工业工程专业三层次协同递进实践教学体系优化

赵晶英，吴小东

（广东石油化工学院 机电工程学院，广东 茂名 525000）

工业工程专业本科教学的知识体系主要包括工程技术（一般涉及机械、制造、计算机、电工电子等）和系统管理、系统优化原理和方法等，其中偏自然科学、工程技术类知识的学习，必须通过实践教学才能实现较好的教学效果。工业工程专业学生的实践动手能力、创新能力和专业素养的形成，也必须以大量、有效的实践教学环节为基础[1]。所以，实践教学在工业工程专业教学中的重要性不亚于其他工科专业。

开办工业工程专业的高校，经过数年的探索与实践，都会逐步建立起自己的实践教学体系。很多学者对工业工程专业的实践教学进行了研究，周策、郭景霞、张洪亮等人研究了实验室建设[2-4]；贾涛、赵晶英、王艳亮等人研究了生产实习教学[5-7]，试图对生产实习教学进行改进，以获得更好的生产实习教学效果；熊伟、金青、陆刚等人对毕业设计的指导进行探讨[8-10]，介绍了符合自身实际的作法和经验。笔者认为，从课程实验、生产实习、毕业设计等方面进行改进，提升工业工程专业实践教学效果，只是工业工程专业实践教学研究和改革的一个方面。在已经初步建立工业工程专业实践教学体系的基础上，谋划如何对整个实践教学体系进行优化，也是非常值得关注和研究的问题，而且有可能取得覆盖范围更广、受益时间更长的改革成果，但是这方面的研究目前相对较少。本文以我校工业工程专业为例，介绍已经建立的工业工程专业实践教学体系，并提出对该体系进行优化的方案和保障措施。

1 初步建立的工业工程专业实践教学体系

我校工业工程专业从2004 年开始招生，从2009年起基本保持每年2 个班（80 人左右）的招生规模。经过几年的探索，初步建立和形成符合自身专业定位和办学条件的实践教学体系，如图1 所示。我校工业工程专业的实践教学体系包括实验及金工实习模块、课程设计模块和工程实践及训练模块。

图1 工业工程专业实践教学体系

实验及金工实习模块主要依托校内资源进行实践教学，有工程技术类课程实验、金工实习、专业主干课程实验等。其中，工程技术类课程实验又包括工程力学实验、大学物理实验、电工电子实验、计算机类课程上机等；专业主干课程实验包括基础工业工程实验、物流工程实验、人因工程实验、生产计划与控制实验等。此模块中的实验课程或实训项目与对应的理论课程相辅相成，可以让学生巩固和掌握相关课程的重要知识，培养学生的操作技能、动手能力，是培养工业工程专业学生基本工程素养的重要环节。

课程设计模块主要依托校内资源及学校周边资源进行实践教学，包括专业主干课程的课程设计和专业综合课程设计。专业主干课程的课程设计包括物流工程课程设计、质量工程课程设计、生产计划与控制课程设计、管理信息系统课程设计、生产系统建模与仿真课程设计等。课程设计模块的设置综合考虑了工业工程专业核心课程的特点及其他实验、实训课程的开设情况。通过课程设计模块的教学，学生可以巩固相应课程的主要知识，并把课程理论用于解决生产系统或服务系统的实践问题，是培养学生综合实践能力的重要环节。

工程实践及训练模块主要依托企业资源进行，包括生产实习、生产现场改善实训、创新创业训练项目、毕业设计等。此模块中的各实训环节，都要求学生综合运用专业知识解决生产实践中的实际问题，有助于培养学生解决专业领域复杂工程问题的能力，是培养学生专业创新实践能力的重要环节。

2 工业工程专业实践教学体系的优化方案

针对初步建立的上述工业工程专业实践教学体系，提出包括5 条具体优化措施的优化方案，试图打造有机联系、层层递进、全面协同的三层次协同递进实践教学体系，为工业工程专业的人才培养提供支撑。

