谈工业工程学生综合实践能力培养模式范文

摘要：基于OBE教育模式理念，结合专业国家标准和社会需求，建立了工业工程本科专业的能力素质、知识和课程关联模型。在模型的基础上，针对实践能力培养，以东莞理工学院为例，提出了一个中心，两个认证，四大能力模块，五项实践环节，七大实践平台的实践能力培养体系。该模型和体系在本校的人才培养计划及学生培养中已经在逐步推进实施，取得了较好的效果。可以为同类院校相关专业提供参考和借鉴。

关键词：OBE；工业工程；实践能力

随着高校规模的扩展以及高等教育的普及，高等教育呈现学术化与应用化两个极向。以双一流为代表的综合性名牌院校注重培养学生的学术探索能力。而地方高等院校的主要任务则是为地方区域经济服务，以地方需求为导向，培养具有相关知识、能力和综合素质的应用型人才，因而更加注重实践能力。自2016年以来，“新工科”的口号提出也掀起了一场教育改革风暴，众多学者都提出了自己的观点[1]，强调各学校做好自身定位，结合科技前沿技术和地方产业需求来改革教育模式，提升教育质量。然而，从用人单位及毕业生调查数据来看，目前企业对大部分高校毕业生最为诟病的一点就是“应届毕业生缺乏实践动手能力，进入企业后需要大量的培训才能胜任岗位需求”。这一现象固然有一部分原因是本科教育相比于职业教育更加重视学生通识教育及基础知识的培养。而另外一个重要原因则是部分地方院校未能很好地执行应用型人才培养的定位，在实践能力的培养方面有所脱节。工业工程专业起源于制造业，注重制造过程中的管理及优化。作为一门工程性、综合性、实践性很强的综合性学科，工业工程教育正受到国内教育界和社会越来越高的重视，也是近年备受关注的智能制造中甚为关键的一环。王大珩院士指出，工业工程是工程技术、管理科学和人文社会科学相结合的边缘学科，是培养“管理+工程”复合型创新人才的重要途径[2]。工业工程的这一专业定位注定了该专业对生产实际的理解尤为依赖，相较于其他专业，本专业在学生的培养过程中必须更加重视实践技能的培养。OBE模式（Outcomes-basedEducation，基于学习产出的教育模式）最早出现于美国和澳大利亚的基础教育改革[3]。美国学者斯派帝撰写的《基于产出的教育模式：争议与答案》一书中对此模式进行了深入研究[4]。该书把OBE定义为“清晰地聚焦和组织教育系统，使之围绕确保学生获得在未来生活中获得实质性成功的经验。”澳大利亚教育部门把OBE定义为：“基于实现学生特定学习产出的教育过程。教育结构和课程被视为手段而非目的。”总而言之，OBE本着学习产出的目的，强调从能力需求出发，探寻教育目标中对象应具备的能力，再以此作为目标去设计教育过程。该模式已经成为美国、加拿大等发达国家的教育改革主流理念，近年来也被中国高校广泛引入[5]。为更好地服务地方经济与产业需求，消除本专业乃至多数本科毕业学生实践动手能力不足这一诟病，本研究拟引入OBE的教育理念，从专业定位和社会需求出发，先定义毕业生所需要具备的能力。再从能力出发，去推导在本科教育过程中，本专业应该开设的实践环节以及应具备的实践条件，探索研究本专业学生实践创新能力培养模式，并在后续的人才培养过程中实施验证。

