DMAIC改进模型在《船舶辅助机械控制系统》课程改革中的应用

李寒林 林金表 林洪贵 马昭胜 吴德烽 吴泽谋

摘 要：《船舶辅助机械控制系统》课程是船舶电子电气工程专业的专业必修课，有助于培养学生综合分析和应用的能力。通过船舶电子电气工程专业SIPOC分析和《船舶辅助机械控制系统》课程现状分析，结合DMAIC改进模型，分别从定义（Define）、测量（Measure）、分析（Analyze）、改进（Improve）、控制（Control）五个阶段将课程教学过程进行了归纳与总结，通过因果图找出制约教学质量提高的关键因素，提出分别涉及教师、学生和机制三方面的措施，以改进流程的标准化管理，为在教学环节中切实提升教学质量提供了改革措施。

关键词：课程;改革与实践;DMAIC改进模型;六西格玛

中图分类号：G642             文献标识码：A            文章编号：1006—7973（2020）10-0069-03

基于STCW公约马尼拉修正案的要求，结合国内航海教育的现状，船舶电子电气工程专业教育的主要任务，是培养有能力胜任海洋船舶工作的电子电气技术人才。作为一个开设时间较短的专业，有必要进行相关课程教学模式研究，让学生理论知识与实践能力全面发展。《船舶辅助机械控制系统》课程是船舶电子电气工程专业教学中必不可少的一个重要环节，可以培养学生在船舶辅助机械的控制方面，拥有较强的实际动手操作能力和理论联系实际的综合分析能力。目前教学实践中存在一些制约课程发展的因素，因此有必要探索构筑高效的控制体系[1]，从而建立维持和改进绩效的评估标准与方法，确保对整个教学流程的持续评估、检查和更新。

1 《船舶辅助机械控制系统》课程分析

1.1 课程现状分析

根据海员适任考试大纲的要求，通过《船舶辅助机械控制系统》课程的学习，学生应能掌握自动控制的基本知识，理解反馈控制系统、调节器基本作用规律，理解船舶辅助机械控制系统的组成、工作原理、管理技能及故障排除的方法，其中特别需要掌握燃油供油單元控制系统、辅锅炉自动控制系统、分油机控制系统、伙食冷库系统和船舶中央空调系统等的组成、工作原理。

然而，在目前《船舶辅助机械控制系统》课程教学过程中，笔者发现了教学过程中一些现象：

（1）学生的学习态度和认知方面。有些学生认为大学课程比较简单，学习态度不够端正，特别是《船舶辅助机械控制系统》这类的专业课程学习中，没有进行课前预习和课后复习，对于“分油机自动控制系统”和“锅炉自动控制系统”等一些综合能力要求高的章节，无法深入地理解和掌握。不少学生只是为了应付偏重于考察知识点的考试，寄希望于考试之前的突击复习，导致专业知识不精和综合分析能力缺乏。

（2）学生的专业技能培养方面。由于学生在课程学习过程中，专业知识掌握不扎实，在进行需要综合分析能力的实验或者训练时，无法达到相应的技术要求。如与课程相关的综合训练实验《常见传感器检查》中，需要学生在综合实验台上进行热电阻、热电偶、锅炉火焰传感器、电动差压变送器的检查与调校。四项实验内容分别在教学内容的不同章节，学生如果没有综合掌握，难以独立完成实验。

（3）教师的考核指标方面。目前高校的考核机制对教师的教学效果要求不高，导致教师对教学研究和教学改革的积极性不高。虽然教师能完成教学任务，保证教学工作的正常开展，但对于教学过程的进一步优化和改进的动力不足。

1.2 船舶电子电气工程专业SIPOC分析

六西格玛管理理论在管理领域应用较多，以客户的满意程度为中心，着眼于预防性的管理和控制[2]。根据六西格玛管理理论，船舶电子电气工程专业的教学过程可以用如图1分析。航海类大学和学院是产品的供应者（Supplier），学校的师资和教学资源及环境是输入量（Input） ，在校期间的学习和实践是过程（Process），毕业的学生即输出量（Output），接收学生的用人单位是使用者（Customer）。由图1可以看出，学生是输出量，目标是学有成就，参与整个教学流程。航海类大学提供学生生活和学习环境，为学生设计教学计划，为课程配备相应的教师。教师则是教学过程（Process）的具体执行者，为课堂教学做充分准备，参与教学的具体过程。教学效果从学生的知识运用能力及自主学习能力方面体现出来，从而达到用人单位的需求[3]。

