工业工程专业阶梯式创新实践教学研究

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工业工程(IndustrialEngineering，IE)专业是一门具有经济管理和工程技术双重属性的交叉学科，也是一门实践性非常强的应用型学科。工业工程专业的实践教学环节对于培养学生综合运用知识进行解决实际问题以及创新实践能力，具有特别重要的作用。我国的工业工程专业从1993年开设至今，相对传统专业存在办学时间较短、实践教学尚不够完善、缺少综合性的实践教学和缺乏培养创新实践能力的实践课程等问题。针对上述问题，本文从培养基本实践能力、综合实践能力和创新实践能力三方面论述了协同阶梯式创新实践教学体系的构建。太原科技大学的柴春锋［1］建立了基础认识———专业技能———综合应用———能力提升的四层次实践教学环节，然而，实践教学环境仍以校内理论课程的实验和课程设计为主。大连工业大学的王雅君［2］研究如何在虚拟工厂环境下，培养学生对复杂的生产系统进行管理的实践能力，包括物流系统仿真实践体系、基础工业工程实习体系、模拟企业组织实践体系等。在培养过程中借助虚拟方式，仍以理论课程为主，企业实际案例的分析、解决并没有融入里面。攀枝花学院的李琴［3］以攀枝花学院工业工程专业为例建立了工业工程专业的实践教学体系，然而建立的实践教学体系仍主要以课程实验、生产实习、课程设计、毕业设计以及社会实践等高校校内的教学活动为主，并没有引入企业，走进企业。河南理工大学的郭景霞［4］从综合实验室的建设角度对工业工程实践能力的培养进行了研究和实践。刘红军［5］和高顺成［6］对创新能力的实践体系进行了分析。综上，已有的文献资料主要在原有基础上对工业工程专业实践教学体系建设进行了分类管理，或者对实验室建设进行整体加强，其实践活动仍以高校校内的教学为主，在很大程度上脱离了实际，没有对企业实际项目的培训，难以有效地提升学生创新实践能力。

一、协同阶梯式实践教学体系的构建

(一)协同阶梯式实践教学体系

大学作为知识创新和技术创新体系的基础，其责任就是要培养具有实践能力和创新精神的高级专门人才，将实践能力和创新能力的培养融入学校教育的全过程，是时展和社会发展的需要，更是教育自身发展的需要。结合工业工程专业具有非常强的应用技术的特点，提出了工业工程专业“基本实践能力－综合实践能力－创新实践能力”的协同阶梯式培养思路，。基本实践能力主要依托于公共基础课的课内实验(例如:物理实验)以及专业基础课的课内实验(例如:生产计划与控制课程系列实验、人因工程课程系列实验等)。综合实践能力主要依托于专业课程的课程设计，到目前为止，工业工程专业的核心课程都开设了课程设计。创新实践能力主要依托改善合作企业的实际项目、工业工程专业综合课程设计、学科竞赛、科研素质培养等过程进行培养。所谓“协同”，一方面指校内、校校以及校企之间的协同，主要表现在校内实验资源的共享，校校之间专业的讨论、学生的交流、改善案例的分享与比赛，校企之间的项目协作等;另一方面指工业工程专业各实验之间是相互联系、相互协同而不是孤立的，前期的实验项目为后期的课程设计提供数据素材等。“阶梯式”，即对于能力的培养由单一到复杂，由简单到综合，实现三种实践能力的阶梯式上升，使学生综合能力和素质不断得到锻炼和提升，最终满足学校的培养定位:“培养具有社会责任感、较高人文素养、较强创新创业意识和实践能力的高素质复合型应用人才。”

