工业工程专业创新实践教学体系的设计与思考

　　【摘要】 结合工业工程专业需掌握的能力特征要求，研究工业工程专业创新实践教学体系的设计问题。提出了分层与分级的实验教学体系，涵盖四大类别实习教学体系，融合实验与实习的实践生态对接方式，形成了“有项目、有指导、有成效”和智商、情商齐发展的学生综合创新实践能力培养模式。

　　本文源自朱建军; 薛涵; 王丽; 虞先玉; 袁磊， 工业和信息化教育 发表时间：2021-07-23

　　【关键词】工业工程;实践创新;实验体系;实习体系;竞赛体系

　　0  引言

　　高校开展创新实践教育是适应全球化竞争的必然选择，也是对科技产业革命和经济社会发展的回应。建设创新型国家要以创新型人才培养为先行，这就要求高校完善适合自身特点的创新实践教学体系。很多学者围绕高校创新实践教育进行了研究，文献[1]阐述了创新教育与创业教育的融合问题;文献[2]研究了科学素质教育、终身教育、专业跨界及国际交流的内在关系;文献[3]依托大数据技术构建了高校创新创业教育模型;文献[4]建立了产学研协同共构、全链条融通的支持体系;文献[5]提出要推进课程体系、机制体系、服务体系及实践体系等多方面的创新;文献[6] 指出应以更新教育理念、重塑教育模式、注重师资培养、加大教改力度等多方面为切入点进行改革;文献[7]指出应坚持师生共创理念，构建系统化的知识链与实践链;文献[8]以工业工程专业为例，构建了系统化的课程体系，实现了分模块、分阶段、分层次培养。以上研究表明，创新实践教育研究呈现多样化及个性化，但作为一门 “工—管—理”综合交叉的新型专业，以工业工程专业为对象的创新实践教学体系研究较少。对此，笔者基于工业工程专业学生培养的特点，提出了较为系统完整的创新实践教育体系，为新时代工业工程专业人才培养提供了参考和借鉴。

　　1  工业工程专业教学规律简析

　　实现从粗放式管理向以集成化、信息化、网络化为特征的精益管理转变，是提升我国制造业核心竞争力、向制造业强国迈进的必由之路。作为能够帮助企业改进产品质量、提升管理水平、降低生产成本、实现绿色转型的交叉学科，工业工程专业作用重大，该专业人才具有广阔的发展空间与前景。工业工程专业具有行业特色与技术特征交叉的属性，该专业人才培养需要综合考虑学科交叉、知识综合、能力复合、面向实践和富于创新等特征。近年来，随着制造强国战略的逐步落实，工业工程专业发展迎来了历史机遇，专业性质发生了以下转变：思维习惯由要素驱动向创新驱动转变;企业综合要求由低成本竞争优势向质量效益竞争优势转变;发展模式由粗放制造向绿色制造转变;服务领域由生产型制造向服务型制造转变。这些变化具有连带性，带来了企业思路的转变，而企业思路转变又影响着对工业工程专业毕业生的要求。在这种机遇与挑战并存的情况下，处在创新创业教育浪潮之中的工业工程专业创新教学模式探索刻不容缓。

　　长期以来，工业工程专业人才实践培养，呈现专业强烈的实践需求与相对缺乏的实践资源之间的矛盾，出现了实验室功能单一、实践基地数量不足和实践教学动力不足等问题。这些问题下，学生的创新主观能动性难以发挥，导致学生不敢创新、教师不愿指导、企业不屑参与，也制约着专业人才培养质量的提升。

