工业工程实践教学的改革探究

［摘要］随着经济的发展，企业间的竞争日益激烈，善于降低成本、提高效益的工业工程专业人才受到企业重视。高校要培养满足社会需求的应用型工业工程人才，其专业实践教学模式与方法至关重要。研究基于实践教学的相关理论和方法，对比国内一些高校工业工程专业的实践教学体系现状并进行问题分析，提出适应工业工程人才培养需求的工业工程专业实践教学改革建议，为工业工程专业实践教学改革和良性发展提供参考。

［关键词］高等教育；实践教学；工业工程；成果导向

工业工程（IndustrialEngineering，IE）是工程技术与管理科学有机结合的交叉学科，其在世界许多国家都得到了迅速发展并取得了显著的经济效益。随着工业工程在我国的深入研究与广泛应用，工业工程技术在我国实现经济增长方式转变、提高企业综合管理水平和帮助企业形成适应世界市场经济的管理模式等方面有着广阔的需求前景。[1]而随着经济全球化、向服务经济转型、制造业迈入工业4.0，工业工程学科和人才培养面临很多新的挑战。[2]工业工程人才培养的根本是实践教学，只有将工业工程理论知识付诸实践，学生对工业工程的认知和应用才能真正得到改进和发展。[3]传统的工业工程实践教学手段比较单一，无论是基础工业工程、先进制造还是设施规划和物流分析等课程的实践教学，多是对生产现场某个系统的简单模拟，而真正的企业生产现场要复杂得多。工业工程的毕业生毕业后一般到企业生产现场从事规划、设计、管理等工作，这需要对企业的生产现场有较清晰的了解[4]，而目前高校工业工程专业的实践教学环节仅仅起到验证课堂教学理论的作用，无法与企业生产现场接轨。[5]其问题主要表现在：理论教学与实践脱节，实验课时偏少；实验项目零散，内容和形式单一；实验经费缺乏，仪器设备短缺等。为了摆脱这种局面，根据实际情况拟定科学、系统的专业实践教学模式是工业工程专业良性发展及专业人才培养的当务之急。

