DMAIC改進模型在《船舶輔助機械控制系統(tǒng)》課程改革中的應(yīng)用

李寒林 林金表 林洪貴 馬昭勝 吳德烽 吳澤謀

摘 要：《船舶輔助機械控制系統(tǒng)》課程是船舶電子電氣工程專業(yè)的專業(yè)必修課，有助于培養(yǎng)學(xué)生綜合分析和應(yīng)用的能力。通過船舶電子電氣工程專業(yè)SIPOC分析和《船舶輔助機械控制系統(tǒng)》課程現(xiàn)狀分析，結(jié)合DMAIC改進模型，分別從定義（Define）、測量（Measure）、分析（Analyze）、改進（Improve）、控制（Control）五個階段將課程教學(xué)過程進行了歸納與總結(jié)，通過因果圖找出制約教學(xué)質(zhì)量提高的關(guān)鍵因素，提出分別涉及教師、學(xué)生和機制三方面的措施，以改進流程的標(biāo)準(zhǔn)化管理，為在教學(xué)環(huán)節(jié)中切實提升教學(xué)質(zhì)量提供了改革措施。

關(guān)鍵詞：課程;改革與實踐;DMAIC改進模型;六西格瑪

中圖分類號：G642? ? ? ? ? ? ?文獻標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號：1006—7973（2020）10-0069-03

基于STCW公約馬尼拉修正案的要求，結(jié)合國內(nèi)航海教育的現(xiàn)狀，船舶電子電氣工程專業(yè)教育的主要任務(wù)，是培養(yǎng)有能力勝任海洋船舶工作的電子電氣技術(shù)人才。作為一個開設(shè)時間較短的專業(yè)，有必要進行相關(guān)課程教學(xué)模式研究，讓學(xué)生理論知識與實踐能力全面發(fā)展?！洞拜o助機械控制系統(tǒng)》課程是船舶電子電氣工程專業(yè)教學(xué)中必不可少的一個重要環(huán)節(jié)，可以培養(yǎng)學(xué)生在船舶輔助機械的控制方面，擁有較強的實際動手操作能力和理論聯(lián)系實際的綜合分析能力。目前教學(xué)實踐中存在一些制約課程發(fā)展的因素，因此有必要探索構(gòu)筑高效的控制體系[1]，從而建立維持和改進績效的評估標(biāo)準(zhǔn)與方法，確保對整個教學(xué)流程的持續(xù)評估、檢查和更新。

1 《船舶輔助機械控制系統(tǒng)》課程分析

1.1 課程現(xiàn)狀分析

根據(jù)海員適任考試大綱的要求，通過《船舶輔助機械控制系統(tǒng)》課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)能掌握自動控制的基本知識，理解反饋控制系統(tǒng)、調(diào)節(jié)器基本作用規(guī)律，理解船舶輔助機械控制系統(tǒng)的組成、工作原理、管理技能及故障排除的方法，其中特別需要掌握燃油供油單元控制系統(tǒng)、輔鍋爐自動控制系統(tǒng)、分油機控制系統(tǒng)、伙食冷庫系統(tǒng)和船舶中央空調(diào)系統(tǒng)等的組成、工作原理。

然而，在目前《船舶輔助機械控制系統(tǒng)》課程教學(xué)過程中，筆者發(fā)現(xiàn)了教學(xué)過程中一些現(xiàn)象：

（1）學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度和認(rèn)知方面。有些學(xué)生認(rèn)為大學(xué)課程比較簡單，學(xué)習(xí)態(tài)度不夠端正，特別是《船舶輔助機械控制系統(tǒng)》這類的專業(yè)課程學(xué)習(xí)中，沒有進行課前預(yù)習(xí)和課后復(fù)習(xí)，對于“分油機自動控制系統(tǒng)”和“鍋爐自動控制系統(tǒng)”等一些綜合能力要求高的章節(jié)，無法深入地理解和掌握。不少學(xué)生只是為了應(yīng)付偏重于考察知識點的考試，寄希望于考試之前的突擊復(fù)習(xí)，導(dǎo)致專業(yè)知識不精和綜合分析能力缺乏。

