是其理论基础,工程技术、信息技术是其支撑技术。结合工业工程学科知识体系和核心实践教学模块,从系统性实践应用问题出发,将各实验/实践模块进行关联,构建IE实践教学体系,如图1所示。

图1 基于工业工程知识体系的实践教学体系

以工业工程学科知识体系为基础,将实践教学划分为三个层次：基础性课程实验、综合实践/课程设计和开放性问题训练。基础性课程实验是配合相应课程教学过程中开设的验证性实验或基本方法使用练习,主要涵盖基础工业工程、人机工程、机械设计及制造、物流工程、生产计划与控制等多门课程;综合实践与课程设计环节是以解决局部系统设计问题为目的的综合性实践教学,将采用基础性课程实验中的多种方法进行系统设计与优化,结合统一对象将各层次的实验和实践内容进行延伸。

3 面向统一对象的实践教学设计

3.1 实践教学环节统一对象的选择

文献设计了游行彩车模型作为实践教学应用对象,在产品功能与加工复杂程度、零部件数量、加工及装配工具、材料成本等方面满足教学实践条件要求。以游行彩车模型作为实验对象,可以涉及包括机械设计与制造、基础工业工程、物流工程、生产计划与控制等多门课程的基础实验;进一步将单一产品的游行彩车模型扩展为系列产品,可以开展针对该产品系列的生产系统设计与运行方面的综合性实践研究。

实践教学中采用统一对象,可以将工业工程各阶段的实验与实践围绕统一对象进行规划,系统化地搭建实践平台,实现专业知识和方法在实践过程中的逐步综合与提升,提高不同实践环节之间的关联性和延续性。作为实践教学,统一对象模型的选择主要考虑以下因素：(1)机构结构较简单,零件种类不超过50个,装配工序易于拆分,使用一般工具可进行装配;(2)机构有相关联的机械原理理论,功能特征明确;(3)机构既适合小批量装配生产,也能采用装配线生产。

3.2 统一对象的实验/实践要素分析

本文以涡轮开关驱动装置和游行彩车模型为例,分析统一对象与实验/实践内容相关联的实践要素,由此将工业工程的课程实验(设计)和综合实践环节与统一对象的实践要素建立关联,如图2所示。机械设计和机械制造类课程的实验/实践可围绕涡轮蜗杆驱动装置的传动机构设计和产品装配工艺规划开展;《基础工业工程》课程针对该机构的装配工艺过程安排工作研究实验;《生产计划与控制》课程针对开关驱动装置进行产品结构分析、装配线生产实验及装配线平衡分析;《物流工程》课程对该装置装配车间进行设施及物流规划设计。以课程实践为基础,开展生产/服务系统的仿真设计以及“工业工程综合课程设计”等综合训练。针对游行彩车模型,可规划的实践内容包括产品加工装配、工作研究、工程经济分析、装配工位规划、生产系统系统仿真等。

图2 基于统一实践对象的工业工程实践路线图

统一对象的实验/实践要素分析从整个专业学科知识体系的角度明确了所采用实践对象对专业实验/实践内容的支撑程度,不同的实践对象在实践教学体系的应用存在差异。采用统一对象实践教学模型奠定了工业工程实践教学体系中各实践活动共同的研究或问题情境,不同的课程在相同的问题情境下分阶段地去分析和解决同一系统问题下的不同分支(局部领域应用),然后综合性地解决整体系统设计和运行问题,实现从基础实践到专业实践的过渡和衔接。

4 总结

立足工业工程,从局部到整体主动思考能够系统性解决生产/服务系统实际问题的方法,将学科知识体系中课程之间的关联性在实践过程中围绕统一对象进行实验设计,为学生提供延续性的实践经验和应用情景,提高实践教学活动的效果,增强实践教学内容的开放性,有助于学生实践能力和综合素质的培养。

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