工業(yè)工程專業(yè)創(chuàng)新實踐教學(xué)體系的設(shè)計與思考

　　【摘要】 結(jié)合工業(yè)工程專業(yè)需掌握的能力特征要求，研究工業(yè)工程專業(yè)創(chuàng)新實踐教學(xué)體系的設(shè)計問題。提出了分層與分級的實驗教學(xué)體系，涵蓋四大類別實習(xí)教學(xué)體系，融合實驗與實習(xí)的實踐生態(tài)對接方式，形成了“有項目、有指導(dǎo)、有成效”和智商、情商齊發(fā)展的學(xué)生綜合創(chuàng)新實踐能力培養(yǎng)模式。

　　本文源自朱建軍; 薛涵; 王麗; 虞先玉; 袁磊， 工業(yè)和信息化教育 發(fā)表時間：2021-07-23

　　【關(guān)鍵詞】工業(yè)工程;實踐創(chuàng)新;實驗體系;實習(xí)體系;競賽體系

　　0  引言

　　高校開展創(chuàng)新實踐教育是適應(yīng)全球化競爭的必然選擇，也是對科技產(chǎn)業(yè)革命和經(jīng)濟社會發(fā)展的回應(yīng)。建設(shè)創(chuàng)新型國家要以創(chuàng)新型人才培養(yǎng)為先行，這就要求高校完善適合自身特點的創(chuàng)新實踐教學(xué)體系。很多學(xué)者圍繞高校創(chuàng)新實踐教育進行了研究，文獻[1]闡述了創(chuàng)新教育與創(chuàng)業(yè)教育的融合問題;文獻[2]研究了科學(xué)素質(zhì)教育、終身教育、專業(yè)跨界及國際交流的內(nèi)在關(guān)系;文獻[3]依托大數(shù)據(jù)技術(shù)構(gòu)建了高校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育模型;文獻[4]建立了產(chǎn)學(xué)研協(xié)同共構(gòu)、全鏈條融通的支持體系;文獻[5]提出要推進課程體系、機制體系、服務(wù)體系及實踐體系等多方面的創(chuàng)新;文獻[6] 指出應(yīng)以更新教育理念、重塑教育模式、注重師資培養(yǎng)、加大教改力度等多方面為切入點進行改革;文獻[7]指出應(yīng)堅持師生共創(chuàng)理念，構(gòu)建系統(tǒng)化的知識鏈與實踐鏈;文獻[8]以工業(yè)工程專業(yè)為例，構(gòu)建了系統(tǒng)化的課程體系，實現(xiàn)了分模塊、分階段、分層次培養(yǎng)。以上研究表明，創(chuàng)新實踐教育研究呈現(xiàn)多樣化及個性化，但作為一門 “工—管—理”綜合交叉的新型專業(yè)，以工業(yè)工程專業(yè)為對象的創(chuàng)新實踐教學(xué)體系研究較少。對此，筆者基于工業(yè)工程專業(yè)學(xué)生培養(yǎng)的特點，提出了較為系統(tǒng)完整的創(chuàng)新實踐教育體系，為新時代工業(yè)工程專業(yè)人才培養(yǎng)提供了參考和借鑒。

