新工科背景下基础工业工程课程教学创新与实践

傅文翰 刘勤明 张浩 梁祖瑞 周子莙

摘  要：随着现代信息技术的迅速发展，大数据、人工智能、物联网等领域的成熟，工业工程及其他相关工科专业亟需进行创新和发展。新工科的构建旨在解决工科专业教育滞后于新经济和新技术发展的深层次问题。本文以基础工业工程课程的设置为实践基础，对不同高校在新工科背景下基础工业工程教学的现状和问题进行了分析。同时，提出了一系列基于教学方法、课程思政以及实习实践的基础工业工程课程教学创新与实践理论方法。这些方法旨在提升专业教育的质量，以适应新工科的建设，并积极推动我国工业工程与智能制造行业的进一步发展。

关键词：基础工业工程；新工科；教学方法；课程思政；实习实践

1 概述

相对于传统的工科人才，未来新兴产业和新经济需要具备强实践能力、创新能力、以及国际竞争力的高素质复合型新工科人才。因此，教育部在2017年正式提出了"新工科"建设，旨在使各工科专业能够更好地适应未来制造业和新经济新业态的需求[1]。新工科的建设目标是将工科教育与国家发展战略和新技术的发展相互结合，以实现多学科背景的综合性发展。工业工程学科，需要拥有工程管理方法论的系统思维、与高端制造业相结合的实际技能，以及具有国际视野，以满足国内和国际双循环发展战略的要求。工业工程学科在新工科教育中扮演着重要的角色，因为它融合了技术、信息和管理科学，既注重系统管理，又具备工程特色。在高校工业工程类专业本科教育中，致力于培养具备管理知识和现代制造技术应用能力的新工科人才[2]。然而，工业工程专业在我国是相对较新兴的，仅有30年左右的发展历史。目前，各大高校普遍存在专业教学模式不够健全的情况[3]。基础工业工程作为工业工程学科教学体系的基础课程，对于学生进入工业工程专业具有重要的意义。因此，在新工科背景下，探索基础工业工程的教学创新建设路径具有重要意义。

2 基础工业工程课程教学现状与问题

基础工业工程课程是我国高等院校工业工程专业的核心课程和先导课程，主要涵盖工业工程的基本概念、作业测定、人因工程、质量管理、生产运作管理等相关内容。这门课程旨在满足工科和管理领域的教学创新与实践目标，引导工业工程专业学生了解有关工业工程学科发展、基本内容和最新进展，初步认识工业工程主要技术的原理、方法和应用[4]。它不仅为工科类专业提供了科学精神和实践教育的融合，还有助于提升学生正确理解、分析和解决问题的能力。新工科建设就是要解决工科专业教育滞后于新经济新技术发展的深层次问题[5]。在工科领域，基础工业工程课程致力于培养学生的工程伦理觉悟，激发他们追求卓越的大国工匠精神，唤起科技报国的家国情怀和使命担当，锻炼工业工程专业学生应具备的品质和价值观。另一方面，该课程坚持以马克思主义为指导思想，推动构建中国特色管理学科体系、学术体系和话语体系。它帮助学生深入了解相关专业领域的国家战略、法律法规和政策，引导学生积极参与社会实践、关注当下社会问题，培养学生具备经世济民、诚信服务和道德法德兼修的职业素养。这有助于为学生的综合素质和职业道德提供坚实的基础。

作为交叉学科的工业工程，面临着新形势、新技术和新环境的挑战，需要在新工科建设的背景下，积极通过以基础工业工程为代表的专业课程的教学改革创新探索，产教融合，助力新工科人才培养。现有的研究为新工科建设提供了理论及方法的支持，然而，就工业工程，特别是基础工业工程课程教学而言，现有的文献鲜有涉及，如何完善专业教学体制，建设高质量的基础工业工程教学模式已成为现今诸多高校急需解决的重要课题[6]。

目前，在基础工业工程教学中，还普遍存在一些问题，导致这一专业基础课程的系统性及综合性不强，没有对于学生在工业工程专业后续深入学习做好引导性启发性作用[7]。首先是传统课堂教学课堂形式单一化。基础工业工程授课过程中，由于涉及较多工业工程不同分支领域的概念和基本理论知识，由于同时课堂教学多以教师讲解为主，课堂气氛较为枯燥乏味[8]。其次是课程思政元素缺乏，工业工程专业课的课程思政改革并不是单纯只在教学内容上引入思政元素，要全方位达到课程思政建设效果，需要在教学内容设计、教学方法、教学手段和教学评价方面进行综合创新与改革[9]。需要在课程教学上以学习结果为导向，以岗位需求能力为导向，以优秀职业道德与品德为目标，激发学生爱国主义热情，能力与思想共同培养[10]。最后是理论与实践联系不紧密，一方面专业教师实践经验相对不足所以重知识轻实践，大都以理论课的形式开展教学活动，较少有现场实践问题的发现、分析和解决[11]。另一方面课程设计中的生产实践环节多数是通过对生产视频进行观看和分析，无法真正动手操作[12]。