　　工业工程专业人才培养目标具有多重性和宽泛性：培养有技术、懂管理，具备专业能力、外语运用能力、创新能力和综合素质能力的复合型人才。人才培养的复杂性、内涵的模糊性，导致学生对工业工程专业理解不足，对毕业去向更知之甚少。南京航空航天大学(以下简称“南航”)地处长三角地区，具有“航空、航天、民航”特色(三航)，工业工程专业以服务国防工业为背景。结合南航特色，学生需要满足“三航”和制造型企业对综合型人才的要求，具备较强的工程科学和管理科学知识，能够适应多种部门的生产和管理工作，具有系统分析、规划、设计、管控、质量管理及标准化方面的能力，以及注重效率、质量、成本、标准化等专业素养。学生毕业后可从事现场管理与改善、精益生产与管理、流程优化与管理、质量管理与提升、物流设计与管理、供应链管理等工作。笔者根据对工业工程专业人才培养特征的研究发现，本科4年中各阶段教学相互作用，学业挑战度在4年中无明显变化;学生主动学习能力呈小幅度上升趋势;教师教学经验丰富程度、师生互动频率呈增加趋势，这表明师生知识水平在互动过程中均得以提高。

　　根据以上分析结果，笔者从教师、企业、学生3个角度剖析了角色需求与引导目标之间的联系(见图1)：教师具有“自我价值实现”的目标，企业具有“合作共赢”的诉求，学生则希望通过本科4年的学习提升综合能力。因此，应建立成熟、适应性强的人才培养机制，以立德树人为根本任务，树立正确、有深度的目标，为建立创新实践教学体系奠定基础。

　　2  工业工程专业实践创新教学体系设计

　　通过对工业工程专业教学情况和教学规律的分析，结合南航工业工程专业特点，围绕实践创新这一中心，笔者从实验教学、企业实习、科创竞赛3个方面进行研究，设计了1套较为完整的教学方案。

　　2.1  分层分级特色化实验教学体系设计

　　南航工业工程专业拥有设施较为完善的工业工程专业教学和实验平台，建成了基础工业工程实验室、人因工程实验室、生产与质量管理实验室、航宇工业工程仿真实验室、管理信息系统实验室、复杂装备研制过程管理实验室和IBM服务优化等专业实验室，形成了基础工业工程课程群，系统工程、运营管理课程群，质量管理、运筹学、应用统计学、项目管理课程群等多个教学团队，紧密围绕实验教学展开教学活动。教学团队从分层、多元和分级的角度，开展模块丰富的实验教学课程，借助多方面综合的实验教学手段，全方位培养学生能力、提高学生素质，最终实现创新人才培养的目的。教学手段方面，开展“自主实验+网络辅导”“常规教学+实验操作”“数据分析+研究型与应用型学习”“创业培训+企业培训”的实践教学。实验模块设置方面，具有“基础实验—专项实验—综合实验—创新实验”的分层分级特色，实验教学层次体系设计如图2所示。

　　2.2  基于项目式的实习教学体系设计

　　实习是高校人才培养必不可少的环节，贯穿学生本科4年的学习，具有一定的发展规律。基于项目式的实习教学体系，如图3所示。参观实习给新生带来较强新鲜感，随着课程的切入，学生能用专业知识分析解决企业实际生产运营中的问题，既加深学生对专业知识的理解，又强化对企业的认识。

　　通常，实验教学注重校内和课内的教学实践，实习则注重校外和课外的教学实践，二者都是实践教学的重要组成部分，任何一部分出了问题都不利于学生理论知识和实践知识的消化和贯通。南航工业工程专业通过“选种—培植—扩展—升华”4个阶段，实现实习与实验教学的贯通及生态对接，构建了实践教学一体化体系，如图4 所示。

　　选种(课题选择)：借鉴物种繁殖的生态学规律，对接教师的科研课题，集成各类外部资源持续关注企业需求，通过大量主题零散的企业实际问题和解决方案，有目的地遴选出创新项目作为实践教学的“种子”。

　　培植(实验室功能提升)：按照基础与扩展有机结合的思想将“种子”移植到现有专业教学实验平台上，通过在企业现场和实验室对“种子”进行双向培育，促使实验项目持续优化以改善实验室的平台功能，促其成长并依靠其“分蘖特性”快速增加“植株”。

