工業(yè)工程專業(yè)創(chuàng)新實踐教學體系的設計與思考

　　【摘要】 結合工業(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)新實踐教學體系的設計問題。提出了分層與分級的實驗教學體系，涵蓋四大類別實習教學體系，融合實驗與實習的實踐生態(tài)對接方式，形成了“有項目、有指導、有成效”和智商、情商齊發(fā)展的學生綜合創(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

　　【關鍵詞】工業(yè)工程;實踐創(chuàng)新;實驗體系;實習體系;競賽體系

　　0  引言

　　高校開展創(chuàng)新實踐教育是適應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。建設創(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)新實踐教學體系。很多學者圍繞高校創(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]研究了科學素質(zhì)教育、終身教育、專業(yè)跨界及國際交流的內(nèi)在關系;文獻[3]依托大數(shù)據(jù)技術構建了高校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育模型;文獻[4]建立了產(chǎn)學研協(xié)同共構、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、服務體系及實踐體系等多方面的創(chuàng)新;文獻[6] 指出應以更新教育理念、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]指出應堅持師生共創(chuàng)理念，構建系統(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)新實踐教學體系研究較少。對此，筆者基于工業(yè)工程專業(yè)學生培養(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)特色與技術特征交叉的屬性，該專業(yè)人才培養(yǎng)需要綜合考慮學科交叉、知識綜合、能力復合、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;服務領域由生產(chǎn)型制造向服務型制造轉(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)量不足和實踐教學動力不足等問題。這些問題下，學生的創(chuàng)新主觀能動性難以發(fā)揮，導致學生不敢創(chuàng)新、教師不愿指導、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)目標具有多重性和寬泛性：培養(yǎng)有技術、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)能力的復合型人才。人才培養(yǎng)的復雜性、內(nèi)涵的模糊性，導致學生對工業(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(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)以服務國防工業(yè)為背景。結合南航特色，學生需要滿足“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和管理科學知識，能夠適應多種部門的生產(chǎn)和管理工作，具有系統(tǒng)分析、規(guī)劃、設計、管控、質(zhì)量管理及標準化方面的能力，以及注重效率、質(zhì)量、成本、標準化等專業(yè)素養(yǎng)。學生畢業(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、物流設計與管理、供應鏈管理等工作。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年中各階段教學相互作用，學業(yè)挑戰(zhàn)度在4年中無明顯變化;學生主動學習能力呈小幅度上升趨勢;教師教學經(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)以上分析結果，筆者從教師、企業(yè)、學生3個角度剖析了角色需求與引導目標之間的聯(lián)系(見圖1)：教師具有“自我價值實現(xiàn)”的目標，企業(yè)具有“合作共贏”的訴求，學生則希望通過本科4年的學習提升綜合能力。因此，應建立成熟、適應性強的人才培養(yǎng)機制，以立德樹人為根本任務，樹立正確、有深度的目標，為建立創(chuàng)新實踐教學體系奠定基礎。

　　2  工業(yè)工程專業(yè)實踐創(chuàng)新教學體系設計

　　通過對工業(yè)工程專業(yè)教學情況和教學規(guī)律的分析，結合南航工業(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、企業(yè)實習、科創(chuàng)競賽3個方面進行研究，設計了1套較為完整的教學方案。

　　2.1  分層分級特色化實驗教學體系設計

　　南航工業(yè)工程專業(yè)擁有設施較為完善的工業(yè)工程專業(yè)教學和實驗平臺，建成了基礎工業(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、復雜裝備研制過程管理實驗室和IBM服務優(yōu)化等專業(yè)實驗室，形成了基礎工業(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、應用統(tǒng)計學、項目管理課程群等多個教學團隊，緊密圍繞實驗教學展開教學活動。教學團隊從分層、多元和分級的角度，開展模塊豐富的實驗教學課程，借助多方面綜合的實驗教學手段，全方位培養(yǎng)學生能力、提高學生素質(zhì)，最終實現(xiàn)創(chuàng)新人才培養(yǎng)的目的。教學手段方面，開展“自主實驗+網(wǎng)絡輔導”“常規(guī)教學+實驗操作”“數(shù)據(jù)分析+研究型與應用型學習”“創(chuàng)業(yè)培訓+企業(yè)培訓”的實踐教學。實驗模塊設置方面，具有“基礎實驗—專項實驗—綜合實驗—創(chuàng)新實驗”的分層分級特色，實驗教學層次體系設計如圖2所示。