在对当前基础工业工程教学现状与问题分析的基础上，本研究从教学方式、课程思政和实习实践教学等方面入手，提出基础工业工程教学设计与实施方法，使工业工程专业的教学模式尽可能地提升学生的综合素质和教师的教学质量，以适应新工科教育改革，更好地为未来工业工程教育发展做好准备。

3 基础工业工程教学方式创新

3.1 项目驱动教学

项目驱动教学方法将学生置于实际的工业工程项目情境中，通过指导和激发学生参与项目分析和解决问题，以帮助他们更好地理解和应用课程中的知识。采用引导式的知识点方式和问题诱导方式的教学形式，主要以指导、点拨和启发为主，引导学生将课前学习内容应用于项目分析，并鼓励学生通过小组内的意见交流，激发创新思维，而不是被动地接收知识。将学生分为小组，让他们合作解决复杂的工业工程问题。这种方法培养了学生的团队合作技能和问题解决能力。借助线上教学机会提升学生的自主学习能力。通过引导和激发学生的自主学习兴趣和能力，既达到了监督学生学习的目的，也提高了学生独立思考、问题发现和人际交流的能力。为了强化知识的保持和迁移，还可以对前期课堂中的项目任务进行扩展。线上互动能够避免地理环境的限制，同时可以借助多种多媒体工具展开教学。通过科学的"前期认知—修正—再认知"过程，提高学生的学习效果。

3.2案例驱动教学

案例驱动的教学模式强调基于实际案例进行教学，这种模式有助于引导学生积极思考。通过案例，学生可以深入理解工业工程知识的应用范围不仅限于制造业，对于服务系统和公共服务系统同样适用。只要正确运用工业工程知识，管理效果都会显著提升。通过真实的工业案例，学生能够学会如何运用工业工程原理来解决实际问题。案例教学不仅激发了学生的浓厚兴趣，还有助于他们将理论知识与实际情境联系起来。工业工程师的核心素质之一是具备精益求精的思维和匠人精神。无论是在工作中还是面对各项任务，他们都能够运用工业工程的知识，追求卓越，从而获得卓越的成果。通过案例教学，学生能够体验到工业工程的核心思想，了解如何综合考虑动线和非动线要素的关系，以进行合理的布局设计。在布局设计过程中，必须进行现场调研，搜集必要数据，综合问题，然后进行系统化的布局设计，以确保动线畅通，提高现场效率，从而实现低碳节能企业的目标。随着系统的动态变化，工业工程师必须具备匠人精神，持续精益求精，对布局进行及时调整。这种不断改进的态度有助于提高效率，使企业能够不断适应不断变化的需求。

4 基础工业工程课程思政教学创新

4.1 思政方案设计

工业工程人才培养是育人和育才相统一的过程。要构建高水平的工业工程人才培养体系，必须将思想政治工作融入其中，通过课程思政建设，解决工业工程专业教育和思政教育间的融合问题。在课程思政改革的要求下，全面推进课程思政建设被认为是落实立德树人根本任务的战略举措。使学生通过学习基础工业工程能够成长为实践能力强、综合素质高的复合型工业工程人才，这需要在基础工业工程课程中进行思政改革，这是非常必要且迫切的需求。在课程的教学过程中，将价值导向与知识导向相结合，明确课程思政的教育目标，旨在结合具体的教学内容确定思政教育的融合点。将思政教育融入具体的教学计划中，确保教学目标包括知识、能力和德育，贯穿在教学环节中，引导学生学习并推行思想政治教育。这意味着将思政教育贯通在相关课程的教育教学全过程和每一个环节，充分发挥课程教育的积极作用。这一综合的教育方法旨在培养具备综合素质和社会责任感的工业工程人才，使他们能够在实际工作和生活中做出积极的贡献

课程需要通过知识传授、案例分析、小组讨论等方式培养学生成为具有精益求精和匠人精神的管理者，同时培养他们具备爱国敬业和谐友善的精神。首先，工业工程人员需要将诚信的精神融入到实际管理工作中，诚实守信，真实地观察问题并积极解决问题。其次，工业工程人员应该将企业的成长视为自身的责任，展现出爱岗敬业的态度，同时具备主人翁精神，这样才能更好地将工业工程的知识应用于解决企业实际问题。通过不断的管理实践，提高自身的专业水平。最后，工业工程人员的管理工作需要协调企业的高层管理人员和基层工作人员，同时要关注供应商、客户和社会需求，以实现各种改进。因此，需要具备和谐的管理思想，以确保改进工作能够获得相关人员的支持，从而取得良好的改进效果。通过培养这些核心价值观，工业工程课程的目标是培养学生成为有出色管理素质的专业人士，他们不仅在专业领域表现出色，还具备为社会和企业做出积极贡献的能力和精神。

