《质量与可靠性工程》三维一体教学模式研究

阮渊鹏 丁祥海 陶俐言

（杭州电子科技大学管理学院 浙江·杭州 310018）

1 课程现状及存在的问题

党的十八大以来，以习近平同志为核心的党中央放眼未来、顺应大势，作出建设数字中国的战略决策。当前社会，各级政府在积极进行数字化转型与服务，各类企业也在进行数字化改革与实践，而教育却远远的落后于现实的步伐。据相关调查显示，2025年我国涉及数字化工程建设和数字化工程管理的人才缺口将达到500多万，专业人才的稳定供给是实现数字中国发展战略目标的基础与保障。为满足数字经济时代的人才需求，杭州电子科技大学大学工业工程专业设立“数字化工程管理”方向，专业定位及培养体系都在向“数字化”方向转型。“数字化工程管理”强调以数据分析为术，术精方能技巧，深入把握数字化工程要义，以数据思维解决实际问题，突出由数据到信息到运营的全过程智慧管理。

《质量与可靠性工程》作为工业工程专业核心专业课之一，以全面质量管理为主线，系统地介绍了质量与可靠性工程的基本理论和方法。从工业工程的学科性质及该课程对应的内容不难看出，该课程具有很强的实践性，不仅要求学生掌握基本理论知识，更需要学生能够熟练运用相关理论知识解决实际问题。现有的“课堂理论知识灌输+课后知识性问答作业+课终闭卷考试”的课程模式，主要以围绕教材进行课堂讲授的方式对学生进行培养。该模式不能充分调动学生的学习积极性，也限制了学生解决实际问题能力的培养。

为达到工业工程专业“数字化工程管理应用创新型复合人才”的培养目标，本文拟基于上述问题对《质量与可靠性工程》进行课程模式改革，使学生能在学完该课程时具备如下能力：在生产和生活中，能从数据入手，发现质量问题，使用相关理论与方法去分析问题、构思解决方案，并能对方案进行优化和实施。

2 课程改革研究现状

针对质量与可靠性工程相关课程的模式改革问题，相关学者从不同方面入手，提出了许多教学改革方案。

2.1 教学方式与方法的改革

孟丽丽等认为，采用启发式教学和案例教学相结合的新型教学方法及传统教学手段和现代教学技术相结合的教学方式不仅能调动学生的积极性和学习兴趣，同时也能培养学生的创新思维。汪建均等提出，可针对不同层次（本科、硕士、博士）的学生，设定质量管理与质量工程课程群的多元化教学目标，并采用案例教学与研究性教学相结合的立体化教学方式进行教学。慕光宇等使用了现场式教学、团队式学习等教学方法，并要求学生课外浏览查阅一些知名企业和质量管理的相关网站，加深对课程重要性的认识。

2.2 教学内容的改革

孙亚菲等认为课程与教学体系可围绕职业工作岗位所要求的知识、技能和能力进行组织。其质量管理课程对应的教学内容以质量管理体系建设实践为主线，体现了民航各企事业单位对质量安全管理人才的需求。李展儒在设计质量管理课程教学内容时，结合了目前高校创业案例课程以及“大创计划”项目，考虑运用全面质量管理理论与方法提高大学生创新创业的素养以及能力。赵洪宝认为，制造业和服务业领域的新理念、新思想、新方法和新技术层出不穷，课程内容也应该与时俱进、不断更新。

2.3 实践环节的改革

范国锋等以质量工程与管理课程教学改革过程为例，从学生参与的角度出发，通过改革考核方式及采用翻转课堂的教学方式，加强了学生实践创新能力的培养。为提升学生实践能力，陆红佳等采用影像放映，角色扮演，情景模拟等方法模拟现实企业活动，组织学生去一些大型食品企业进行实地考察。慕光宇等认为质量管理课程需增加实验学时，丰富实验内容，指导学生操作和使用常用的检验工具和仪器设备，引入质量统计教学软件。

2.4 考核方式的改革

郝红军等运用 QFD方法对质量管理专业课程考核方案进行顶层设计研究，将其职业需求特性转化为人才培养考核目标。该考核方案包括知识体系学习、专业技能训练单项和综合考核等多种形式。李群霞等认为考试内容应该多样化，对于期末考试，可以增加一些让学生发散思维的题型，另外，对于平时成绩，可增加实训考核，通过现场测试来考核学生对指定问题的分析和解决能力。陆红佳等认为，可采用项目设计论文的方式增加实践考核环节，能让学生利用自己所学的质量管理方面的知识，来解决实际生产中遇到的具体问题。