（2）學(xué)生的專業(yè)技能培養(yǎng)方面。由于學(xué)生在課程學(xué)習(xí)過程中，專業(yè)知識掌握不扎實，在進行需要綜合分析能力的實驗或者訓(xùn)練時，無法達到相應(yīng)的技術(shù)要求。如與課程相關(guān)的綜合訓(xùn)練實驗《常見傳感器檢查》中，需要學(xué)生在綜合實驗臺上進行熱電阻、熱電偶、鍋爐火焰?zhèn)鞲衅鳌㈦妱硬顗鹤兯推鞯臋z查與調(diào)校。四項實驗內(nèi)容分別在教學(xué)內(nèi)容的不同章節(jié)，學(xué)生如果沒有綜合掌握，難以獨立完成實驗。

（3）教師的考核指標(biāo)方面。目前高校的考核機制對教師的教學(xué)效果要求不高，導(dǎo)致教師對教學(xué)研究和教學(xué)改革的積極性不高。雖然教師能完成教學(xué)任務(wù)，保證教學(xué)工作的正常開展，但對于教學(xué)過程的進一步優(yōu)化和改進的動力不足。

1.2 船舶電子電氣工程專業(yè)SIPOC分析

六西格瑪管理理論在管理領(lǐng)域應(yīng)用較多，以客戶的滿意程度為中心，著眼于預(yù)防性的管理和控制[2]。根據(jù)六西格瑪管理理論，船舶電子電氣工程專業(yè)的教學(xué)過程可以用如圖1分析。航海類大學(xué)和學(xué)院是產(chǎn)品的供應(yīng)者（Supplier），學(xué)校的師資和教學(xué)資源及環(huán)境是輸入量（Input） ，在校期間的學(xué)習(xí)和實踐是過程（Process），畢業(yè)的學(xué)生即輸出量（Output），接收學(xué)生的用人單位是使用者（Customer）。由圖1可以看出，學(xué)生是輸出量，目標(biāo)是學(xué)有成就，參與整個教學(xué)流程。航海類大學(xué)提供學(xué)生生活和學(xué)習(xí)環(huán)境，為學(xué)生設(shè)計教學(xué)計劃，為課程配備相應(yīng)的教師。教師則是教學(xué)過程（Process）的具體執(zhí)行者，為課堂教學(xué)做充分準(zhǔn)備，參與教學(xué)的具體過程。教學(xué)效果從學(xué)生的知識運用能力及自主學(xué)習(xí)能力方面體現(xiàn)出來，從而達到用人單位的需求[3]。

通過上面的類比分析可見，六西格瑪改進方法的DMAIC模型可以實施于教學(xué)管理中，從而利用教學(xué)過程的改進機會，實現(xiàn)教學(xué)改革效[4]。

2 DMAIC改進模型在課程中的應(yīng)用

為了充分利用DMAIC過程改進方法，提高學(xué)生的綜合學(xué)習(xí)能力，針對目前船舶電子電氣工程專業(yè)《船舶輔助機械控制系統(tǒng)》課程的特點，將6西格瑪改進項目的定義、測量、分析、改進、控制五個階段的主要工作整理如圖2所示。

2.1 定義階段

根據(jù)圖1船舶電子電氣工程專業(yè)六西格瑪管理SIPOC圖可知，《船舶輔助機械控制系統(tǒng)》課程管理階段，作用在于為保證教學(xué)質(zhì)量提供前提條件;教學(xué)過程階段屬于實時控制，真正直接作用于提升教學(xué)質(zhì)量的階段，是過程管理的關(guān)鍵;課程考試和總結(jié)是檢驗教學(xué)質(zhì)量的管理階段，屬于終結(jié)控制[5]。由此可以將《船舶輔助機械控制系統(tǒng)》課程的SIPOC流程簡化為圖3。

由圖3可見，首先應(yīng)確定學(xué)生要掌握的知識、技能和素質(zhì)，然后分析測量學(xué)生目前所具有的水平，求出期望值與測量值之間的偏差[6]。分析以下幾個問題：哪些知識不足;哪些技能欠缺;素質(zhì)有沒有達到要求[7] 。之后，根據(jù)學(xué)生需求完善教學(xué)過程。

2.2 測量階段

為了多角度地分析《船舶輔助機械控制系統(tǒng)》課程的現(xiàn)狀，發(fā)現(xiàn)其中存在的問題，以2016-2017學(xué)年度課程的統(tǒng)計表為例，分析學(xué)生的現(xiàn)狀，以便于找出需要解決問題的重點。