(二)实践教学过程中的教学方法和考核方式

完整的实践教学体系必须落实到学生的实践教学过程中，才算真正落地。郑州航空工业管理学院工业工程专业每届在校生达到170人左右，在全国二百多所开设该专业的高校中是最多的。针对专业实践性强、人数多的特点，实践教学方法与理论教学方法存在较大差别，必须有针对性地对实践教学过程中的学生组织、教师指导、项目来源以及成绩考核等方面进行改革，调动每个学生的积极性和参与度，激发每个学生的创新意识。注重学生的过程考核，防止学生搭便车现象。到目前为止，该专业的实践教学过程主要采用以下方法。1．学生组织。如前文所述，郑州航院工业工程专业招生规模大，班级多，导致实践教学组织难度大。在实验课、课程设计以及各类实习等实践教学过程中，遵循“跨班组合，互通有无，组内合作，组间竞争”的原则，分成若干个5－6人的小组，每个小组内人员按照实践内容进行分工，充分调动每个学生的积极性以及培养同学间的团队合作精神和竞争意识等。当某阶段的实践教学过程结束后，尤其像课程设计、竞赛选拔、项目申请等，采取一对多的师生答辩或多对多的学生间答辩的方式进行。师生答辩由小组成员进行汇报，教师进行提问;学生间答辩由两个小组内的成员互相提问。实践证明，后者的效果更好，学生将实践过程中碰到的问题询问对方小组的成员，这样教师只是组织者，而且能够更有效地了解学生是否真正参与到了实践过程中。小组之间能够互相学习，有效地进行成果分享。2．教师指导。教师采取“线下线上”相结合的方式全程跟踪整个实践教学过程。实践教学的要求、实践报告的修改与完善等采用线下方式与学生面对面讲解、讨论。而实践过程的控制采用线上方式，通过建立QQ群、微信群或群组邮件等方式，要求各个组内学生将讨论场景、实践过程以照片、视频等方式发到群组内。指导老师指导的多个小组之间可以互相查看，如此一来小组之间会无形中形成竞争的气氛，更能调动学生参与实践、主动学习的积极性。指导老师也能够有效地对实践过程进行监督和控制，提高指导的效率和效果。3．项目来源。基础实践能力的实验项目主要来源于理论课程。综合实践能力和创新实践能力的项目主要来源于实验室购买的各种产品模型、学生的实际调研以及合作企业的实际案例等。例如:《基础工业工程》在进行课设时开发了多款灯光控制器、交流接触器及纸艺产品;《生产计划与控制》在进行课设时开发了多款自行车产品、飞机模型产品以及汽车模型产品;合作企业根据实际情况会列出多个改善项目以供学生选择。实践教学过程中，以项目驱动的方式进行。例如:课设过程中，小组可以自行选择某个项目进行设计;生产实习中，小组带着项目任务完成实习。借助于项目，让学生发挥自主选择权，完成感兴趣的项目，提高他们的学习主动性。4．成绩考核。教师依据“主体多元、形式多样、注重过程和能力”的原则，对学生进行成绩考核。成绩评定分为两个环节，首先评定整个小组的成绩，然后对各组组员进行成绩评定。对于小组成绩评定设计详细的评价指标体系，包含平时过程、现场比赛、报告内容和答辩四个方面。每个组员的成绩由老师和学生共同评价，首先，通过小组成员互评来评定每个人贡献率排名，老师评价每个成员的平时表现、报告成绩和答辩成绩。最终成绩由小组成绩和成员成绩综合评定。上述考核方式能更多地关注实践的过程，有效防止搭便车现象，提高每个学生学习的主动性和积极性。

二、创新实践能力培养平台的构建

创新是社会进步的灵魂，是国家兴旺发达的动力，培养创新人才已成为我国高等教育的首要任务。实践教学是培养学生创新能力的重要组成部分。实践过程能够使学生的创新能力得到提升，主要措施有以下几个方面:

(一)设立创新实践课题

为了进一步营造学生科技创新活动氛围，激励广大学生积极开展科技创新实践活动，努力提升学术科研能力，培育其创新意识、实践能力，学校设立了郑州航院大学生科技创新项目、实验室创新开放项目。同时，学院内部也设立了实验室项目，鼓励学生积极使用实验室设备，进行创新实践课题的研究。在此基础上还鼓励学生积极申报国家创新创业训练计划项目。2017年工业工程专业的学生团队获得2项国家级和6项省级创业创新训练计划项目。

(二)建立创新实践基地

学校积极与校外企业进行联系和合作，建立创新实践基地。目前郑州航院已经与郑州富士康集团、宇通集团、成飞、西飞以及洛阳震海家倶有限公司等企业签署基地协议。每年除了带学生到企业进行集中的生产实习之外，还会选拔一部分优秀学生，按照小组形式分别深入不同企业，同企业管理人员一起完善生产和管理。学生以小组的方式参与完善企业生产和管理数据，可以有效地支撑后续的各类学科竞赛、项目申请等，使其形成的报告更具有实际意义。

(三)搭建创新实践实验平台

一方面，积极开放实验室，为学生进行创新实践提供有利的场地和环境。另一方面，积极搭建虚拟的实践教学平台，对难以到现场的或者综合性较强的实验建立虚拟实验。使学生的实验操作不局限于实验室，可以在宿舍或者其他地方操作。而且，通过虚拟网络平台能够更为方便快捷地统计实验得到的数据，且实验过程更为形象，例如车间生产线的各种先进设备可以通过仿真的方式呈现。经过整合和建设，申报的生产系统虚拟仿真实验教学中心，于2017年9月获批河南省高等学校虚拟仿真实验中心。

(四)组建大学生科创实践小组

建立跨专业、跨年级的有学生自我管理的科创实践小组。在学院实验室专门为科创实践小组设立专门空间。从学生中选拔负责人，然后由学生负责人对各小组进行选拔，以工业工程专业学生为主，但也可以接受计算机相关专业、机械相关专业的学生，根据各自的兴趣组成不同的实践小组，例如:EＲP沙盘模拟比赛小组、工业工程案例比赛小组、数学建模比赛小组等。每个小组进行集中学习和日常交流等活动，在进行比赛时参与人员又不限于小组人员，这样就起到激发未加入小组的同学参与科创的积极性。