一工业工程能力培养OBE分析

工业工程专业人才培养模式的确定主要依据两个因素：①学校及专业的定位；②学生就业的去向。以东莞理工学院为例，本校作为地方高等院校，主要培养地方经济建设急需的高级应用型人才。广东省是制造大省，东莞市的制造业尤为发达。目前已经形成电子信息制造业、电气机械及设备制造业、纺织服装鞋帽制造业、食品饮料加工制造业、造纸及纸制品业五大支柱产业以及玩具及文体用品制造业、家具制造业、化工制造业、包装印刷业四个特色产业集群[6]。基于地域发展和社会需求，东莞理工学院工业工程专业定位面向制造业。经过多年的发展，为珠三角地区输送了大量的工业工程专业人才。然而，需要看到的是，由于历史、人才等诸多因素，工业工程专业与企业的实际合作不够深入，实践教学硬件和实践教学水平相对比较弱。随着东莞制造业的转型升级，特别是工业化与信息化深度融合趋势日益明显，制造业对工业工程人才的需求日益增大，如何建立与东莞制造业对接的工业工程专业应用型人才的实践教学培养模式，是进一步提升高素质应用型人才培养工作的重点。专业紧密结合服务珠三角地方经济社会发展、东莞制造业转型升级的实际需求来确定专业定位，制定专业发展目标与规划。聘请企业专家成立专业建设委员会，定期请企业专家来参与人才培养计划的修订，根据行业需求对学生能力需求课程设置提出建议；根据专业发展规划，结合人才培养方案的社会需求调研情况、企业专家建议、毕业生调查报告，采用OBE的思想来确定本专业毕业生的能力需求，进而确定开设课程，以达到基于能力产出的教育模式。如图1所示为我们在OBE的基础上建立的工业工程专业能力—知识—实践—理论课程模型。通过梳理专业目标、知识、培养模型，制定科学合理的专业人才培养方案，做到与市场人才需求的全面对接。

二工业工程实践培养体系研究

在上文中，我们建立了工业工程专业能力-知识-实践-课程的模型，采用OBE的教育模式，去清晰的定义本专业学生在面向社会需求时应具备的素质能力，然后革新和设计培养环节和方案。其中，实践能力培养是本文讨论的重点。针对实践环节，我们构建了一个主体、两个认证、四大能力模块、五项实践环节、七大实践平台的实践能力培养体系，来推进其实施。

（一）一个主体两个认证一个主体是指以学生为主体，执行OBE的教育理念，强调教育本身的意义，实现教育范式由“内容为本”向“学生为本”的根本转变。两个认证是指鼓励学生通过学习考试获取见习工业工程师和质量内审员资格证书。见习工业工程师资格认证是机械工程学会工业工程分会组织的资格考试，其考察范围涵盖国标要求的《基础工业工程》《物流工程》、《人因工程》《生产计划于控制》《质量管理》五门核心专业课。通过培训和考试，能有效巩固本专业学生对核心课程知识和技能的掌握。质量内审员资格考试则对质量管理、标准化及企业管理相关的知识起到巩固作用。此外，针对选修课程项目管理，也推荐学生考试获取PMP（ProjectManagementProfessional）证书。