2.1 构建实践模块内、实践模块间的递进与反馈关系

根据工业工程专业初步建立的实践教学体系，为实践模块的各实践教学环节之间及各实践模块之间的关系进行定位，促进现有实践教学体系向有机联系、彼此衔接的实践教学体系升级（见图1）。

在实验及金工实习模块中，工程技术类课程实验、金工实习、专业主干课程实验之间的关系主要是相互的信息反馈关系，即各课程实验或实习之间相互反馈信息，使得各课程实验教师或实习指导教师清楚学生已经学习和将要学习的课程实验。在课程设计模块中，从专业主干课程的课程设计到专业综合课程设计是支撑、递进关系，即物流工程课程设计、质量工程课程设计等对专业综合课程设计起支撑作用，学生在从前者到后者的过程中，在综合能力及运用专业知识广度方面呈递进和上升趋势。同时，专业综合课程设计可以为专业主干课程的课程设计提供信息反馈，为指导教师进一步改进课程设计及更好地为专业综合课程设计提供支撑反馈重要信息。类似地，在工程实践及训练模块中，生产实习、生产现场改善实训、创新创业训练项目、毕业设计之间也存在递进和信息反馈关系。

就实践模块之间的关系来讲，实验及金工实习模块与课程设计模块之间存在递进和信息反馈关系，实验及金工实习模块与工程实践及训练模块之间，以及课程设计模块与工程实践及训练模块之间也存在递进和信息反馈关系。实验及金工实习模块主要结合课程需要和金工实习需要进行实践训练，培养学生的基础实践能力，其实践训练的综合性相对较低。当然，各门课程也可根据自身的课程体系设计综合实验。在课程设计模块中，各专业主干课程的课程设计及专业综合课程设计的综合性较高，着重培养学生的综合实践能力，使学生能够综合运用较多知识点解决实际问题。以实验及金工实习模块、课程设计模块为基础，工程实践及训练模块的生产实习、生产现场改善实训、创新创业训练项目、毕业设计等都需要综合运用专业知识进行实践训练，着重培养学生的创新实践能力，其综合性最高。实验及金工实习模块—课程设计模块—工程实践及训练模块之间的支撑、递进关系可用图2 更直观地表示。

图2 各实践模块之间的支撑、递进关系

2.2 整个实践教学体系的实践能力递进式培养

从单门课程实验（或课程设计、实习）开始，就以层层相扣、逐步深入的实践能力递进式培养为目标。以基础工业工程实验为例，程序分析、作业分析、动作分析等实验是相对独立的，在此基础上开展秒表测时、预定时间标准、工作抽样等实验，然后再进行工作方法设计和优化、生产系统优化设计等实验，从而实现层层相扣、逐步深入的实践能力递进式培养。除了课程实验（或课程设计、实习）按照实践能力递进式培养的逻辑进行教学设计之外[11]，实践模块内、实践模块间也按照实践能力递进式培养的目标进行统筹与协调，从而实现整个实践教学体系的单独实践教学环节—实践模块内—实践模块间的实践能力递进式培养（见图1）。

2.3 整个实践教学体系的全面协同与有效衔接

笔者认为，如果实践教学体系内的各实践教学环节分别独立运行，对于提高实践教学体系的整体效果显然是不利的。不但各实践教学环节之间要相互协同与衔接，实践模块之间也要相互协同与衔接。除了各实践教学环节本身的教学效果，实践教学环节之间、实践模块之间的协同与衔接效果共同决定着实践教学体系的整体效果。各实践教学环节之间的协同及各实践模块之间的协同，通常会面临跨课程、跨专业、跨部门的沟通困难。工业工程专业本着一切为了学生的宗旨，计划每学年召集实践教学体系涉及的全体校内教师进行实践教学交流、研讨1 次，每学期召集工业工程专业全体教师和实验员进行实践教学交流、研讨1 次。