　　2.2  基于項目式的實習教學體系設計

　　實習是高校人才培養(yǎng)必不可少的環(huán)節(jié)，貫穿學生本科4年的學習，具有一定的發(fā)展規(guī)律。基于項目式的實習教學體系，如圖3所示。參觀實習給新生帶來較強新鮮感，隨著課程的切入，學生能用專業(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，實驗教學注重校內(nèi)和課內(nèi)的教學實踐，實習則注重校外和課外的教學實踐，二者都是實踐教學的重要組成部分，任何一部分出了問題都不利于學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)實習與實驗教學的貫通及生態(tài)對接，構建了實踐教學一體化體系，如圖4 所示。

　　選種(課題選擇)：借鑒物種繁殖的生態(tài)學規(guī)律，對接教師的科研課題，集成各類外部資源持續(xù)關注企業(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的“種子”。

　　培植(實驗室功能提升)：按照基礎與擴展有機結合的思想將“種子”移植到現(xiàn)有專業(yè)教學實驗平臺上，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)實需求建設實踐基地，同時構建“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，積極開展面向復雜產(chǎn)品制造的實踐基地建設，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“導師+學生”的科研項目式實習方案：由企業(yè)提出需要解決的難題，專業(yè)教師擔任顧問，以學生為主(教師根據(jù)情況駐廠指導)解決企業(yè)問題，這種“企業(yè)出題、校企解題、學生做題”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，又顯著提升了學生的能力。

　　升華(實訓平臺集成)：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構失衡的難題。

　　2.3  逐層遞進的競賽體系設計

　　競賽是促進學生掌握專業(yè)知識、增強學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力、提升專業(yè)整體水平的有效助推器，對教學體系設計起著至關重要的作用。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)競賽體系設計如圖5所示。

　　南航工業(yè)工程專業(yè)鼓勵學生組建科創(chuàng)團隊參與國內(nèi)外各類高水平學科專業(yè)競賽，探索在科學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。且要求每名學生在學習期間必須參加1次科研訓練計劃或?qū)W科專業(yè)競賽。在問題驅(qū)動導向下，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，重在訓練學生研究的規(guī)范性;針對競賽類項目，重點提煉創(chuàng)新思想，訓練學生綜合表現(xiàn)力;針對創(chuàng)業(yè)類項目，提供環(huán)境進行孵化，重在訓練學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，具有較強的標桿誘導作用;創(chuàng)業(yè)類、競賽類項目還可形成教學案例，反哺教學。以科研項目為牽引，基于真實的科研情境培養(yǎng)學生的科學研究能力，形成了“有項目、有指導、有成效”和智商、情商齊發(fā)展的學生綜合創(chuàng)新實踐能力培養(yǎng)模式。學生在全國工業(yè)工程案例競賽、“挑戰(zhàn)杯”競賽等多項學科專業(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，學生就業(yè)率近3年保持在學校前列;建有1個國家級教學團隊(管理定量方法課程群)、1個江蘇省高等學校優(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)濟管理實驗教學示范中心等國家級和省部級創(chuàng)新人才實驗教學平臺，培養(yǎng)出了一批適應社會、企業(yè)要求的高素質(zhì)人才。

　　4  結語

　　筆者研究了南航工業(yè)工程專業(yè)的實踐教學體系，從實驗、實習和競賽3個方面進行了創(chuàng)新設計。面對新的工業(yè)革命和大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等技術的廣泛應用，工業(yè)工程專業(yè)實踐創(chuàng)新教學體系仍在探索與發(fā)展中，未來將在已有基礎上，加強創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)系列教材與課程資源的建設，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。