　　1  工業(yè)工程專業(yè)教學(xué)規(guī)律簡析

　　實現(xiàn)從粗放式管理向以集成化、信息化、網(wǎng)絡(luò)化為特征的精益管理轉(zhuǎn)變，是提升我國制造業(yè)核心競爭力、向制造業(yè)強國邁進的必由之路。作為能夠幫助企業(yè)改進產(chǎn)品質(zhì)量、提升管理水平、降低生產(chǎn)成本、實現(xiàn)綠色轉(zhuǎn)型的交叉學(xué)科，工業(yè)工程專業(yè)作用重大，該專業(yè)人才具有廣闊的發(fā)展空間與前景。工業(yè)工程專業(yè)具有行業(yè)特色與技術(shù)特征交叉的屬性，該專業(yè)人才培養(yǎng)需要綜合考慮學(xué)科交叉、知識綜合、能力復(fù)合、面向?qū)嵺`和富于創(chuàng)新等特征。近年來，隨著制造強國戰(zhàn)略的逐步落實，工業(yè)工程專業(yè)發(fā)展迎來了歷史機遇，專業(yè)性質(zhì)發(fā)生了以下轉(zhuǎn)變：思維習(xí)慣由要素驅(qū)動向創(chuàng)新驅(qū)動轉(zhuǎn)變;企業(yè)綜合要求由低成本競爭優(yōu)勢向質(zhì)量效益競爭優(yōu)勢轉(zhuǎn)變;發(fā)展模式由粗放制造向綠色制造轉(zhuǎn)變;服務(wù)領(lǐng)域由生產(chǎn)型制造向服務(wù)型制造轉(zhuǎn)變。這些變化具有連帶性，帶來了企業(yè)思路的轉(zhuǎn)變，而企業(yè)思路轉(zhuǎn)變又影響著對工業(yè)工程專業(yè)畢業(yè)生的要求。在這種機遇與挑戰(zhàn)并存的情況下，處在創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育浪潮之中的工業(yè)工程專業(yè)創(chuàng)新教學(xué)模式探索刻不容緩。

　　長期以來，工業(yè)工程專業(yè)人才實踐培養(yǎng)，呈現(xiàn)專業(yè)強烈的實踐需求與相對缺乏的實踐資源之間的矛盾，出現(xiàn)了實驗室功能單一、實踐基地數(shù)量不足和實踐教學(xué)動力不足等問題。這些問題下，學(xué)生的創(chuàng)新主觀能動性難以發(fā)揮，導(dǎo)致學(xué)生不敢創(chuàng)新、教師不愿指導(dǎo)、企業(yè)不屑參與，也制約著專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量的提升。

　　工業(yè)工程專業(yè)人才培養(yǎng)目標(biāo)具有多重性和寬泛性：培養(yǎng)有技術(shù)、懂管理，具備專業(yè)能力、外語運用能力、創(chuàng)新能力和綜合素質(zhì)能力的復(fù)合型人才。人才培養(yǎng)的復(fù)雜性、內(nèi)涵的模糊性，導(dǎo)致學(xué)生對工業(yè)工程專業(yè)理解不足，對畢業(yè)去向更知之甚少。南京航空航天大學(xué)(以下簡稱“南航”)地處長三角地區(qū)，具有“航空、航天、民航”特色(三航)，工業(yè)工程專業(yè)以服務(wù)國防工業(yè)為背景。結(jié)合南航特色，學(xué)生需要滿足“三航”和制造型企業(yè)對綜合型人才的要求，具備較強的工程科學(xué)和管理科學(xué)知識，能夠適應(yīng)多種部門的生產(chǎn)和管理工作，具有系統(tǒng)分析、規(guī)劃、設(shè)計、管控、質(zhì)量管理及標(biāo)準(zhǔn)化方面的能力，以及注重效率、質(zhì)量、成本、標(biāo)準(zhǔn)化等專業(yè)素養(yǎng)。學(xué)生畢業(yè)后可從事現(xiàn)場管理與改善、精益生產(chǎn)與管理、流程優(yōu)化與管理、質(zhì)量管理與提升、物流設(shè)計與管理、供應(yīng)鏈管理等工作。筆者根據(jù)對工業(yè)工程專業(yè)人才培養(yǎng)特征的研究發(fā)現(xiàn)，本科4年中各階段教學(xué)相互作用，學(xué)業(yè)挑戰(zhàn)度在4年中無明顯變化;學(xué)生主動學(xué)習(xí)能力呈小幅度上升趨勢;教師教學(xué)經(jīng)驗豐富程度、師生互動頻率呈增加趨勢，這表明師生知識水平在互動過程中均得以提高。