從表1可以看出在課程的平時學(xué)習(xí)中，總出勤率、作業(yè)完成率和實驗完成率，都在4σ至5σ水平左右，部分指標(biāo)能夠達到6σ。但平時課程中的提問正確率偏低，基本只達到2σ至3σ水平，存在嚴(yán)重的缺陷，說明學(xué)生對知識的理解不夠深入。作為課程最終的考核，學(xué)生的考試通過率只達到3σ至4σ水平左右，說明學(xué)生的知識掌握程度不高，間接地反映出有不利的影響因素對教學(xué)質(zhì)量產(chǎn)生了負(fù)向貢獻。

2.3 分析階段

完成《船舶輔助機械控制系統(tǒng)》課程的數(shù)據(jù)統(tǒng)計后，本文利用因果圖找出影響當(dāng)前績效的部分相關(guān)原因[8]，如圖4所示，以找出學(xué)生較低的考試通過率與各種因素的關(guān)系。從出勤和作業(yè)、課堂教學(xué)、課后學(xué)習(xí)及期末復(fù)習(xí)四個方面，根據(jù)因果圖找出了影響學(xué)生考試通過率的典型因素。如未通過期末考試的同學(xué)曾出現(xiàn)過多次曠課、抄襲作業(yè)的現(xiàn)象。船電1412班的通過率較高，與同學(xué)們課堂積極回答提問，大部分同學(xué)課后復(fù)習(xí)效果明顯正相關(guān)。復(fù)習(xí)階段因船電1413班和1414班同學(xué)進行船舶教學(xué)實習(xí)，未能在校復(fù)習(xí)，其通過率偏低。

2.4 改進階段

本階段通過課程教學(xué)質(zhì)量因果圖的分析，圍繞本課程教學(xué)質(zhì)量的過程管理，在課程管理、教師管理、制度管理等多個環(huán)節(jié)提出了相應(yīng)的改進措施，體現(xiàn)在如下幾個方面。

2.4.1教學(xué)團隊方面

《船舶輔助機械控制系統(tǒng)》課程，前序的教學(xué)內(nèi)容涉及專業(yè)基礎(chǔ)課《單片機原理與應(yīng)用》、《PLC原理與應(yīng)用》、《自動控制理論》和專業(yè)必修課《船舶輔機》、《船舶柴油機》。船舶電氣及自動化教研室教學(xué)內(nèi)容相似的五位專業(yè)教師組成的教學(xué)團隊工作，團隊人員有兩位教授、一位副教授和兩位講師。同時，邀請了其他教研室的教師作為教學(xué)顧問。

2.4.2學(xué)生管理方面

在課程教學(xué)中，教師安排了學(xué)習(xí)小組，以宿舍為單位的幾位同學(xué)組成，推選組長、制訂內(nèi)部紀(jì)律。如，2015級船舶電子電氣專業(yè)的教學(xué)指導(dǎo)中，以船電1512班為試驗，將學(xué)生組成學(xué)習(xí)小組，建立網(wǎng)絡(luò)即時通訊的微信群和QQ群，借用群信息和郵件，形成聯(lián)系緊密的學(xué)習(xí)團隊。通過這種學(xué)習(xí)小組，一方面不同類型的小組成員可以優(yōu)勢互補、相互督促，另外通過小組的集體努力，可以完成一些個人無法完成的課程設(shè)計。如船電1411班的幾位同學(xué)通過課程學(xué)習(xí)后，以學(xué)習(xí)小組的合作形式，申報了福建省大學(xué)生創(chuàng)新性實驗計劃項目《船舶艙內(nèi)運動物體自身定位裝置的研究》，并在此基礎(chǔ)上，設(shè)計了《船舶精準(zhǔn)掃艙多功能機器人》項目參加“挑戰(zhàn)杯”大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽。

2.4.3教學(xué)過程管理和成績評定機制

為了在《船舶輔助機械控制系統(tǒng)》教學(xué)過程中全面評估學(xué)生的表現(xiàn)，本課程逐漸采用云課堂的形式 [9]。一方面，課程利用“課堂派”APP，將課前預(yù)習(xí)、課堂教學(xué)、課后復(fù)習(xí)三個階段的學(xué)習(xí)任務(wù)下發(fā)給學(xué)生，學(xué)生可以直接在手機APP上隨時進行任務(wù)。另一方面，將教學(xué)各階段考勤、作業(yè)情況、同學(xué)的評價作為課程成績評定參考值。此外，學(xué)生在學(xué)習(xí)客戶端能及時給任課教師進行教學(xué)內(nèi)容和情況的反饋，可便于教學(xué)過程的評估。