一、国内工业工程实践教学对比

“实践教育，是指围绕教育教学活动目的而开展的、学生亲身体验的实践活动”[7]，是实现人才培养目标的重要一环。科学合理的实践教学体系不仅能向学生传授专业理论，让学生验证理论，还能让学生把理论和实践结合，引导学生掌握科学的思维方式，提高学生分析问题和解决问题的能力。广义的实践教学体系由实践教学目标体系、内容体系、管理体系与保障体系组成。在实践教学体系运行中，上述各个部分既要发挥各自的作用，又要协调配合，这样才能实现实践教学体系的总体目标。20世纪80年代，我国引入了工业工程，1993年西安交通大学、天津大学和重庆大学等高校试办工业工程本科专业，开始了我国高等教育中的工业工程学科建设。[8]截止到2015年，国内有267所高校开设了工业工程专业，其中“211”工程建设高校46所。[9]不同学校的工业工程专业在专业定位、实践教学等环节呈现出多样化的特点。[10]下面以清华大学、燕山大学、安徽工业大学、中国矿业大学、河南科技大学几所高校工业工程专业现行的实践教学情况为基础，期望通过对比分析得出后文国内高校工业工程专业实践教学环节存在的问题。1.清华大学。清华大学工业工程专业实践教学环节最重要的部分是生产实习。在学校重视及企业的支持下，清华工业工程专业提出了新型的生产实习方式：学生长时间深入生产一线，体验生产过程，认识生产系统；通过生产现场改善项目，把所学知识应用于实践。工业工程专业一般在大三暑期组织学生到制造、物流、服务等企业进行生产实习。实习的第一阶段，学生与一线员工一起进行生产劳动，充分体验生产过程。实习的第二阶段，在企业导师和专业教师的帮助下，实习学生针对生产中的突出问题选定现场改善项目，如设施布局、物流规划、作业空间布置、标准工时测定、生产计划、生产系统仿真等。实习的第三阶段，学生针对问题，观察和收集现场数据，分析问题、找出原因。专业生产实习过程采取企业导师和专业教师双重指导的模式：企业导师主要进行现场指导，提供实际经验和协助；专业教师提供理论知识与方法的支持。清华大学工业工程实践教学系统的优势在于：注重多类型企业实习基地的建设，建立了一系列制造类和物流类的企业生产实习基地；鼓励企业资深专业人士参与实践环节，进行企业/学校双重指导；帮助学生进行多角度能力的锻炼与提高，引入生产实际问题，利用讨论、磋商、竞赛等方式，让学生体会工业工程师职业生涯的工作职责和使命。2.安徽工业大学。安徽工业大学在工业工程实践教学方面设置如下：课程实验方面以生产管理、设施规划、系统工程、系统仿真等课程实验为重点，保障各课程实验间具有一定的交叉和联系，强化应用。学校经过多年建设，已确立南华集团、方圆材料、三力机床、和恒机械公司、恒利达公司、富士康集团等多家较为稳定的实习单位；学校管工学院建有生产系统实验室、物流工程综合实验室、ERP实验室等，购置了Witness、达宝易等软件基本上能满足工业工程专业学生部分课程的实验要求，为强化学生的动手能力提供了必要的实验条件。同时安徽工业大学工业工程专业以学科赛事带动理论学习及实践能力培养，通过参与“清华IE亮剑”IE应用案例大赛等各种赛事，力求提高学生的动手实践能力，激发学生的专业学习兴趣。[11]3.中国矿业大学。中国矿业大学工业工程系成立之初即开始实验室建设，在国家“211工程”项目经费和教育部专项经费的支持下，中国矿业大学工业工程专业建立了物流实验室、虚拟现实实验室、ERP实验室、仿真实验室和人因工程实验室，开设的实验覆盖了主要的专业课程。经过多年实验课程体系建设和创新人才培养实践探索，中国矿业大学工业工程专业在基础验证实验、综合实验和探索性实验等环节上实现了产学结合、工程技术实践和专业理论结合，帮助学生更加深入地理解专业知识及应用，提高了学生的动手能力，增强了学生对就业岗位的适应能力，产生了一大批科研成果。近年来，以学生为主申请的科研立项近20项，参与学生人数过百，发表科研论文30余篇；相关科研成果解决了企业面临的很多生产现场问题。[12]4.河南科技大学。河南科技大学2001年开设工业工程专业时，目标定位是为机械工业企业培养应用型专业技术人才，因此将专业设置在机电工程学院。为了培养懂技术懂管理面向机械制造业的复合型应用人才，该校设置了相应的教学体系和教学计划：机械工程和管理科学与工程为主干学科，根据培养目标将这两类课程划分为四个模块，即机械制造工程基础模块、工业与系统工程模块、计算机应用模块、实践教学环节模块。[13]为了加强实践性教学，学校与当地知名企业如中信重型机械公司、中国一拖集团公司等进行合作，将企业作为教学实践基地，并把生产活动反馈到课堂与教学相结合。5.燕山大学。燕山大学工业工程专业2000年开始招生，在多年的教学与科研实践中，形成了以生产、物流和人因为主的本科教学领域，以物流、供应链管理与优化为特色的研究方向；专业同时拥有工业工程、物流工程等专业硕士点，以及河北省现代港口煤炭物流工程技术研究省级技术中心。专业依据培养目标设置了相应的实践环节：已建成人机工程、现代物流管理等实验室，拥有河北省内一流水平的认知科学实验室；未来拟建立基于物联网的生产、物流、人因一体化的现代工业工程综合实验室。专业现有实践教学体系主要包括：课程设计（电工与电子技术、基础工业过程、生产计划、项目管理、质量管理）、金工实习、学年论文、生产实习、综合性实验、毕业论文等环节。同时，专业也与多家企业合作，建立了一重集团、兴龙集团、海湾公司、康泰医学等多个实践基地，便于学生进行企业参观和生产实习。

