模型實(shí)景教學(xué)法在工業(yè)工程專業(yè)課教學(xué)中的應(yīng)用研究

耿 雷，趙 林

（黑龍江科技大學(xué)，黑龍江哈爾濱150027）

隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展、人才市場競爭激烈，越來越多的企業(yè)重視對工業(yè)工程人才的需求。目前，國內(nèi)高校的畢業(yè)生就業(yè)問題所面臨前所未有的挑戰(zhàn)。用人單位把工業(yè)工程專業(yè)畢業(yè)生的動手能力、工程背景與意識、團(tuán)結(jié)協(xié)作的能力作為招聘的重要考核指標(biāo)。要達(dá)到這些要求，要求教學(xué)部門提高學(xué)生的培養(yǎng)質(zhì)量，而這些又必須以良好的教學(xué)質(zhì)量作保障。工業(yè)工程專業(yè)學(xué)生的教學(xué)質(zhì)量該如何保證，是解決問題的關(guān)鍵。

一、工業(yè)工程人才培養(yǎng)現(xiàn)狀

工業(yè)工程（IE）是綜合運(yùn)用數(shù)學(xué)、自然科學(xué)、系統(tǒng)科學(xué)等專門知識方法，對有關(guān)人員、資金、能源、信息以及固有技術(shù)構(gòu)成的系統(tǒng)進(jìn)行規(guī)劃、設(shè)計(jì)、評價(jià)、創(chuàng)新，以使系統(tǒng)更有效、更富有生產(chǎn)力的學(xué)科［1］。因此，工業(yè)工程專業(yè)是一個(gè)實(shí)踐性和應(yīng)用性都非常強(qiáng)的專業(yè)，培養(yǎng)的學(xué)生不僅要有較強(qiáng)的理論基礎(chǔ)，還需要具備很強(qiáng)的實(shí)踐動手能力以及發(fā)現(xiàn)問題、分析解決問題的能力。

經(jīng)過多年的教學(xué)實(shí)踐和思考，在目前的工業(yè)工程專業(yè)教學(xué)實(shí)踐中，無論是理論教學(xué)還是實(shí)踐教學(xué)，都不能很好的滿足該專業(yè)人才培養(yǎng)的實(shí)際需求。原因在于理論教學(xué)與生產(chǎn)實(shí)際的嚴(yán)重脫節(jié)，表現(xiàn)在學(xué)生幾乎沒有工程背景、現(xiàn)有的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)大都流于形式、學(xué)生在認(rèn)識實(shí)習(xí)與生產(chǎn)實(shí)習(xí)中所接觸到的生產(chǎn)實(shí)際信息與課堂的理論知識不能很好的銜接起來。

目前的工業(yè)工程專業(yè)教學(xué)，一般以課堂理論教學(xué)為主，以實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)和案例教學(xué)為輔的模式，重點(diǎn)要求學(xué)生對理論知識的掌握。從理論教學(xué)看，學(xué)生僅限于通過課堂講述的知識、書本所總結(jié)的方法、例題學(xué)習(xí)專業(yè)知識，而這些理論知識、方法和例題往往是生產(chǎn)現(xiàn)場實(shí)際運(yùn)營問題的簡化。教師有時(shí)候不得不采用掛圖、PPT圖片等教學(xué)的方式，引導(dǎo)學(xué)生理解一些如企業(yè)布局、生產(chǎn)線設(shè)備的布置形式、生產(chǎn)能力的核定以及科學(xué)制定生產(chǎn)流程等問題；從案例教學(xué)看，普遍缺乏合適的案例，學(xué)生不能全面了解實(shí)際問題的真實(shí)狀況；從實(shí)驗(yàn)教學(xué)來看，實(shí)驗(yàn)教學(xué)大都是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，不能就某項(xiàng)相關(guān)聯(lián)的知識點(diǎn)展開討論，學(xué)習(xí)效果不佳。這種近乎“虛擬”的教學(xué)方式使學(xué)生在學(xué)習(xí)中很難理解老師所講述的知識，很難對工業(yè)工程專業(yè)知識系統(tǒng)的內(nèi)涵有深入的理解，在面對實(shí)際問題時(shí)，無法篩選、概括問題所包含的信息，無法準(zhǔn)確找到解決問題所需的信息，缺乏實(shí)際應(yīng)用能力。

