围绕系统能力培养的工业工程专业本科教学模式研究

摘要：《中国制造2025》对目前尚处于工业2.0、工业3.0阶段的中国制造业提出了立足于系统化、集成化、数字化的“智能制造”的发展目标，新时期下的工业工程专业必将更加注重对学生的系统规划、系统设计和创新能力的培养。济南大学工业工程专业通过在课程体系设置、实践体系设置以及教学过程中设置不同的实践实验环节，强化学生进行“系统性”的理解，以实现对学生“系统能力”的培养。

关键词：教学模式；系统能力；工业工程

中图分类号：G642.0；G482 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2017）51-0225-03

工业工程（Industry Engineering，IE）以系统工程为原理，以运筹学等数学知识为理论基础，以现代信息技术为工具，对制造业等企业或组织中的实际工程与管理问题进行定量的系统的分析、优化与设计[1]，通过科学、合理地组织生产要素，实现整体系统的性能、生产率和效益达到最优化。这除了要求工业工程专业的毕业生必须掌握扎实的机械设计制造基础、工业工程技术、计算机应用技术，精通制造系统生产、运营机制及逻辑关系，还必须具有系统的观念和创新的思维。尤其是随着《中国制造2025》对目前尚处于工业2.0、工业3.0阶段的中国制造业提出了立足于系统化、集成化、数字化的“智能制造”的发展目标，新时期下的工业工程专业必将更加注重对学生的系统规划、系统设计和创新能力的培养[2]。

济南大学工业工程专业一直注重和强调对学生系统规划能力的培养。系统能力的培养不可能通过某一门课或某一项训练来实现，它必须贯穿在课程体系设置、实践体系设置以及向学生传授知识的教学过程中，在学生培养的各个环节设计了学生对“系统性”“整体性”的理解和灌输，以实现对学生“系统思维”的培养[3]。

一、课程体系的系统性设置

课程体系是指同一专业不同课程门类按照门类顺序排列，是教学内容和进程的总和，课程门类排列顺序决定了学生通过学习将获得怎样的知识结构，它是培养目标的具体化和依托。工业工程专业必须融合工程、管理、信息等学科，是一门典型的綜合型、交叉型边缘学科。济南大学工业工程因为面向制造业，其课程体系主要包括机械、管理、信息等基础课程和工业工程专业课程。不同学科的思维与学习方法的差异，势必要求将注重严密、精确、严格的机械学科与侧重宏观、综合、归纳的管理学科以及强调应用的信息技术和工业工程课程进行有机的协调与衔接，并在课程体系设置中体现专业培养的系统性和整体性。

济南大学工业工程专业的课程体系将所有的课程按照学科设置分支，每条分支再按课程性质进行分层，形成了建立在人文、数理化等通识教育为基础，以学科分支为公共纵向通道，以课程性质为楼板的多维塔楼式课程体系，并通过设置各课程实践环节中的横向与纵向联系，使整个课程要素形成有机的系统，最终为专业课程设计和毕业设计服务，如图1所示。

二、实践体系的系统性设置

传统的IE人才培养方案中，实践教学体系的设置，仅仅是相互独立的，简单的单项实践活动，学生只是在老师的指导下完成一个个机械的实践环节，并没有真正起到连接理论与实践、强化专业思维、提高创新、动手能力的作用，更体现不出学生素质、思维方式上的高度融合。为了体现工业工程学科特点，强化IE专业的课程和知识体系，济南大学工业工程专业运用系统原理，设计了一整套既相对独立，又密切相关，能覆盖各门专业课程和知识领域的、多种形式的实践教学体系，以“从系统的角度解决生产实际问题”为主线将整个实践教学环节贯穿到底，自底向上构建了基础实验系统、综合应用实验系统、专题设计实验系统三大系统一条主线的完整的实践教学体系，如图2所示。这个实践体系主要分为三大内容：课内实验教学系统、综合实习系统和综合设计系统。课内实验教学环节和综合实习环节相互依存，共同为包括基础课程设计、专业课程设计和毕业设计的综合设计系统的顺利进行提供基础保证。

课内实验教学系统包括自底向上的三大基础实验系统：基础实验系统、综合应用系统和专题设计系统。作为第一层，基础实验系统将完成对人机关系、基础技能的学习和训练（如通过实验获取人体数据及应用于产品设计方法，掌握作业方法优化及测时技能），为第二、第三层次的实验提供技能储备和数据支持；第二层综合应用系统则在基础实验的基础上，将基础技能和基础数据综合起来应用于解决一个实际的问题点（如拿到人体数据后，要求学生设计电脑主机装配流水线线体或工作空间的物理设计），并继续将实验数据进行处理和储备，用于第三层专题设计系统中；专题设计实验系统，则利用前两层获取的技能和数据，对一个具体的生产系统进行完整的方案设计（如要求学生根据前两层的实验数据给出电脑主机装配车间的设计方案）。