综合对已有文献的分析，可以看出，对于质量与可靠性工程相关课程，不同高校面临着不同问题，并从不同的角度进行课程改进。针对我校《质量与可靠性工程》课程面临的三点问题，已有研究有一定借鉴意义。然而，与已有研究相比，我校该课程面向工业工程专业学生，具有不同的专业定位与培养目标，因此，其教学模式有待进一步的研究。

3 课程模式改革内容及方法

3.1 主要改革内容

基于对课程现状的分析，并结合工业工程学科的发展趋势，本文拟从下述三方面内容对质量与可靠性工程该门课程进行改革：（1）教学内容的梳理与调整；（2）教学方式的改革；（3）考核方式的改革。

3.2 具体步骤及方法

3.2.1 “理论—上机—实验”三维一体课程理论体系

为解决原来课程存在的各章节知识点分散、不成体系等问题，笔者及教学团队开展了一些与该课程相关的调研工作，并结合多年的教学经验，对课程知识点进行梳理，构建以下模块化课程理论体系（见图1）。

图1：“理论—上机—实验”三维一体课程理论体系

该体系将课程所涉章节分为三个模块，即基础模块、方法模块与应用模块。基础模块解释了课程的研究对象及基本的问题解决思路与系统化分析步骤。在此基础上，方法模块从问题发现、问题分析与问题解决三个方面，罗列出了一些理论与方法。对于方法模块涉及的章节内容，教师将从上述三个方面来并结合一些案例讲述不同理论与方法的基本原理、作用及应用步骤。应用模块反映了按照系统化分析步骤不同理论与方法在制造业及服务业的具体应用，该部分将基础模块与方法模块的内容有效串联起来。

3.2.2 “理论—上机—实验”三维一体课程实践体系

现代工业工程实验室由我校在德国弗朗恩霍夫学会工业工程与组织研究所（IAO）、斯图加特大学人因工程与技术管理研究所的大力支持下创建，主要分为生产工程区、人因工程区、数字工程区三块区域（见图2）。

图2：现代工业工程实验室

《质量与可靠性工程》拟采用上机（数字工程区：MINITAB、DELMIA软件应用）与实验（生产工程区：直线型、U型装配线质量分析）相结合的方式开展实践环节，构建如图3所示的课程实践体系。

该实践体系旨在培养学生“让数据说话来解决实际问题”的质量问题解决意识，并形成问题系统化分析思维。实践环节研究生产工程区产品（电动螺丝刀、游艺器等）的质量与可靠性相关问题，要求学生依次按照如图3所示的如下步骤开展实验工作：（1）产品结构、功能现状分析；（2）产品装配流程现状分析；（3）质量问题提出；（4）质量问题分析；（5）质量改进方案提出；（6）方案运行与控制。在实验工作的进行过程中，要求学生基于测量得到的数据运用 MINITAB软件及 DELMIA软件进行数据的处理、分析与仿真，该环节属于上机环节，将在数字工程区完成。图3给出了各实验步骤对应的可供使用的质量方法与工具，这些方法与工具分布在各个章节，都可通过MINITAB软件实现。此外，应用DELMIA软件亦可进行装配线在改进前与改进后的模拟仿真，实现装配线在虚拟与现实环境中的并行分析。

图3：“理论—上机—实验”三维一体课程实践体系

3.3 “理论—上机—实验”三维一体课程考核体系

理论检测主要在期末考试中体现，占比40%。上机及实验环节占比30%，通过实践报告的形式进行考核。实践环节采用分组的形式开展，主要从报告的规范性、各部分内容质量及答辩效果等方面对实践环节进行考核。答辩时，其他同学可提问，同时对各组学习效果进行评价，采用学生自评、学生互评、教师点评等方式进行。另外，学生的平时成绩占比30%，主要考察学生的出勤及课堂表现。具体考核方式如表1所示。

表1：学生成绩考核体系表

4 结语

本文提出“理论—上机—实验”三维一体的《质量与可靠性工程》教学模式，与现有课程教学模型相比，特色与创新之处在于：

（1）课程内容系统性更强，便于学生综合应用所学知识解决制造业及服务业质量与可靠性相关问题；

（2）突出实践性教学，能调动学生积极性，增强学生的动手能力与实际问题解决能力；

（3）强调MINITAB、DELMIA软件的使用，与“数字化工程管理应用创新型复合人才”的专业人才培养目标相符，强调学生“让数据说话”的质量与可靠性问题解决意识的培养；

（4）考核指标多样化，能全面考察学生的综合素质与能力。