2.4 以工业产品及其生产系统作为实践教学的载体和背景

根据专业定位并考虑大部分工业工程专业学生毕业后到制造业就业的现实，工业工程专业在课程设置方面充分考虑学生在制造业就业的知识储备需要和发展需要，并在各实践教学环节尽量以工业产品及其生产系统作为载体和背景。特别是专业主干课程的课程实验、课程设计，以及生产实习、生产现场改善实训等主要实践教学环节，都以制造企业具体、完整的实际项目为载体和背景进行教学设计，让学生在学习期间就能了解制造企业在生产实践中的实际情况，为培养学生解决生产实践中各种实际问题的能力打下基础。

2.5 依托各实践教学环节挖掘合适素材或优秀作品参加专业竞赛

以校内外丰富、有效的实践教学资源为基础，在各实践教学环节指导教师的精心指导下，工业工程专业每年都涌现一批优秀作品或有潜力打造为优秀作品的合适素材。对于优秀作品或合适素材，在专业教师团队的进一步指导下，经过持续的改进、打磨、提高、完善，将被推荐参加校级创新创业训练计划项目及省级、区域级、国家级工业工程相关竞赛。参与专业竞赛是压力也是动力，以竞赛为平台和机遇，可以全面提升参赛学生的创新能力和学术水平，开阔学生的专业视野，增进与同行之间的交流。今后的目标是，工业工程专业的大部分学生在校期间至少可参加1 次校级创新创业训练计划项目，部分学生有参加省级、区域级、国家级工业工程相关竞赛的经历。

3 工业工程专业三层次协同递进实践教学体系的保障措施

在工业工程专业实践教学体系优化方案基础上，为了确保工业工程专业三层次协同递进实践教学体系得到更好的贯彻落实，为工业工程专业的人才培养服务，根据多年的工作实践及今后的工作设想，提出如下6 条保障措施。

3.1 以优质实习基地为基础，实施生产实习、生产现场改善实训等相关改革

生产实习是工业工程专业实践教学体系中的一个重要环节。经过数年的努力，工业工程专业在东风商用车变速箱厂、东风商用车发动机厂、广西柳工机械股份有限公司卓越制造中心等建立了优质实习基地。在学生开始生产实习之前，工业工程专业教师与优质实习基地对接，综合考虑优质实习基地近期工业工程方面的工作重点和学生具备的知识、能力，共同拟定实践项目。学生到达实习基地后，根据所在小组的实践项目开展实习工作，每个实践项目都有企业导师负责现场指导、方案可行性分析等，专业教师则负责理论指导、研究方法指导等，每个实践项目都要为实习基地提供完整的改善报告。在毕业设计环节，邀请有相应资质的企业导师与专业教师一起担任指导[6]，鼓励学生根据毕业设计的需要，到实习基地进一步调查研究，再通过分析、计算、仿真、实践，最后完成毕业设计成果[12]。通过这些措施，可以为生产实习和毕业设计建立有效衔接和有机联系。

生产现场改善实训与生产实习相比有三个不同点：①对于前者，学生以准工程师的身份到制造企业进行工作或工作实习。②持续时间更长，前者是10周，后者是4 周。③专业教师对接的对象主要是为制造企业提供工业工程相关服务的实习基地，如深圳市捷埃梯精益科技有限公司、深圳市数本科技开发有限公司等。工业工程专业学生首先到这些实习基地进行短暂的职场礼仪、专业常用方法和软件培训，然后借助于这些公司长期为制造企业服务所积累的客户资源或正在进行的项目，把学生安排到制造企业从事工业工程相关工作。经过生产现场改善实训的实践教学，学生对工业工程在制造企业的运作和应用现状会有切身体会。同样，也鼓励学生以生产现场改善实训阶段所从事的具体项目为基础开展毕业设计。