　　根據(jù)以上分析結(jié)果，筆者從教師、企業(yè)、學(xué)生3個角度剖析了角色需求與引導(dǎo)目標(biāo)之間的聯(lián)系(見圖1)：教師具有“自我價值實現(xiàn)”的目標(biāo)，企業(yè)具有“合作共贏”的訴求，學(xué)生則希望通過本科4年的學(xué)習(xí)提升綜合能力。因此，應(yīng)建立成熟、適應(yīng)性強的人才培養(yǎng)機制，以立德樹人為根本任務(wù)，樹立正確、有深度的目標(biāo)，為建立創(chuàng)新實踐教學(xué)體系奠定基礎(chǔ)。

　　2  工業(yè)工程專業(yè)實踐創(chuàng)新教學(xué)體系設(shè)計

　　通過對工業(yè)工程專業(yè)教學(xué)情況和教學(xué)規(guī)律的分析，結(jié)合南航工業(yè)工程專業(yè)特點，圍繞實踐創(chuàng)新這一中心，筆者從實驗教學(xué)、企業(yè)實習(xí)、科創(chuàng)競賽3個方面進行研究，設(shè)計了1套較為完整的教學(xué)方案。

　　2.1  分層分級特色化實驗教學(xué)體系設(shè)計

　　南航工業(yè)工程專業(yè)擁有設(shè)施較為完善的工業(yè)工程專業(yè)教學(xué)和實驗平臺，建成了基礎(chǔ)工業(yè)工程實驗室、人因工程實驗室、生產(chǎn)與質(zhì)量管理實驗室、航宇工業(yè)工程仿真實驗室、管理信息系統(tǒng)實驗室、復(fù)雜裝備研制過程管理實驗室和IBM服務(wù)優(yōu)化等專業(yè)實驗室，形成了基礎(chǔ)工業(yè)工程課程群，系統(tǒng)工程、運營管理課程群，質(zhì)量管理、運籌學(xué)、應(yīng)用統(tǒng)計學(xué)、項目管理課程群等多個教學(xué)團隊，緊密圍繞實驗教學(xué)展開教學(xué)活動。教學(xué)團隊從分層、多元和分級的角度，開展模塊豐富的實驗教學(xué)課程，借助多方面綜合的實驗教學(xué)手段，全方位培養(yǎng)學(xué)生能力、提高學(xué)生素質(zhì)，最終實現(xiàn)創(chuàng)新人才培養(yǎng)的目的。教學(xué)手段方面，開展“自主實驗+網(wǎng)絡(luò)輔導(dǎo)”“常規(guī)教學(xué)+實驗操作”“數(shù)據(jù)分析+研究型與應(yīng)用型學(xué)習(xí)”“創(chuàng)業(yè)培訓(xùn)+企業(yè)培訓(xùn)”的實踐教學(xué)。實驗?zāi)K設(shè)置方面，具有“基礎(chǔ)實驗—專項實驗—綜合實驗—創(chuàng)新實驗”的分層分級特色，實驗教學(xué)層次體系設(shè)計如圖2所示。

　　2.2  基于項目式的實習(xí)教學(xué)體系設(shè)計

　　實習(xí)是高校人才培養(yǎng)必不可少的環(huán)節(jié)，貫穿學(xué)生本科4年的學(xué)習(xí)，具有一定的發(fā)展規(guī)律。基于項目式的實習(xí)教學(xué)體系，如圖3所示。參觀實習(xí)給新生帶來較強新鮮感，隨著課程的切入，學(xué)生能用專業(yè)知識分析解決企業(yè)實際生產(chǎn)運營中的問題，既加深學(xué)生對專業(yè)知識的理解，又強化對企業(yè)的認識。