（二）四大能力模块与五项实践环节在能力培养上，基于上述OBE的分析，将本专业能力需求划分为四大模块：基本素养、通用工作能力、工业工程基础能力和工业工程专业能力。其中，前两者为普适能力，通过通识课程、思政课程、社会实践来培养；后两者为专业能力，主要培养学生基础计算分析能力，制造系统分析能力，生产现场分析能力，企业组织管理能力，经济及财务管理能力，信息系统设计能力，生产系统规划改善，企业经营战略管理，物流仓储设计能力，综合设计改善能力等多方面能力。围绕上述专业能力的需求，在理论课程中推行项目化、案例化教学，使得学生更容易理解和掌握，有条件可引导直接进行实践、设计和应用。除此之外，面向创新实践能力的培养，着力打造工程训练、课内实验与课程设计、创新创业实践、生产实习、毕业设计五项实践培养环节。工程训练包括金工实习和现代造工程训练，金工实习为工科专业常规实践，包括工程认识实践、工程基本技能训练，主要培养学生对制造过程、制造工艺的初步认知和制造设备的使用。现代制造工程训练包括工程综合技能训练、工程创新能力训练两个部分。围绕智能制造目标，主要培养学生对自动化、信息化、智能化相关硬件设备及软件系统的使用、设计和优化能力。课内实验与课程设计是理论课程与实践能力联系最为紧密的环节。在理论课程中突出项目化、案例化。在人因工程、质量管理等技能实践点分散的核心专业课程中，增加实验学时。针对其他核心骨干课程，各开设1周左右的课程设计，以达到强基础、实践的目的。主要应开设的课程设计包括机械设计基础课程设计、基础工业工程课程设计、管理信息系统课程设计、生产计划于控制课程设计、物流系统与设施规划课程设计。此外，增加ERP沙盘、质量内审员培训、系统建模与仿真等独立实践环节。创新创业实践是2018年《工业工程类教学质量国家标准》突出强调的一点[7]。国标明确指出本专业的专业基础课中应包括《创新方法》课程，并在培养目标、能力要求、课程设置中多处提及。而创新创业能力仅靠一门理论课程是远远不够的。我们在课外引入了大学生创业创新计划项目、国家、省市挑战杯、行业大赛等一系列实践培养项目。鼓励学生积极参加各类学科竞赛、创新创业项目，鼓励学生参加教师的教学科研课题，在老师的指导下和申请专利，并给予奖励。生产实习是学生进行跨课程综合实践的重要一环。由于时间、接待人数及与企业利益错位化等多方因素的限制，包括本校在内的各高校工业工程专业以往的生产实习主要是以参观为主，难有机会动手来进行实践和分析，这在一定程度上制约了实习效果。2017年，本学院与长安镇政府联合设立了东莞理工学院先进制造学院（长安）特色产业学院。依托特色产业学院来协同育人，着力培养学生的实践能力。专业学生从第7学期起在长安特色产业学院及合作的企业进行生产实习和毕业设计，实现从校园学习到社会就业的无缝对接。毕业设计是检验专业学生综合运用专业知识和技能的最后一环。毕业设计选题类型可进一步拓宽，覆盖生产系统优化、企业重组改善项目、企业信息化、运筹优化、人因工程、物流系统优化、质量改善等方面。加强毕业设计过程和目标管理，提高毕业设计的完成质量。鼓励学生先到企业实习，再进行毕业设计，增强学生的独立分析、解决实际问题的能力和科技创新的能力。成立由企业工程师和校内专家组成的毕业设计指导小组，真正实现校企联合指导毕业设计。