基础课程设计和专业课程设计作为两个综合实践环节，也采用了一条主线贯穿技能的方式设置。通过一张减速器的装配图开始，在基础课程设计中将产品结构、加工（装配）工艺、设备选型、市场预测、PQRST分析等课程的内容有机的融合在一起。专业课程设计则在基础课程设计的基础上，继续进行生产计划、质量管理、设施规划、产线设计与平衡等更细致内容的学习与设计，从而将相关专业课程再次有机的融合在一起。学生在这种层层递进、相互串联的实验及实践系统中逐渐形成了对专业技能获取并应用的系统观念。

三、统领课程设置

体系设置的再有系统性，理论教学和实验项目，仍然不得不离散进行。如果学生不能主动的加以吸收、理解和归纳，理论课程与理论课程之间、实践环节与实践环节之间、理论课程与实践环节之间设置的有机联系，仍然难以被学生发掘。为了强化学生对专业“系统性”的认知，还必须在教学过程中采用更直观更感性的手段迫使学生去主动发掘，从而自建系统观念。济南大学工业工程专业在课程体系中设置了两门“统领”课程。一门是《专业导论》课，设置在第三学期，一门是《ERP原理及应用》，设置在第六学期。《专业导论》课是专业基础课中的第一门，将设置“纸飞机生产实训”环节，全班学生分组创建企业。该实训假定不存在外部竞争环境，企业自主决定生产数量，自主安排生产方式和岗位设置，并在交货期结束时进行成本和利润的核算。最后各组将投标额、合格品数量、不合格品数量及收益情况汇总到一个表格中进行比较，各厂长汇报生产组织情况。老师则在三轮生产结束后，进行问题和亮点总结，指出出现了什么问题，可以采用什么方法解决，这个方法可以在哪门课程中学到。从而从一个实践环节辐射到整个专业基础课程及部分方向课程，使学生形成在解决企业内因过程中，怎样获取和应用基础技能的主观意识。

《ERP原理及應用》是专业方向课中的最后一门，将设置“ERP沙盘模拟”环节。借鉴ERP沙盘模拟创业竞赛的形式，仍然由上述企业参加，自行进行岗位分配。该模拟环节假定企业内因也就是生产环节基础数据可控，只需要考虑外部竞争环境，制定运营决策。模拟结束后将决策序列和盈利结果汇总到一个表格中进行比较，CEO汇报决策过程。老师则在最后进行问题和亮点总结，指出出现了什么问题，可以采取什么方法解决，这个方法是在哪门课程中学到的，从而把部分专业基础课程及全部方向课程拉到一起，使学生形成在解决企业外部竞争过程中，怎样获取和应用决策技能的主观意识，并培养学生的创新创业意识和能力[4]。

通过两门统领课和两个实践环节，学生在“输”与“赢”的过程中体会到，生产系统的构建与运营，单纯考虑企业内因或者单纯考虑外部竞争环境都是不可行的，必须精通整个企业生产及服务系统的运营机制及逻辑关系，掌握理顺内因的基础技能和对外因的决策技能，用完整的“大脑”去规划、设计和组织企业运营过程，才能使企业得以生存和发展。

四、结论

工业工程专业作为实现生产及服务系统的规划者、设计者和变革者，具有强大的“系统思维”能力至关重要。而思维能力和思维方式的训练，单纯的通过传统的“教”、“学”过程是很难实现的。济南大学工业工程专业通过课程体系设置、实践体系设置，在教学过程中对授课内容、实践内容遵循自底向上逐步推进的“拉入式”配置，并以“统领课程”强化体系内各环节的网络关系，从而使学生不仅学到了解决生产实际中具体问题的技能，更培养了学生在分析问题和解决问题时的系统思维方式，使学生初步具备了对复杂系统进行规划、设计和创新的能力。

参考文献：

[1]罗振璧，朱立强.工业工程导论[M].北京：机械工业出版社，2004.

[2]江志斌.论新时期工业工程学科发展[J].工业工程与管理，2015，（2）：1-7.

[3][4]赵秀霞，吕杰.人机工程实验室建设[J].中国现代教育装备，2010，（1）：133-134.

[4]王贤芳，孟克.论高校创新创业教育体系之重构[J].教育教学论坛，2011，（10）：118-120.

Abstract：China manufacturing has put forward the development goal of "Intelligent Manufacturing" based on systematic，integrated and digital，which is still in the industrial 2.0 or 3.0 stage. Industrial Engineering specialty in the new period will pay more attention to the cultivation of students' system planning，system design and innovative ability. Industrial Engineering major of Jinan university sets different experimental links in the course of curriculum system setting，practical system setting and teaching process to strengthen the understanding of "systematicness" of students，and to realize the cultivation of students " systematic thinking ".

Key words：teaching mode；system capability；Industrial Engineering