　　扩展(实践基地落地)：选择“植株”生长茂盛、势态发展良好的企业，根据人才培养现实需求建设实践基地，同时构建“双赢”的全生命周期基地运作管理制度，涵盖前期联系、初步合作、深度合作、功能升级，促使校企关系更加和谐。根据国防工业的行业特点和资源情况，积极开展面向复杂产品制造的实践基地建设，目前已与20余家企业合作建成实践基地。南航工业工程专业创新提出了面向企业实际问题解决的“导师+学生”的科研项目式实习方案：由企业提出需要解决的难题，专业教师担任顾问，以学生为主(教师根据情况驻厂指导)解决企业问题，这种“企业出题、校企解题、学生做题”的模式成效显著，既较大程度地解决了企业面临的实际问题，又显著提升了学生的能力。

　　升华(实训平台集成)：建立面向流程管理与知识管理的知识化、集成化和共享化平台，更好地满足了人才培养的多样化和个性化需求。现代化生产和管理日益复杂，短期小规模实践难以满足不同类型行业和企业对专业人才培养的个性化需求，针对实践教学的多样化和个性化需求，通过进一步提炼，建成了基于流程管理与知识管理集成的虚拟实训管理系统，并引入知名企业的流程管理案例，实现了实践教学的知识化、集成化和共享化，满足了全方位、高要求的实践需求，该成果已经被其他高校借鉴。

　　通过上述发展过程，南航与合作企业良性互动，实验室和实践基地具备自身造血机制，学生在全程参与实践的过程中获得了充分的锻炼，较好地破解了认知结构失衡的难题。

　　2.3  逐层递进的竞赛体系设计

　　竞赛是促进学生掌握专业知识、增强学生创新创业能力、提升专业整体水平的有效助推器，对教学体系设计起着至关重要的作用。专业竞赛发展规律与实践体系类似，由低年级向高年级呈现数量增加、难度加深、等级提升的趋势，专业性和锻炼价值不断加强。南航工业工程专业学生在参与科创竞赛的过程中收获激情，不断探索，实现个人价值，最终全面提升专业水平，工业工程专业竞赛体系设计如图5所示。

　　南航工业工程专业鼓励学生组建科创团队参与国内外各类高水平学科专业竞赛，探索在科学研究过程中穿插综合素质培养(如表达能力、展示能力、演讲能力、沟通能力等)的模式。且要求每名学生在学习期间必须参加1次科研训练计划或学科专业竞赛。在问题驱动导向下，教师提出各类型课题，并根据问题特点进行创新知识的模块化分类，如理论性、方法性和应用性等模块。师生共同研讨筛选，按照难度等级形成可供选择的项目库：针对基金类项目，重在训练学生研究的规范性;针对竞赛类项目，重点提炼创新思想，训练学生综合表现力;针对创业类项目，提供环境进行孵化，重在训练学生的实际项目运作能力。基金类项目成果可支持教师的科研工作，对教师和企业有一定的支持作用;竞赛类项目有可能成为创业类项目，具有较强的标杆诱导作用;创业类、竞赛类项目还可形成教学案例，反哺教学。以科研项目为牵引，基于真实的科研情境培养学生的科学研究能力，形成了“有项目、有指导、有成效”和智商、情商齐发展的学生综合创新实践能力培养模式。学生在全国工业工程案例竞赛、“挑战杯”竞赛等多项学科专业赛中均有较为突出的表现。

　　3  成效分析

　　南航工业工程专业2019年获批首批国家级一流本科专业;专业就业形势良好，学生就业率近3年保持在学校前列;建有1个国家级教学团队(管理定量方法课程群)、1个江苏省高等学校优秀科技创新团队、1个江苏省高校社科优秀创新团队;建成了国家经济管理创新人才培养模式实验示范区、教育部创业教育实验示范区和江苏省经济管理实验教学示范中心等国家级和省部级创新人才实验教学平台，培养出了一批适应社会、企业要求的高素质人才。

　　4  结语

　　笔者研究了南航工业工程专业的实践教学体系，从实验、实习和竞赛3个方面进行了创新设计。面对新的工业革命和大数据、物联网等技术的广泛应用，工业工程专业实践创新教学体系仍在探索与发展中，未来将在已有基础上，加强创新创业系列教材与课程资源的建设，进一步整合校内外资源、开放协同，实现专创融合、学科交叉融合，深度激发师生、企业的创新创业精神和创新创业活力。