（三）七大实践平台建设上述能力需求和实践环节需要一定的软硬件平台来实施。由于不同学校工业工程专业定位、方向及软硬件基础有所差异，其实践平台建设也会有所不同。在本小节中，我们根据东莞理工学院工业工程专业定位和现有基础条件，提出七大实践平台，供同类院校参考。该七大实践平台包括：现代工程技术实训中心、人因工程实验室、生产物流实验室、ERP与数字工厂沙盘实验室、系统仿真实验室、学生创新实验室、特色产业学院及校企联合实验室。全面培养学生的专业技能和创新能力。如图2为各实践平台与能力培养的对应关系。工程技术实训中心：大部分工业工程设置于机械学院的院校应有工程实训中心来进行金工实习。本校对学院现有工程技术实训中心进行升级改造，引入自动化生产线、高端数控机床、自动上下料机器人、AGV配送小车、立体仓库等现代化设备；引入ERP、MES、工业IOT等生产管理、智能调度、现场监管软件系统，打造高端智能车间，让学生能够全面了解智能制造中的物联网、CPS、边缘计算、数字孪生等前沿技术，以此为依托开展创新实践。人因工程实验室：相较于动作研究，基于人因设计的改善能够在帮助使用者省时省力舒适的前提下提高生产效率，更易于为生产一线所接受。人因工程也是工业工程的核心专业课程之一。设立独立的人因工程实验室非常必要。人因工程实验室应包括生理人因学、认知人因学相关仪器设备，有条件的学校可以引入组织人因学相关软硬件。生产物流实验室：生产物流实验室可以为《基础工业工程》《生产计划与控制》《物流与设施规划》等核心专业课程的课内实验和课程设计提供支撑。使专业学生能够以体验式方式进行动作研究、计划控制、工位设置、布局优化、配送优化等知识与技能的学习，并熟悉典型的企业内部物流相关硬件设备和数据采集设备。根据条件可以采购IEMS动作分析等软件工具，打造一套适合学生体验基础IE知识内容的课程体系和体验为主的综合培训方案。ERP与数字工厂沙盘实验室：ERP是企业实现现代管理的必备软件。ERP与数字工厂沙盘实验室以沙盘的形式对ERP、MES、工业IoT等信息化、数字化如案例软件进行了模拟。学生能够以沉浸式的体验方式来了解企业和车间的生产经营活动以及贯穿于其中的物流、资金流和信息流传递。该实验室课堂气氛好，参与度高，且能串联《企业资源规划》《生产计划与控制》《管理信息系统》《物联网》《质量管理》等多门课程，推荐相关专业设立。系统仿真实验室：系统仿真实验室可以用于各课程和环节的上机实验和软件工具培训。包括人因工程仿真软件、生产系统仿真软件、运筹优化软件、质量管理工具，物流与设施布局仿真工具、管理信息系统开发工具，培养学生使用专业软件进行设计分析的能力。创业创新实验室：建立创业创新实验室。鼓励学生参加教师的教学科研课题，设立“科研助手岗位”，鼓励学生参加省市学校各级创新创业活动，为他们提供基本的场地和经费保障；鼓励学生在公开刊物上，学院予以资助，并按照刊物的不同级别予以奖励。大力开展学生科研课题的报告会，充分利用学校已有资源为学生科技活动提供条件。增强学生的创新意识和创业能力，强化学生应用工业工程专业技能的能力。特色产业学院及校企联合实验基地：2017年，本学院与长安镇政府联合设立了东莞理工学院先进制造学院（长安）特色产业学院。依托长安学院及本地企业开展工程实践和毕业设计，取得了较好的效果。同时，通过产业学院和行业协会建立校企联合实验基地，进一步扩大实践基础。实习基地应能够满足五个要求：学生实习、企业技术管理人员来学校兼职、为学生开办讲座、校企联合科研、校企联合指导学生毕业设计。逐步将生产实习和毕业设计转移到校企联合实验室来展开。依托特色产业学院来协同育人，培养实践能力的方式成果明显，得到了教育部和社会、行业的一致认可。各院校可以进行参考借鉴，挖掘地域特色产业，合力打造产业学院。

三总结

以东莞为代表的珠三角地区制造业高度发达，近些制造业的转型升级，从制造到智造的口号及形势已成必然趋势。工业工程作为一个交叉学科，其目标就在于制造过程的优化控制，在这一转型升级过程中工业工程专业将起到非常重要的作用。人才需求旺盛，为具有创新实践能力的人才培养增强了信心。目前，新工科的呼声日渐高涨，而新工科强调多学科交叉，重视实践能力培养，强调面向智能制造、人工智能等新兴产业，工业工程的专业特色和定位符合上述各项特点，作为新工科改革的试点专业尤为合适。本文以东莞理工学院工业工程专业为例，采用OBE模式对专业的，并建立了一个中心、两个认证、四大能力模块、五项实践环节、七大实践平台的实践能力培养体系模型。为珠三角及其他地区高校同类专业提供参考借鉴。

参考文献

[1]李培根.工科何以而新[J].高等工程教育研究，2017(04):1-4+15.

[2]马汉武.工业工程创新人才教育模式探讨[C].江苏大学，2004:32-39.

[5]顾佩华，胡文龙，林鹏，等.基于“学习产出”(OBE)的工程教育模式——汕头大学的实践与探索[J].高等工程教育研究，2014(01):27-37.

[6]李盛武.广东东莞在构建粤港澳大湾区中的定位及思考[J].中国国情国力，2018(9):76-77.

[7]教育部高等教学指导委员会著.普通高等学校本科专业类教学质量国家标准[M].北京：高等教育出版社，2018.

作者：晏晓辉 张智聪 黄辉宇 李帅 张良伟 单位：东莞理工学院机械工程学院