二、模型實(shí)景教學(xué)法的優(yōu)勢

實(shí)景模擬教學(xué)法源于戰(zhàn)爭中的沙盤模擬推演，在戰(zhàn)爭中采用各種形式的沙盤模型來模擬戰(zhàn)場的地形及武器裝備的部署情況，結(jié)合戰(zhàn)略與戰(zhàn)術(shù)的變化來進(jìn)行推演，決策戰(zhàn)術(shù)指揮與部署，這種方法在軍事上獲得了極大的成功［2］。由于直觀、高效和準(zhǔn)確，戰(zhàn)后這種方法逐漸被應(yīng)用于企業(yè)管理和各種層次的教學(xué)環(huán)節(jié)中。模型實(shí)景教學(xué)法在一些相關(guān)專業(yè)，如建筑學(xué)、機(jī)械工程等教學(xué)中經(jīng)常用到，其目標(biāo)是在理論學(xué)習(xí)中引入讓學(xué)生看得見、摸得著的實(shí)際模型，來增強(qiáng)學(xué)生對于學(xué)習(xí)對象的直觀的、感性的認(rèn)知，進(jìn)而增加對所學(xué)知識的理解［3］。

工業(yè)工程專業(yè)有很強(qiáng)的實(shí)踐性，工業(yè)工程技術(shù)人員必然具有很強(qiáng)的實(shí)踐和工程分析與設(shè)計(jì)能力，善于對生產(chǎn)系統(tǒng)的各組成要素及其相互關(guān)系，進(jìn)行周密的實(shí)際觀察和分析，為系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)提供參數(shù)和依據(jù)，為系統(tǒng)的高效運(yùn)行提出和選擇最優(yōu)方案［4］。所以，實(shí)景模型教學(xué)法可以以較低的成本，改善傳統(tǒng)的教學(xué)模式，使理論與實(shí)踐相結(jié)合，使學(xué)生較好的理解掌握工業(yè)工程領(lǐng)域的相關(guān)知識，對于學(xué)生進(jìn)一步提高專業(yè)能力具有一定的意義。

三、應(yīng)用專業(yè)課程的選擇

為推進(jìn)模型實(shí)景教學(xué)法在專業(yè)課程體系的應(yīng)用，我們須在專業(yè)課程中選擇試點(diǎn)課程進(jìn)行實(shí)施，以便在教學(xué)實(shí)踐中探索該方法的應(yīng)用方案與效果。在多年的教學(xué)實(shí)踐中，基于專業(yè)教師的教學(xué)研究與具備的企業(yè)實(shí)踐背景，我們選擇《設(shè)施規(guī)劃與物流分析》課程作為研究試點(diǎn)開展研究?！对O(shè)施規(guī)劃與物流分析》是工業(yè)工程的一門核心課程，是以制造企業(yè)，尤其是機(jī)械制造企業(yè)為背景，注重制造企業(yè)內(nèi)的物料搬運(yùn)路線的優(yōu)化設(shè)計(jì)，原材料、半成品以及制成品的物料活動控制，機(jī)器設(shè)備、運(yùn)輸通道和場地的合理布局，從而實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)物流系統(tǒng)整體優(yōu)化。因此，該課程實(shí)現(xiàn)了理論、方法和技術(shù)的有效結(jié)合，選擇該課程作為研究與實(shí)踐的試點(diǎn)課程是有實(shí)際意義的。

四、模型實(shí)景教學(xué)法的設(shè)計(jì)與實(shí)施

（一）模型實(shí)景教學(xué)法的設(shè)計(jì)

根據(jù)規(guī)劃的研究思路，實(shí)施模型實(shí)景教學(xué)法應(yīng)從以下幾個(gè)方面進(jìn)行：

1.課堂教學(xué)。根據(jù)課程教學(xué)大綱要求，《設(shè)施規(guī)劃與物流分析》學(xué)習(xí)物流設(shè)施集成與規(guī)劃的基本原理、主要方法，掌握傳統(tǒng)的設(shè)施選址、物流分析和設(shè)施規(guī)劃的方法。重點(diǎn)是廠址選擇、SLP方法和SHA方法；學(xué)習(xí)現(xiàn)代物流設(shè)施的基本知識及其在制造系統(tǒng)中的應(yīng)用。SLP方法作為教學(xué)的重點(diǎn)與難點(diǎn)內(nèi)容，在教學(xué)中加入實(shí)景模型不但會給同學(xué)們真實(shí)的工廠感受，還可以引導(dǎo)同學(xué)們對合理布局的思考。

2.課程設(shè)計(jì)。在課程設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)節(jié)中，加入模型實(shí)景的展示，使同學(xué)們在設(shè)計(jì)階段就可以對方案的合理性與可行性有較深入的理解和認(rèn)識，適時(shí)改進(jìn)方案，加強(qiáng)對生產(chǎn)實(shí)際的認(rèn)識。

3.課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)。為加深對專業(yè)知識的理解與運(yùn)用，教學(xué)大綱還規(guī)定了6學(xué)時(shí)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)。實(shí)景模型的運(yùn)用會對實(shí)驗(yàn)教學(xué)起到必要的輔助作用。