4.2 思政案例建设

基础工业工程思政案例建设的目的在于将思想政治教育与基础工业工程课程的实际案例相融合，以协助学生理解和应用马克思主义哲学、伦理道德等核心价值观，同时培养工业工程专业学生的社会责任感和使命感。这一教育方法通过借鉴经典的工业工程案例，强调融合思政元素的实际智慧。案例教学的重要性在于积极引导学生比较和分析不同阶段的生产运作实务，从而加强对学生的社会主义核心价值观教育。案例以学习材料为基础，鼓励学生与教师开展互动式讨论，通过不同视角对同一案例进行多方面分析，推动真理的不断显现。这样，学生所学所感将与国家的发展密切相关，使课程知识与思政教育融为一体。

例如，设计“优化生产线设计”的案例。案例背景是一家制造业企业计划对其生产线进行升级和优化，以提高生产效率，并且同时也改善工作环境。案例内容涵盖学生的任务，要求他们对该企业的生产线进行深入分析，并提出优化设计方案，以减少浪费，提高生产效率，考虑工作环境的限制，环境保护的因素等。他们的任务是在综合考虑企业的经济效益的基础上，提出一个既能提高生产效率又能改善工作环境的方案。通过参与这个案例，学生将学会如何在工业工程项目中全面考虑经济发展和企业社会责任的因素。这个案例鼓励学生思考如何平衡企业利润增长与社会责任，培养他们的政治觉悟和社会责任感。通过对这一案例的深入分析和讨论，学生将认识到工业工程不仅仅涉及提高生产效率也包括企业社会责任，将有助于培养工业工程专业学生的全面素质，加强对学生的社会主义核心价值观教育。

5 基础工业工程实习实践教学创新

5.1实践教学

在基础工业工程课程中，学生需要积极参与动手操作、实验，以及完成优化改善方案等任务，以解决实际生产中的问题。实践教学成为实现“产教融合”的主要途径。首先，强化课堂实验实践。设计适用于课堂教学的课程实验。购买实验电子小配件，让学生在课上分组进行实验，通过亲身动手的实验，培养学生的作业分解能力、动作分析能力和秒表测时能力等，同时在操作过程中培养了质量控制、标准管理和产线平衡的能力。其次，加强项目实践。企业项目针对学术研究前沿和新经济新业态的产业需求进行，不断吸引学生积极参与，实现学生专业知识的交叉融合，促进实践创新能力的提升。通过收集专业教师的科研和企业项目，结合大学生各类课程竞赛、科技竞赛以及实习实践，按照课题难易程度分配给不同培养方向的学生，从而提供更广泛的实践机会。

5.2生产实习

生产实习在新工科专业中扮演着极其重要的角色，其主要目的在于通过实际生产实践，锻炼和培养学生的专业知识和综合素质[13]。建立校企融合策略，邀请企业的工业工程、质量管理、供应链等相关部门的产业领域专家和专业人士进行讲座，以帮助学生更清晰地了解本专业在企业应用与需求方面的情况。通过校企合作共建的方式，建立联合实习实训基地，以确保课程教学与实际企业生产密切相联。与校企合作伙伴共同制定基础工业工程课程的实践实训标准，设立二至三个月的生产实习，让学生有机会识别和解决影响企业生产的各种瓶颈问题，包括生产线平衡的瓶颈工序、现场管理中的种种问题，以及工人在操作过程中可能遇到的挑战。这样，他们能够运用所学的方法，包括研究、作业测定、现场管理和生产线平衡等专业知识和技能，积极参与改进工作。另外，将新型信息技术融入基础工业工程教学也至关重要。这可以包括使用先进的模拟与建模工具，有助于学生更好地理解生产流程、优化资源分配，提高效率，降低成本。培养学生应用大数据分析技术，以更好地理解生产和供应链问题，制定数据驱动的决策。同时，介绍工业4.0和智能制造概念，使学生了解未来工业的趋势和技术，从而为他们的职业发展提供更广阔的视野。这些创新和实践方法有助于更好地培养新工科人才，使他们能够适应不断发展的产业需求。

结语

综上所述，随着新兴技术手段如大数据和人工智能在工业工程专业和制造业服务领域的广泛应用，新工科背景下对新工科人才的需求不断动态演化和提升。将基础工业工程课程纳入新工科教育理念，有助于有效培养具备理论知识、工匠精神、实践能力和创新意识的新工科人才。本文以工业工程专业方向的基础工业工程课程建设为实践基础，分析了当前各高校在新工科环境下基础工业工程教学的现状和挑战，提出了一系列教学方法、课程思政和实习实践方面的基础工业工程课程教学创新与实践理论方法。这些方法旨在提高专业教学水平，以更好地适应新工科建设，从而推动我国工业工程与智能制造行业的持续发展。

参考文献：

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资助信息：上海高校青年教师培养资助计划（ZZ202203036）；上海理工大学博士启动基金项目（BSQD202109）；上海理工大学教师发展研究项目（CFTD2023YB10）；上海理工大学本科教学研究与改革项目（面向创新创业需求的工业工程应用型人才培养体系探索与实践）；上海理工大学本科教学研究与改革项目（新文科背景下工业工程专业创新型人才培养改革与实践）

作者简介：傅文翰（1992—  ），男，汉族，江苏镇江人，博士，讲师，硕士生导师，研究方向：工业工程、供应链管理、人工智能