　　通常，實驗教學(xué)注重校內(nèi)和課內(nèi)的教學(xué)實踐，實習(xí)則注重校外和課外的教學(xué)實踐，二者都是實踐教學(xué)的重要組成部分，任何一部分出了問題都不利于學(xué)生理論知識和實踐知識的消化和貫通。南航工業(yè)工程專業(yè)通過“選種—培植—擴展—升華”4個階段，實現(xiàn)實習(xí)與實驗教學(xué)的貫通及生態(tài)對接，構(gòu)建了實踐教學(xué)一體化體系，如圖4 所示。

　　選種(課題選擇)：借鑒物種繁殖的生態(tài)學(xué)規(guī)律，對接教師的科研課題，集成各類外部資源持續(xù)關(guān)注企業(yè)需求，通過大量主題零散的企業(yè)實際問題和解決方案，有目的地遴選出創(chuàng)新項目作為實踐教學(xué)的“種子”。

　　培植(實驗室功能提升)：按照基礎(chǔ)與擴展有機結(jié)合的思想將“種子”移植到現(xiàn)有專業(yè)教學(xué)實驗平臺上，通過在企業(yè)現(xiàn)場和實驗室對“種子”進行雙向培育，促使實驗項目持續(xù)優(yōu)化以改善實驗室的平臺功能，促其成長并依靠其“分蘗特性”快速增加“植株”。

　　擴展(實踐基地落地)：選擇“植株”生長茂盛、勢態(tài)發(fā)展良好的企業(yè)，根據(jù)人才培養(yǎng)現(xiàn)實需求建設(shè)實踐基地，同時構(gòu)建“雙贏”的全生命周期基地運作管理制度，涵蓋前期聯(lián)系、初步合作、深度合作、功能升級，促使校企關(guān)系更加和諧。根據(jù)國防工業(yè)的行業(yè)特點和資源情況，積極開展面向復(fù)雜產(chǎn)品制造的實踐基地建設(shè)，目前已與20余家企業(yè)合作建成實踐基地。南航工業(yè)工程專業(yè)創(chuàng)新提出了面向企業(yè)實際問題解決的“導(dǎo)師+學(xué)生”的科研項目式實習(xí)方案：由企業(yè)提出需要解決的難題，專業(yè)教師擔(dān)任顧問，以學(xué)生為主(教師根據(jù)情況駐廠指導(dǎo))解決企業(yè)問題，這種“企業(yè)出題、校企解題、學(xué)生做題”的模式成效顯著，既較大程度地解決了企業(yè)面臨的實際問題，又顯著提升了學(xué)生的能力。

　　升華(實訓(xùn)平臺集成)：建立面向流程管理與知識管理的知識化、集成化和共享化平臺，更好地滿足了人才培養(yǎng)的多樣化和個性化需求。現(xiàn)代化生產(chǎn)和管理日益復(fù)雜，短期小規(guī)模實踐難以滿足不同類型行業(yè)和企業(yè)對專業(yè)人才培養(yǎng)的個性化需求，針對實踐教學(xué)的多樣化和個性化需求，通過進一步提煉，建成了基于流程管理與知識管理集成的虛擬實訓(xùn)管理系統(tǒng)，并引入知名企業(yè)的流程管理案例，實現(xiàn)了實踐教學(xué)的知識化、集成化和共享化，滿足了全方位、高要求的實踐需求，該成果已經(jīng)被其他高校借鑒。

　　通過上述發(fā)展過程，南航與合作企業(yè)良性互動，實驗室和實踐基地具備自身造血機制，學(xué)生在全程參與實踐的過程中獲得了充分的鍛煉，較好地破解了認知結(jié)構(gòu)失衡的難題。

