工业工程多样化教学法

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1.前言

系统工程是工业工程专业的一门专业基础课，通过学习该课程，学生应掌握系统工程的基本思想和方法论,并能初步运用系统工程的常用模型方法，定性分析与定量分析相结合，最终达到最优控制和最优管理，实现系统的综合最优化。该课程在整体的课程体系中起到非常重要的基础作用。我校工业工程专业将培养目标确定为：培养适应国家建设和科技发展需要的，既掌握扎实的机械工程技术和计算机应用技术，又掌握现代管理科学与系统科学的理论和方法，能熟练应用工业工程知识，对企业的生产系统进行规划、设计、运作和管理，既懂技术又擅长管理的复合型高级工程技术人才。培养目标主要是面向生产制造业，培养的学生毕业后能从事工厂规划设计和改善、产品制造工艺设计、生产制造过程管理等方面的技术和管理工作，具备经典工业工程的应用能力和现代工业工程的创新能力。针对培养目标，确定生产系统工程课程的教学内容，采用适当的教学及考核方法使学生掌握系统工程观念，提高解决实际问题的能力，是本课程教学的目标。笔者以在三峡大学机械学院近4年对系统工程课程的教学实践探索，从系统工程的特点、工业工程专业对本课程的需求出发，总结了理论讲授+案例分析+课堂实例讨论的教学模式，收到了良好的教学效果。

2.课程内容的确定

系统工程课程的特点是系统性、开放性和应用型，学习时不能孤立，应该前后联系，系统思考，坚持问题导向，采用系统化方法；同时作为一门交叉学科，它延续与综合很多学科领域，融合各种方法，应用面极广，是多学科融合的课程；系统工程属于应用科学层次，理论性和实践性都非常强。在教学中应注重培养学生的应用能力，造就学生基于行业问题导向的管理能力。系统工程这门课程的教学目标是培养学生运用系统工程的思想和方法论解决实际问题的能力，而不是仅仅教会学生一些基本的诸如系统模型方法、层次分析法等已数学化的工具。如果教师对该学科整体结构没有深刻的认识，按部就班地照教材上的章节讲解，学生学完之后会产生系统工程就是一些模型和方法的误解，因此，在教学中必须站在系统的观点上准确把握本课程的整体结构,把握系统工程的精髓,优化教学内容,达到预期的教学目的。课程内容主要使学生全面了解、掌握系统工程的全貌。在学生学习完之后能够对该课程有一个全面的了解，能从系统的、全局的角度分析问题，解决问题。因此课程的内容安排既要考虑一定的深度，也要照顾一定的广度，尽量让学生能掌握系统工程的原则和特点,了解系统工程在系统科学和分析决策科学中的地位和作用。我校工业工程专业采用的教材是陈宏民编著的《系统工程导论》，原书有七个章节，课时安排：理论讲授34学时，讨论课6学时。受课时限制，同时避免与其他相关课程内容重复，内容做了相应的删减。七个章节内容及课时分配如下：第一章序言，2学时；第二章系统与系统工程，4学时；第三章系统工程方法论，6学时；第四章系统建模方法，6学时；第五章系统分析方法，8学时；第六章系统评价方法，6学时；第七章系统仿真，2学时。

3.多样化教学模式的探索

基于对系统工程课程教学目的、教学内容的分析，紧扣工业工程专业教学和高等教育改革的要求，以尊重学生的主动性，培养学生的自主学习能力和解决实际问题的能力为主要目的，笔者通过近几年的教学实践总结了一套理论讲授+案例分析+课堂讨论的本课程教学模式。系统工程课程教学模式的特点是教学方法多样化。系统工程课程内容繁多,其中系统工程的理念、方法的应用等是教学的重点和难点,学生不容易掌握。因此,在具体的教学中应彻底放弃机械的、填鸭式的教学方式,充分尊重学生的主动性,通过各种方式和方法引导学生改善自身的学习行为，由“以教师为主体”的传统教学模式向“以学生为主体、教师为主导”的新型教学模式转变，以提高教学质量，达到良好的学习效果。因此，笔者建议在系统工程课程教学中引入案例教学法和课堂讨论教学法，使教学方法多样化，完成从单一的课堂讲授向课堂讲授+课堂讨论+案例教学的转变。