三、服务保障和宣传激励体系的构建

(一)服务保障

(1)实验室助理制。选拔聘请学生作为学院各实验室的助理，助理在遵守实验室相关规定的前提下，对实验设备的日常维护、使用登记等进行管理。这种制度一方面为学生提供勤工助学的机会;另一方面使学生能够深入了解实验室各个设备，而且学生可以在空闲时间进行实验项目、创新项目的研究，能够非常有效地提升学生综合创新能力和素质。(2)学业导师制。将每个年级的学生按照教研室教师人数进行随机分配。一方面，每个教师指导的学生为跨班级组合，能够使学生之间充分交流;另一方面，每个教师指导的学生为跨年级组合，学生之间能够进行经验共享，尤其高年级学生在某项赛事上取得奖项后，可以将自身的经验传递给低年级学生，促使下一次参赛准备更加充分。(3)科研助理制。在学业导师的基础上，学院鼓励主持科研项目的老师在自己指导的学生中聘请科研助理。将科学研究过程中的某些工作交给学生，在师生的科研互动之中提升学生的科研素质。同时，学生可以带着问题去学习相关专业知识和掌握专业相关软件，从而增强学生的创新能力。(4)校企双导师制。为了使学生的创新实践更具有实际意义，学院领导和教师非常积极地与企业进行联系沟通，使学生能够在企业进行专业的训练而不是在一线当操作工。目前，学院每年都会选拔学生到富士康各地厂区和其他类型的企业进行实习，每次实习结束都让学生实习汇报。在与企业合作中，学院积极聘请企业富有管理经验的人员作为学生的企业导师，不定期地邀请他们来到学院与学生座谈，将企业管理知识传授给学生。

(二)宣传激励体系

学院通过网站、微博、微信群、QQ群、微信公众号、走廊展板等媒体和手段，加强实践教学过程的宣传，对各个实践教学环节中表现优秀的教师和学生进行奖励和报道。例如，每次暑假生产实习都会评选优秀实习指导教师和优秀实习学生。对评选出的教师和学生，或者在创新实践教学中如各类学科比赛中获得奖励的教师和学生及其获奖作品，及时公布到学院网站或微信公众号等媒体上。通过深入采访，在微信公众号等媒体进行报道，树立创新实践的先进典型，充分发挥典型的示范引领作用。同时，积极宣传和倡导宽容的创新实践理念，让学生能够充分展示自己的才能。

四、实施创新实践教学的效果

自2016年1月以来，学院开始对前期实践教学进行整合，实施协同阶梯式实践教学体系以及对学生参与学科竞赛等进行改革，取得了非常好的成绩。2016年5月学院学科竞赛团队中的EＲP沙盘模拟小组获得第十二届全国大学生“新道杯”沙盘模拟经营大赛河南赛区一等奖1项、二等奖2项;2016年11月成功举办了我校首届工业工程改善案例大赛;2016年12月在清华大学举办的第十一届“东风日产杯”清华IE亮剑全国工业工程应用案例比赛中获得多个奖项;2017年4月在第十三届河南省“挑战杯”决赛中我院学生获得二等奖1项、三等奖2项;2017年5月获第十三届全国大学生“新道杯”沙盘模拟经营大赛河南省总决赛省特等奖2项，省一等奖1项，并成功晋级全国总决赛。获得全国大学生数学建模竞赛河南赛区一、二、三等奖8项，2017年5月第三届中国“互联网+”大学生创新创业大赛河南省赛区决赛中获得一等奖1项、二等奖1项，实现了学院此项比赛零的突破。而且，学生获得发明专利1项、实用新型专利8项。教师在指导学生的同时，也获得了很多体会和案例经验，有利于进一步提升教学质量。本文以本科工业工程专业的实践教学体系为背景，在整合原有实践教学内容的基础上构建了协同阶梯式创新实践教学体系，形成校内、校校、校企协同培养模式，实现基础实践能力、综合实践能力以及创新实践能力的不断提升，并对实践教学过程中的教学方法和考核方式不断完善，不再局限于某一种形式。另外，对实践教学过程中的培养措施、服务保障及宣传激励体系进行了深入研究和改革实践。该体系很好地满足了学校培养目标和社会对工业工程人才的需求，也为其他开设工业工程专业的高校提供了实践教学范本。

参考文献:

［1］柴春锋．工业工程专业实践教学体系分析与改善———以太原科技大学为例［J］．教育教学论坛，2017，(10):124－126．

［2］王雅君，金海华，时君丽，等．虚拟工厂环境下基于培养目标的工业工程专业实践教学体系改革［J］．教育教学论坛，2015，(37):247－248．

［3］李琴．应用型工业工程专业实践教学体系规划与建设［J］．装备制造技术，2014，(9):260－262．

［4］郭景霞，兰建义，闫艳燕．工业工程综合实验室建设的研究与实施［J］．实验技术与管理，2015，32(11):260－264．

［5］刘红军，胡发刚，杨亚柳．创新创业能力培养为主导的电子商务专业实践教学体系的构建［J］．郑州航空工业管理学院学报(社会科学版)，2016，35(6):182－184．

作者:张国辉 葛晓梅 闫琼 田晨 单位:郑州航空工业管理学院