二、国内工业工程实践教学问题分析

从上文国内几所高校工业工程专业实践的对比中我们不难看出，多数高校工业工程专业都设置了课程和试验等实践性环节，以上提到的几所高校及其他实践教学开展较好的高校，还有着一定数量的实习合作单位，注重实验室的建设，但纵观国内高校工业工程实践教学环节，存在的问题仍不容忽视。1.实践教学参与度不足。专业设置的实践课程，未能使学生全程或深入参与，造成某些实践环节不能达到教学目的。例如一些高校开设专业课的课程设计（如生产计划课程设计），尽管设计内容和课程形式不完全相同，但多数课设一般由教师给定参考书或书面设计题目，学生或独立或分组按照参考书的流程或教师指定方法一步一步进行操作后提交结果。这种实践环节简单易操作，但是未能从工程和企业实践选择问题，不能让学生切身了解企业实际，学生参与实践环节的积极性较差，不能让学生自主思考并发挥创造力。2.实践教学安排不合理。查阅各高校相关专业教学计划安排可以发现，为了保证实践教学环节的质量，实践环节大都放在其相关理论课程之后。但是一些高校工业工程专业的实践环节与前期相关理论单元间隔太远，在具体的实践环节中学生理论基础薄弱，这时需重新进行理论的导入；对于某些专业课程（如电子电工技术），理论和实践同时进行会更好地促进学生形象理解和思维，但是由于各种原因，不能同时安排；还有一些实践性非常强的专业课程，没有安排实践环节；某些实践环节的理论课开设滞后等。3.生产实习难题众多。生产实习是工业工程专业人才了解企业和作业现场工作内容、领会未来职业需求、提高实践能力的重要实践环节，但目前高校工业工程专业的生产实习面临很多困境。学生缺乏工作经验可能影响企业正常生产，企业由于受场地和人员的限制，同时担心技术泄露，接受高校学生实习的意愿降低；学校经费不足、资金支持力度不够使专业在寻找实习基地、安排学生集中校外实习等工作过程中阻力重重；实习安排松散、实习时间不足使得很多高校的生产实习完全成为参观实习，学生怕吃苦、教师怕担责任也导致了实习过程流于形式。这一系列问题使得生产实习根本不能起到让学生参与生产实践、提升专业认知、提高实践能力的作用。4.硬软件平台设施薄弱。实践教学的很多环节，比如物流系统仿真、现场管理改善、生产计划与调度等需要借助硬件及软件平台开展，但是受经费限制，国内高校工业工程专业的实验室建设不能完全满足实践教学需要；还有一些高校在硬软件平台建设的过程中，未进行系统思考和布局，导致购置的硬件设施和软件平台未能组成系统化平台，造成重复投资建设和平台系统各自独立，不利于综合实践项目的进行。5.职业发展结合度不高。作为实践能力要求很高的工业工程专业人才，高校专业实践教学环节很重要的一个作用就是让学生感受工业工程人才的从业工作内容和职业能力需求，但是目前国内工业工程专业实践教学环节多是仅仅依据理论教学内容，与专业学生未来的职业发展规划结合较少，未能从专业学生的不同就业角度设计和实施实践教学环节。