　　2.3  逐層遞進的競賽體系設(shè)計

　　競賽是促進學(xué)生掌握專業(yè)知識、增強學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力、提升專業(yè)整體水平的有效助推器，對教學(xué)體系設(shè)計起著至關(guān)重要的作用。專業(yè)競賽發(fā)展規(guī)律與實踐體系類似，由低年級向高年級呈現(xiàn)數(shù)量增加、難度加深、等級提升的趨勢，專業(yè)性和鍛煉價值不斷加強。南航工業(yè)工程專業(yè)學(xué)生在參與科創(chuàng)競賽的過程中收獲激情，不斷探索，實現(xiàn)個人價值，最終全面提升專業(yè)水平，工業(yè)工程專業(yè)競賽體系設(shè)計如圖5所示。

　　南航工業(yè)工程專業(yè)鼓勵學(xué)生組建科創(chuàng)團隊參與國內(nèi)外各類高水平學(xué)科專業(yè)競賽，探索在科學(xué)研究過程中穿插綜合素質(zhì)培養(yǎng)(如表達能力、展示能力、演講能力、溝通能力等)的模式。且要求每名學(xué)生在學(xué)習(xí)期間必須參加1次科研訓(xùn)練計劃或?qū)W科專業(yè)競賽。在問題驅(qū)動導(dǎo)向下，教師提出各類型課題，并根據(jù)問題特點進行創(chuàng)新知識的模塊化分類，如理論性、方法性和應(yīng)用性等模塊。師生共同研討篩選，按照難度等級形成可供選擇的項目庫：針對基金類項目，重在訓(xùn)練學(xué)生研究的規(guī)范性;針對競賽類項目，重點提煉創(chuàng)新思想，訓(xùn)練學(xué)生綜合表現(xiàn)力;針對創(chuàng)業(yè)類項目，提供環(huán)境進行孵化，重在訓(xùn)練學(xué)生的實際項目運作能力。基金類項目成果可支持教師的科研工作，對教師和企業(yè)有一定的支持作用;競賽類項目有可能成為創(chuàng)業(yè)類項目，具有較強的標(biāo)桿誘導(dǎo)作用;創(chuàng)業(yè)類、競賽類項目還可形成教學(xué)案例，反哺教學(xué)。以科研項目為牽引，基于真實的科研情境培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)研究能力，形成了“有項目、有指導(dǎo)、有成效”和智商、情商齊發(fā)展的學(xué)生綜合創(chuàng)新實踐能力培養(yǎng)模式。學(xué)生在全國工業(yè)工程案例競賽、“挑戰(zhàn)杯”競賽等多項學(xué)科專業(yè)賽中均有較為突出的表現(xiàn)。

　　3  成效分析

　　南航工業(yè)工程專業(yè)2019年獲批首批國家級一流本科專業(yè);專業(yè)就業(yè)形勢良好，學(xué)生就業(yè)率近3年保持在學(xué)校前列;建有1個國家級教學(xué)團隊(管理定量方法課程群)、1個江蘇省高等學(xué)校優(yōu)秀科技創(chuàng)新團隊、1個江蘇省高校社科優(yōu)秀創(chuàng)新團隊;建成了國家經(jīng)濟管理創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式實驗示范區(qū)、教育部創(chuàng)業(yè)教育實驗示范區(qū)和江蘇省經(jīng)濟管理實驗教學(xué)示范中心等國家級和省部級創(chuàng)新人才實驗教學(xué)平臺，培養(yǎng)出了一批適應(yīng)社會、企業(yè)要求的高素質(zhì)人才。

　　4  結(jié)語

　　筆者研究了南航工業(yè)工程專業(yè)的實踐教學(xué)體系，從實驗、實習(xí)和競賽3個方面進行了創(chuàng)新設(shè)計。面對新的工業(yè)革命和大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的廣泛應(yīng)用，工業(yè)工程專業(yè)實踐創(chuàng)新教學(xué)體系仍在探索與發(fā)展中，未來將在已有基礎(chǔ)上，加強創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)系列教材與課程資源的建設(shè)，進一步整合校內(nèi)外資源、開放協(xié)同，實現(xiàn)專創(chuàng)融合、學(xué)科交叉融合，深度激發(fā)師生、企業(yè)的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)精神和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活力。