通过上面的类比分析可见，六西格玛改进方法的DMAIC模型可以实施于教学管理中，从而利用教学过程的改进机会，实现教学改革效[4]。

2 DMAIC改进模型在课程中的应用

为了充分利用DMAIC过程改进方法，提高学生的综合学习能力，针对目前船舶电子电气工程专业《船舶辅助机械控制系统》课程的特点，将6西格玛改进项目的定义、测量、分析、改进、控制五个阶段的主要工作整理如图2所示。

2.1 定义阶段

根据图1船舶电子电气工程专业六西格玛管理SIPOC图可知，《船舶辅助机械控制系统》课程管理阶段，作用在于为保证教学质量提供前提条件;教学过程阶段属于实时控制，真正直接作用于提升教学质量的阶段，是过程管理的关键;课程考试和总结是检验教学质量的管理阶段，属于终结控制[5]。由此可以将《船舶辅助机械控制系统》课程的SIPOC流程简化为图3。

由图3可见，首先应确定学生要掌握的知识、技能和素质，然后分析测量学生目前所具有的水平，求出期望值与测量值之间的偏差[6]。分析以下几个问题：哪些知识不足;哪些技能欠缺;素质有没有达到要求[7] 。之后，根据学生需求完善教学过程。

2.2 测量阶段

为了多角度地分析《船舶辅助机械控制系统》课程的现状，发现其中存在的问题，以2016-2017学年度课程的统计表为例，分析学生的现状，以便于找出需要解决问题的重点。

从表1可以看出在课程的平时学习中，总出勤率、作业完成率和实验完成率，都在4σ至5σ水平左右，部分指标能够达到6σ。但平时课程中的提问正确率偏低，基本只达到2σ至3σ水平，存在严重的缺陷，说明学生对知识的理解不够深入。作为课程最终的考核，学生的考试通过率只达到3σ至4σ水平左右，说明学生的知识掌握程度不高，间接地反映出有不利的影响因素对教学质量产生了负向贡献。

2.3 分析阶段

完成《船舶辅助机械控制系统》课程的数据统计后，本文利用因果图找出影响当前绩效的部分相关原因[8]，如图4所示，以找出学生较低的考试通过率与各种因素的关系。从出勤和作业、课堂教学、课后学习及期末复习四个方面，根据因果图找出了影响学生考试通过率的典型因素。如未通过期末考试的同学曾出现过多次旷课、抄袭作业的现象。船电1412班的通过率较高，与同学们课堂积极回答提问，大部分同学课后复习效果明显正相关。复习阶段因船电1413班和1414班同学进行船舶教学实习，未能在校复习，其通过率偏低。

2.4 改进阶段

本阶段通过课程教学质量因果图的分析，围绕本课程教学质量的过程管理，在课程管理、教师管理、制度管理等多个环节提出了相应的改进措施，体现在如下几个方面。

2.4.1教学团队方面

《船舶辅助机械控制系统》课程，前序的教学内容涉及专业基础课《单片机原理与应用》、《PLC原理与应用》、《自动控制理论》和专业必修课《船舶辅机》、《船舶柴油机》。船舶电气及自动化教研室教学内容相似的五位专业教师组成的教学团队工作，团队人员有两位教授、一位副教授和两位讲师。同时，邀请了其他教研室的教师作为教学顾问。

2.4.2学生管理方面

在课程教学中，教师安排了学习小组，以宿舍为单位的几位同学组成，推选组长、制订内部纪律。如，2015级船舶电子电气专业的教学指导中，以船电1512班为试验，将学生组成学习小组，建立网络即时通讯的微信群和QQ群，借用群信息和邮件，形成联系紧密的学习团队。通过这种学习小组，一方面不同类型的小组成员可以优势互补、相互督促，另外通过小组的集体努力，可以完成一些个人无法完成的课程设计。如船电1411班的几位同学通过课程学习后，以学习小组的合作形式，申报了福建省大学生创新性实验计划项目《船舶舱内运动物体自身定位装置的研究》，并在此基础上，设计了《船舶精准扫舱多功能机器人》项目参加“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛。