三、国内工业工程实践教学建议

1.将成果导向型教学引入各实践教学环节。根据成果导向型教学理念，结合专业人才需求，合理设立各实践教学环节的培养目标；力求培养学生理论联系实际的意识，训练学生综合运用专业理论知识，结合生产实际完成相关综合课题的能力。实践教学内容应体现以学生为主的教育理念，选择合适的教学项目，满足综合性强、题目来源广泛的要求。2.教师的自我提升和对学生的引导。高校教师承担着帮助学生全面掌握知识、提升工程能力的责任，其自身必须掌握扎实的专业知识，具有丰富的工程实践经验，进而能够在实验教学中为学生提供恰当的工程实例。但目前我国很多高校青年教师的实际工程经验非常有限，这就要求企业和学校加强产学研合作，鼓励教师到企业中参与企业工作，提高工程实践能力；聘请企业经验丰富的工程师作为兼职教师，参与实验教学；积极为青年教师配备企业导师，在科研和教学项目中与企业导师合作，提升青年教师的工程实践能力。专业教师要在理论学习和实践能力提升的同时，在把握专业人才需求的前提下设计科学的实践教学项目，推荐和引导学生参与实践课题；合理组织学生进行团队课题的合作，激发学生的积极性和创造性。结合CDIO的教育理念，教师要实现从教育者到引导者的转变，引导学生主动地学习，培养学生分析问题、解决问题的能力，使学生从被动的知识接受者转变为主动学习者。3.生产实习实践教学作用的充分发挥。对于如何寻求好的实习单位，高校可以通过产学研途径来寻求更多的实习合作单位，产业、学校、科研机构等互相配合，利用各自的优势形成强大的研究、开发、生产一体化的先进系统。同时高校可以充分利用政府搭建的创新平台寻找合作企业，并寻求政府资金支持。另外，有效利用校友资源寻找适合专业学生的实习岗位和就业岗位，寻找校企合作课题，这也是解决实习单位的有效途径。为提升实习管理和实习效果，实习内容可以提前在校内进行授课，实习环节提前用多媒体演示，同时聘请企业专业人员提前指导，以减少学生由于经验缺乏对企业生产造成的影响；可以汲取清华大学生产实习中联合教学模式的良好经验，在充分准备的前提下安排学生与一线员工并行进行生产，让学生在实践中选择课题项目，并由企业导师和专业导师同时指导，为学生提供实践和理论的双重帮助。4.应用CDIO理论改善实验类教学。工业工程专业的实验教学应该是对现实生产的模拟，在给定条件和环境下开展，这有助于培养学生综合分析能力和应用能力。CDIO倡导“基于项目的教育和学习”，通过引入CDIO思想，利用CDIO的12项标准，以产品和系统生命周期的开发及使用作为知识和能力培养的载体及环境，强调工程实践全生命周期的教育应着眼于能力、知识的教、学、用过程的关联，而不是仅专注于具体工程项目的知识内容。因此，工业工程专业的实验内容应以具体的、完整的、集成的企业实际项目为案例，充分体现课程之间的关联，将实验的主要考核内容贯穿到整个案例中。5.实践教学评价考核体系的完善。传统的“报告定结果”的实践教学考核方法，对学生实践教学效果的衡量太片面，可以考虑把学生知识掌握情况、能力提升效果和学习态度等作为考核体系的指标。例如，可以尝试用笔试和口试来综合考查学生技术知识的掌握情况和表达，借助教师实验全过程的考查记录（包括团队讨论、工作表现、口头表述）评价学生的个人专业能力、团队协作与沟通技能等，利用学生提交的实验方案书、实验进度报告、中期成果、系统报告等展示学生在构思、设计、实施和运行产品、系统方面的能力，综合企业导师对学生现场学习和工作能力的评价，进而全面评价学生的综合素质和能力。6.举办和鼓励学生参与专业相关赛事和活动。举办和鼓励学生参与专业相关比赛和活动可以激发学生的学习热情，引导学生树立正确的竞争意识及集体荣誉感，培养学生的动手能力及创新能力；大型比赛及活动的获奖经历还能提升学校知名度、增加学生的就业机会。给予必要的经费支持，有计划地组织专业学生参加ERP大赛、“清华IE亮剑”、建模竞赛、大学生创新活动等，配备必要的校内专业教师和企业导师对学生进行培训，引导学生解决问题、完成赛事内容，这对学生综合能力的培养能起到重要的促进作用。四、结束语工业工程实践教学体系是高校工业工程专业良性发展和工业工程人才培养的重要环节。论文通过对比几所大学工业工程实践教学体系，分析国内高校工业工程专业实践教学存在的问题，提出将成果导向教学引入实践教学、强调教师的自我提升和对学生的引导、改善生产实习等完善国内高校工业工程实践教学体系的相关建议。未来工业工程专业的健康发展，仍需要高校、专业、教师、学生等各方面的共同努力。

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作者:王艳亮 单位:燕山大学经济管理学院