研究导向型教学设计及应用

周俊 高玮玮 张爱华 周丰

摘 要 在介绍《生产系统建模与仿真》（Modeling and Simulation of Production System）课程特点及教学存在的问题基础上，提出研究导向型课程教学的设计方法及应用探讨。

关键词 研究导向型教学 《生产系统建模与仿真》

为进一步深化高等教育教学改革，提高人才培养的质量，依据国家中长期教育改革和发展规划纲要有关教育教学改革的要求，高等教育要致力于研究和解决创新人才培养。研究导向型教学是对社会需求创新型人才培养的响应，也是深化高等教育改革的必要举措。

研究导向型是"以学生为中心"的新型教学模式，需要培养学生从以知识为主的学习向以方法为主的学习转变，激发大学生学习兴趣，实现从被动学习向主动学习的转变;从维持性学习向创新性学习转变。

1《生产系统建模与仿真》课程特点

《生产系统的建模与仿真》是以生产系统为对象，对系统建模与仿真的基本原理和技术方法进行系统、全面的介绍，其主要内容包括系统建模与仿真基本原理、常用方法及仿真步骤等。它是从系统的角度阐述离散事件建模与仿真技术在企业生产中的应用。

本课程的教学具有以下特点：（1）较强的理论化和知识的体系化;（2）涉及多个学科，知识面要求广;（3）强调理论与实际相结合，较强的实践性和应用性。

2《生产系统建模与仿真》课堂教学存在的问题

系统建模的理论知识如排队论、库存轮、层次分析法、Petri网建模理论、马尔科夫过程等;仿真知识如随机变量和随机分布、随机数的生成方法、随机数发生器的检验;随机变量的生成原理;仿真程序调度策略和时钟推进机制等。通过多年的教学，了解到学生在学习中存在以下问题：

（1）课程理论部分抽象公式多而复杂，涉及如《概率论与数理统计》、《生产运营管理》、《机械制造工艺》等知识。学生在学习中容易迷失，从而失去对本课程的兴趣。

（2）课程内容设置不合理，部分知识如排队理论、库存理论和《运筹学》内容相同。而企业中广泛应用的如车间调度、上下料、车间布局等需要讲解。

（3）先进的建模理论知识欠缺。如神经网络、遗传算法等智能建模技术没有涉及。

3《生产系统建模与仿真》课程研究导向型教学应用

生产系统建模与仿真的运用，对企业在国内外市场竞争力和创新力，企业提高生产率、生产系统综合效率，和可持续发展有很大作用。因此这门课的学习是培养学生创造性思维的良好途径。根据该课程特点及其在生产实践中的重要地位，教学过程中教师应遵循学生的认识规律，积极推进教学模式和教学方法改革，培养学生探索问题及创新能力。

3.1以学生为中心育人环境的构建

传统的教学方式变以知识传授为目的灌输式课堂教学，学生学习缺乏积极性，创新能力不足。据有关研究表明，利用可穿戴式传感器来监测学生整周大脑的活跃状况，发现在传统讲授式课堂上学生的大脑最不活跃，而在做实验、考试、自主学习、课外实践时大脑更活跃。课堂改革势在必行，丰富教学资源首当其中。

精心准备教学资源，不仅要组织好课堂教学内容，加强师生互动环节，使学生积极参与教学;更要充分利用网络环境，上传学习内容，并以教学重点和难点制作微课或动画视频更接近实际课堂教学，也方便学生课后自主预习和学习，努力营造以学生为中心的育人环境。

3.2研究导向型教学方法的设计

课程教学内容在讲解时增添前沿性话题。不仅要把自身的科研活动及成果融入教学中，还需关注学科发展的最前沿问题，激发学生学习积极性和求知欲。随着生产制造技术的快速发展，生产制造模式正不断变化，快速响应市场要求和缩短生产周期已成为制造业当务之急。生产线建模与仿真是实现这一目标的重要手段。

目前生产系统建模的研究国内外已有的众多成果。生产线建模如引入典型的方法有Petri网、集成化计算机辅助制造的定义方法（IDEF，Integrated Computer Aided Manufacturing Definition Method）、面向对象、排队论、极大代数、扰动分析、事件驱动过程链（EPC，Event-Driven Process Chain）等。生产系统仿真介绍以实际生产制造企业为例，針对多个优化目的，设置生产系统的参数，然后对仿真结果进行分析和对比，提出优化策略。

课堂教学中多处采用讨论法，将教学内容分成部分专题，学生组建小组课前准备、课堂讨论，进行合作学习，让学生都能参与到教学中。通过开展课堂讨论，培养思维表达能力，激发学习兴趣，共同完成教学目标。

如“马尔可夫过程”、“Petri网建模理论”等建模方法教学过程中，采取课内外培养模式，让学生运用这些方法解决科学问题，取得良好效果。

3.3评价考核方式的改革

采取多元化的考核方式，不再是期末考试定成绩，更加关注学生在学习过程中的成长，如注重平时表现，不定期小组课题汇报，现场提问，老师评定成绩。注重小论文中是否有创新思维;考核小组成员合作精神的发挥，团队完成任务的协调一致性等，督促学生全面发展。

4结语

研究导向型教学是对传统教学的挑战，学生从被动学习到研究性学习的转变，提高了学生自主学习能力和培养创新、探究的精神。同时需要学校尽可能提供一定的教学环境，满足学生线上线下与老师的互动、交流，真正形成研究性课堂氛围。

参考文献

[1] 周俊等.《生产系统的建模与仿真》的教学方法探讨[J].新教育论坛，2018（186）.

[2] 张秀红等.以学生为中心的课堂教学改革有效推进的思考[J].农产品加工，2019（489）.

[3] 张清玉.会计学专业研究导向型教学应用实践探讨[J].教育教学论坛，2019（52）.