2.4.3教学过程管理和成绩评定机制

为了在《船舶辅助机械控制系统》教学过程中全面评估学生的表现，本课程逐渐采用云课堂的形式 [9]。一方面，课程利用“课堂派”APP，将课前预习、课堂教学、课后复习三个阶段的学习任务下发给学生，学生可以直接在手机APP上随时进行任务。另一方面，将教学各阶段考勤、作业情况、同学的评价作为课程成绩评定参考值。此外，学生在学习客户端能及时给任课教师进行教学内容和情况的反馈，可便于教学过程的评估。

需要注意的是，本阶段的改进方法主要是流程再造，如果改进措施没有效果，必须重新进行绩效评估和原因分析。因此一般来说，至少需要经过两次及以上的完整教学过程，且有比较显著的效果时，才能进入控制阶段。

2.5 控制阶段

经过2014级和2015级学生《船舶辅助机械控制系统》课程改进后，教学效果得到提高，通过控制阶段进行编程制定和标准化。

首先，对《船舶辅助机械控制系统》课程过程进行更新和修正，课程负责人更新文件管理記录，保证教学绩效长期持续的较高水准。其次，在课程教学中，应规定标准工作程序，依托教研室的相关教师建立过程监督体系，以避免在实际教学过程中产生偏差和不到位。最后，因为课程需要围绕航海教育的培养目标，需要把教学反馈意见、学习需求、课程设计、课堂教学和日常实践等纳入到航海教育质量体系中。

《船舶辅助机械控制系统》课程的改进可能需要多次按照DMAIC模型进行改进，才能达到持续改进的效果。船舶电子电气工程专业自2010级开始开设《船舶辅助机械控制系统》课程，至今2017-2018学年结束，已有6个年级的学生完成此门课程并取得了较好的教学效果，说明DMAIC模型对此课程的改革实践有很大的帮助。

3 结论

本文以《船舶辅助机械控制系统》课程教学为例，按六西格玛的管理方法中的DMAIC改进模型，从定义、测量、分析、改进、控制五个阶段出发，构筑了一个高效的教学管理的控制体系，并建立了学生学习绩效的评估标准与方法，将其应用于船舶电子电气工程专业2014级至2015级的教学实践中，完成了6个年段的持续评估、检查和更新，较为明显地提升了教学质量，也更利于学校培养出适应IMO公约要求的优秀毕业生。

参考文献：

[1]章献民，杨冬晓，杨建义.电子信息类专业课程体系的改革实践[J].高等工程教育研究，2017（04）：178-181.

[2]陈沁.基于DMAIC方法的物流管理专业教学质量持续提升研究[J].物流工程与管理，2017， 39（04）： 178-179+187.

[3]李寒林，蔡振雄，林金表，荣辉.基于六西格玛过程理论的轮机专业教学质量管理[J].航海教育研究，2008，25（04）：53-54.

[4]Monika Smetkowska， Beata Mrugalska. Using Six Sigma DMAIC to Improve the Quality of the Production Process： A Case Study[J]. Procedia - Social and Behavioral Sciences，2018，238.

[5]张士辉，祁芸，严玮.基于CDIO的卓越工程师订单班课程改革实践[J].高等工程教育研究，2014（05）：187-190.

[6]周昌艳.将“六西格玛”管理应用到大学思政工作中的探索与研究[J].吉林广播电视大学学报， 2014 （09）： 9-10.

[7]丁金昌.实践导向的高职教育课程改革与创新[J].高等工程教育研究，2015（01）：119-124.

[8]孙春军，宗蕴璋.六西格玛管理方法在高校教学质量管理体系中的应用研究[J].常州工学院学报， 2016， 29（01）：77-81.

[9]耿俊浩，田锡天，马炳和.工业界视角下面向专业认证的工程实践类课程教学改革[J].高等工程教育研究，2018（02）：136-141.

基金项目：中国交通教育研究会教育科学研究项目（编号：交教研1802-117），集美大学教育教学改革研究项目（编号：JY18028）;