3.1课堂讲授法

高校虽然越来越注重学生实践能力的提高，但讲授法在高校课堂教学中仍然非常重要，是教师教学过程中运用最多的方法之一。但教师在运用过程中缺乏改进意识，讲授法以“满堂灌”为主，无法适应新时代的要求。因此，重新认识讲授法，科学合理地有效运用是当前高校课堂所必需的。课堂讲授法的优点：一是教师直接向学生呈现学科内容，根据学生的接受能力控制教学进度；二是课堂讲授法有助于展示教师的人格魅力，教师以他渊博的知识、清晰的思路、流畅的语言感染学生，鼓励学生的学习热情；三是课堂讲授法能够给予学生更多的学习指导。关于课堂讲授法的缺点是，在教学过程中学生的注意力会逐渐下降。因此，注意在课堂教学中创设问题情景，实施启发式教学：根据教学内容，设置问题，收到较好的教学效果：一是激发了学生学习的积极性，由被动接受转为积极思考，增强学习的独立性和主动性；二是在讲授和引导学生探索新知识的过程中，找出不同知识以及新旧知识之间的联系，促进学生知识结构的整合和优化。

3.2案例教学法

案例教学是一种以学生为中心对现实问题和某一特定事实进行交互式的探索的过程。系统工程课程比较适合开展案例教学。在教学中要求学生掌握系统的思想理论,掌握解决问题的多种方法和手段,同时希望学生学到如何将所学知识和实际相结合,解决企业生产管理过程中遇到的相关问题。案例教学是培养学生分析问题,解决问题能力的一个有效途径。在系统工程教学中,在涉及方法、技能的内容讲授中,使用案例教学是特别有必要的。一个小小的案例包容了全部讲授的信息,通过采取由表及里,由窄至宽,由浅及深进行系统分析的案例,让学生完全领会讲过的方法和手段及应用,达到传授知识的目的，通过案例教学，使学生应用理论知识解决实际问题的能力得到提高。－在讲授系统工程在生活中的应用时，以华罗庚的“泡茶问题”为例，说明系统工程在生活中有着广泛的应用背景；－在讲授系统工程发展时，讲授了都江堰工程、黄帝内经、丁渭修复皇宫、阿波罗登月计划的系统工程思想；－在讲授霍尔系统工程方法时，以武汉－宜昌之间交通运输方式的选择为例，让同学们查找资料，运用所学的方法和步骤给出自己的分析结果，同时充分运用头脑风暴法，在课堂上各抒己见，总结出最佳结果；－在讲授投入产出模型时，以某地区的计划期内工业、农业、其他产业的投入产出模型为例，和同学们一起进行模型的分析和计算，以帮助理解投入产出模型的意义和用法；－在讲授系统环境分析的方法时，以沃尔玛、耐克的SWOT分析为例；－在讲授头脑风暴法时，先讲了高压线除雪的案例，然后让同学们开动脑筋，踊跃发言，提出自己的方案，最后介绍美国人的解决方案，互相激发，看看同学们还能不能提出更适合的高压线除雪方法……在讲授的同时积极引导学生加入到案例的分析中，既加深了学生对所学知识的理解又掌握了运用方法，还保持了活跃的教学气氛。

3.3课堂讨论法

课堂讨论能强化学习效果，激发学生的探索性和发现性思维。除了在介绍案例时引导学生积极加入讨论外，本课程还专门开设了6个课时的讨论课，分别安排在不同的授课内容完成之后开展，在讨论课之前先把学生分成5～6个人一个小组，将讨论的课题布置给学生，让他们课后查找资料，以组为单位做好准备工作，讨论课时每组推选一个代表，提出本组方案，展开讨论。例如，在第一、二章讲完之后，给学生提出讨论课题———为什么说“城市交通问题是一个系统工程问题”，要求学生运用系统工程的特点进行分析；在讲授系统工程方法论时，进行课堂讨论：企业困难时裁员的利与弊；在讲授系统评价指标体系时，进行课堂讨论：评选优秀班集体时，如何建立一套评价指标体系等。通过讨论，使学生弄清概念，熟悉步骤，掌握方法。课堂讨论法能加深学生对知识的理解，拓宽学生的知识面，激发学生的兴趣、发挥学生的主观能动性，让学生学会分析问题和解决问题，这对培养学生创新能力具有重要作用。

4.结语

通过对系统工程课程特点和教学目的的分析,提出了适用于系统工程课程的理论讲授+案例分析+课堂实例讨论的教学模式,该模式突破传统的单纯教师讲授的课堂教学模式，将教师和学生引向一个更为广阔的教与学的空间，把教的任务由传授知识为主转变为以启发和引导学生为主，有利于培养学生自主学习能力和解决问题的能力。当然，教育模式的改革是一个需要在实践中反复摸索和检验的过程，对系统工程教学模式的探索还有待于进一步深入。