4.畢業(yè)設(shè)計(jì)。在工業(yè)工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)中，設(shè)施規(guī)劃設(shè)計(jì)占一定的比例。以往的畢業(yè)設(shè)計(jì)中，同學(xué)們都是按照任務(wù)要求，了解企業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)狀、分析作業(yè)單位物流量、作業(yè)單位相互關(guān)系分析與作業(yè)單位布局平面設(shè)計(jì)，其結(jié)果是“紙上談兵”，所得到的設(shè)計(jì)方案也都是二維的，建立不了真實(shí)的設(shè)計(jì)感受。在畢業(yè)設(shè)計(jì)中，將所分析的數(shù)據(jù)與設(shè)計(jì)的方案應(yīng)用模型實(shí)景實(shí)際擺放，可以直觀地感受設(shè)計(jì)的合理性，并能夠及時(shí)調(diào)整設(shè)計(jì)方案，將滿意的方案展示實(shí)景模型成果，將大大改善畢業(yè)設(shè)計(jì)效果，提高畢業(yè)設(shè)計(jì)質(zhì)量。

（二）模型實(shí)景教學(xué)法的實(shí)施

1.開展調(diào)研。為使實(shí)景模型的設(shè)計(jì)與制作更貼近于企業(yè)生產(chǎn)實(shí)際，我們開展了為期3個(gè)月的調(diào)研工作。調(diào)研選擇了任課教師較熟悉的企業(yè)，并通過網(wǎng)絡(luò)上的衛(wèi)星圖大致測量了廠區(qū)面積與各作業(yè)單位的基本布局，然后深入現(xiàn)場實(shí)際測繪，得到了第一手資料。

2.模型設(shè)計(jì)制作。實(shí)景模型在設(shè)計(jì)時(shí)須要考慮不同制造企業(yè)的生產(chǎn)產(chǎn)品特點(diǎn)、工藝流程、作業(yè)單位相互關(guān)系以及所處區(qū)域特點(diǎn)，根據(jù)調(diào)研得到的數(shù)據(jù)，應(yīng)用相關(guān)軟件設(shè)計(jì)了10種不同功能的制造車間廠房，設(shè)計(jì)了4種辦公區(qū)域建筑以及3種倉庫等功能區(qū)建筑。并按照實(shí)際尺寸，以合適的比例制作出其廠區(qū)的模型。

3.教學(xué)應(yīng)用。在課程設(shè)計(jì)應(yīng)用過程中，通過模型實(shí)景模擬，驗(yàn)證了數(shù)據(jù)計(jì)算、分析的合理性。在畢業(yè)設(shè)計(jì)中選取了3名學(xué)生，在相關(guān)企業(yè)物流系統(tǒng)設(shè)計(jì)及分析改善中應(yīng)用實(shí)景模型來展示畢業(yè)設(shè)計(jì)成果，在對企業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)物流、生產(chǎn)計(jì)劃與運(yùn)營數(shù)據(jù)搜集、整理、分析的基礎(chǔ)上，研究物流與作業(yè)單位布置之間的關(guān)系，合理利用有限的資源，實(shí)現(xiàn)高效的運(yùn)營，取得了滿意的效果。

五、結(jié)束語

工業(yè)工程專業(yè)實(shí)景模型教學(xué)模式的構(gòu)建，解決了工業(yè)工程專業(yè)課枯燥、乏味、學(xué)生現(xiàn)場背景薄弱、對理論知識理解不深、不透等實(shí)際問題，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性，而且也為專業(yè)其他課程的教學(xué)提供了有益的思考。同時(shí)，這種教學(xué)模式體系對改善實(shí)踐教學(xué)條件、深化教學(xué)改革、強(qiáng)化能力培養(yǎng)和優(yōu)化教學(xué)隊(duì)伍等方面起到積極的推動作用。

［1］藺宇，齊二石，史英杰.中國工業(yè)工程發(fā)展及其在制造業(yè)的應(yīng)用研究［J］.科學(xué)學(xué)與科學(xué)技術(shù)管理，2007（6）.

［2］王東生.“設(shè)施規(guī)劃與物流分析”的沙盤教學(xué)模式研究［J］.成都大學(xué)學(xué)報(bào)（教育科學(xué)版），2009（2）.

［3］楊予，傅軍.模型教學(xué)法在建筑結(jié)構(gòu)專業(yè)課程中的應(yīng)用探討［J］.理工高教研究，2009（12）.

［4］李支東，王利.工業(yè)工程專業(yè)實(shí)踐教學(xué)模式研究［J］.價(jià)值工程.2006（10）.