需要注意的是，本階段的改進方法主要是流程再造，如果改進措施沒有效果，必須重新進行績效評估和原因分析。因此一般來說，至少需要經(jīng)過兩次及以上的完整教學(xué)過程，且有比較顯著的效果時，才能進入控制階段。

2.5 控制階段

經(jīng)過2014級和2015級學(xué)生《船舶輔助機械控制系統(tǒng)》課程改進后，教學(xué)效果得到提高，通過控制階段進行編程制定和標(biāo)準(zhǔn)化。

首先，對《船舶輔助機械控制系統(tǒng)》課程過程進行更新和修正，課程負(fù)責(zé)人更新文件管理記錄，保證教學(xué)績效長期持續(xù)的較高水準(zhǔn)。其次，在課程教學(xué)中，應(yīng)規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)工作程序，依托教研室的相關(guān)教師建立過程監(jiān)督體系，以避免在實際教學(xué)過程中產(chǎn)生偏差和不到位。最后，因為課程需要圍繞航海教育的培養(yǎng)目標(biāo)，需要把教學(xué)反饋意見、學(xué)習(xí)需求、課程設(shè)計、課堂教學(xué)和日常實踐等納入到航海教育質(zhì)量體系中。

《船舶輔助機械控制系統(tǒng)》課程的改進可能需要多次按照DMAIC模型進行改進，才能達到持續(xù)改進的效果。船舶電子電氣工程專業(yè)自2010級開始開設(shè)《船舶輔助機械控制系統(tǒng)》課程，至今2017-2018學(xué)年結(jié)束，已有6個年級的學(xué)生完成此門課程并取得了較好的教學(xué)效果，說明DMAIC模型對此課程的改革實踐有很大的幫助。

3 結(jié)論

本文以《船舶輔助機械控制系統(tǒng)》課程教學(xué)為例，按六西格瑪?shù)墓芾矸椒ㄖ械腄MAIC改進模型，從定義、測量、分析、改進、控制五個階段出發(fā)，構(gòu)筑了一個高效的教學(xué)管理的控制體系，并建立了學(xué)生學(xué)習(xí)績效的評估標(biāo)準(zhǔn)與方法，將其應(yīng)用于船舶電子電氣工程專業(yè)2014級至2015級的教學(xué)實踐中，完成了6個年段的持續(xù)評估、檢查和更新，較為明顯地提升了教學(xué)質(zhì)量，也更利于學(xué)校培養(yǎng)出適應(yīng)IMO公約要求的優(yōu)秀畢業(yè)生。

參考文獻：

[1]章獻民，楊冬曉，楊建義.電子信息類專業(yè)課程體系的改革實踐[J].高等工程教育研究，2017（04）：178-181.

[2]陳沁.基于DMAIC方法的物流管理專業(yè)教學(xué)質(zhì)量持續(xù)提升研究[J].物流工程與管理，2017， 39（04）： 178-179+187.

[3]李寒林，蔡振雄，林金表，榮輝.基于六西格瑪過程理論的輪機專業(yè)教學(xué)質(zhì)量管理[J].航海教育研究，2008，25（04）：53-54.

[4]Monika Smetkowska， Beata Mrugalska. Using Six Sigma DMAIC to Improve the Quality of the Production Process： A Case Study[J]. Procedia - Social and Behavioral Sciences，2018，238.

[5]張士輝，祁蕓，嚴(yán)瑋.基于CDIO的卓越工程師訂單班課程改革實踐[J].高等工程教育研究，2014（05）：187-190.

[6]周昌艷.將“六西格瑪”管理應(yīng)用到大學(xué)思政工作中的探索與研究[J].吉林廣播電視大學(xué)學(xué)報， 2014 （09）： 9-10.

[7]丁金昌.實踐導(dǎo)向的高職教育課程改革與創(chuàng)新[J].高等工程教育研究，2015（01）：119-124.

[8]孫春軍，宗蘊璋.六西格瑪管理方法在高校教學(xué)質(zhì)量管理體系中的應(yīng)用研究[J].常州工學(xué)院學(xué)報， 2016， 29（01）：77-81.

[9]耿俊浩，田錫天，馬炳和.工業(yè)界視角下面向?qū)I(yè)認(rèn)證的工程實踐類課程教學(xué)改革[J].高等工程教育研究，2018（02）：136-141.

基金項目：中國交通教育研究會教育科學(xué)研究項目（編號：交教研1802-117），集美大學(xué)教育教學(xué)改革研究項目（編號：JY18028）;