3.2 鼓励将专业核心课程的实验、课程设计与科学研究相结合

为了培养学生的工程实践能力，提升学生的学术素养和学术水平，鼓励将专业核心课程的实验、课程设计等与科学研究相结合。例如基础工业工程、人因工程等课程的实验，应尽量与制造企业的生产环境相结合，以现实的工业环境、实际的企业案例、真实的工艺流程为教学设计背景，培养学生的工程实践能力。而物流工程、生产计划与控制、生产系统建模与仿真等课程的课程设计，除了要求能够正确应用课程基本理论之外，还要求学生在系统优化、进化算法、启发式搜索等方面进行积极探索[13]，引导学生主动提升自己的学术素养和学术水平，为将来在信息时代的可持续发展打下基础。

3.3 重视“双师型”教师队伍建设

工业工程专业要求所有专业教师都参加实验、课程设计的指导工作，从而保证理论教学与实践教学的衔接。每位专业教师都要轮流参加生产实习、生产现场改善实训的指导工作，并利用这一机会加强与企业管理人员、工程技术人员的交流。工业工程专业还将有计划地安排教师到行业领先企业进行生产实践锻炼，并利用这一机会参与企业的项目实践和课题研究工作。另外，工业工程专业还聘请一批相对稳定的、来自企业生产一线的工程技术人员或管理人员作为兼职教师。

3.4 邀请工业工程专业优秀校友参与部分实践教学指导工作

邀请在制造企业从事工业工程相关工作的优秀校友，参与课程设计、生产实习、生产现场改善实训、创新创业训练项目、毕业设计等实践教学的指导工作。其中，合作机会较多、最易于开展的是创新创业训练项目。这些优秀校友以自己正在开展的工作或项目为素材，指导学生进行创新研究，有助于学生的项目选题与产业需求的有效对接，对于培养在校学生对本专业的热情、增加在校学生与本专业校友之间的沟通联系及促进毕业生有效就业也有积极帮助。

3.5 对部分实践教学环节实施新型组队方式

针对课程设计、生产实习、生产现场改善实训等实践教学环节，通常需要学生组建小组，工业工程专业鼓励学生根据各自特长实行“跨班组合”，小组成员需要通过相互合作来完成工作。同时，考虑到小组成员对组员的情况最了解，安排了小组内相互评分的考核环节。小组之间主要为竞争关系，但有时也需要相互合作，因为有时多个小组正在从事的工作之间是相互联系的，需要相互支持。这就是“跨班组合，组内合作+竞争，组间竞争+合作”的新型组队方式。

3.6 对部分实践教学环节实行学生间答辩

答辩成绩在实践教学考核中通常会占较大比重。在课程设计、生产实习、生产现场改善实训等实践教学的答辩环节，实行学生间答辩，即由教师起引导、组织作用，讲解、展示、提问、回答主要在学生之间进行。学生在实践教学环节中所完成的工作任务量、工作质量可以通过讲解、展示、回答问题体现出来，通过提问也可以反映学生在相应知识领域所达到的广度和深度。为了控制答辩时间和保证全体学生都有提问机会，对每名学生的提问总数进行适当控制。最后，答辩教师把学生讲解、展示、提问、回答表现作为答辩成绩的评定依据。实行学生间答辩，可以有效促进学生自觉学习，增加学生之间的交流和探讨，营造相互学习的氛围。

4 结语

考虑到实践能力对于工业工程专业学生的重要性，在初步建立工业工程专业实践教学体系的基础上，进一步提出优化方案，并根据工作实践及今后工作设想提出相应的保障措施，以构建有机联系、层层递进、全面协同的工业工程专业三层次协同递进实践教学体系，并保证该体系得以顺利实施。通过工业工程专业三层次协同递进实践教学体系的构建与实施，可以为工业工程专业的人才培养提供保障，对于培养学生的实践动手能力、创新精神、综合运用专业知识解决复杂工程问题的能力有重要作用，有助于工业工程专业人才培养目标的实现。同时，对工业工程专业实践教学体系的改进、优化，需要随着行业需求、制造技术的动态发展而持续进行。