模型实景教学法在工业工程专业课教学中的应用研究

耿 雷，赵 林

（黑龙江科技大学，黑龙江哈尔滨150027）

随着科学技术的飞速发展、人才市场竞争激烈，越来越多的企业重视对工业工程人才的需求。目前，国内高校的毕业生就业问题所面临前所未有的挑战。用人单位把工业工程专业毕业生的动手能力、工程背景与意识、团结协作的能力作为招聘的重要考核指标。要达到这些要求，要求教学部门提高学生的培养质量，而这些又必须以良好的教学质量作保障。工业工程专业学生的教学质量该如何保证，是解决问题的关键。

一、工业工程人才培养现状

工业工程（IE）是综合运用数学、自然科学、系统科学等专门知识方法，对有关人员、资金、能源、信息以及固有技术构成的系统进行规划、设计、评价、创新，以使系统更有效、更富有生产力的学科［1］。因此，工业工程专业是一个实践性和应用性都非常强的专业，培养的学生不仅要有较强的理论基础，还需要具备很强的实践动手能力以及发现问题、分析解决问题的能力。

经过多年的教学实践和思考，在目前的工业工程专业教学实践中，无论是理论教学还是实践教学，都不能很好的满足该专业人才培养的实际需求。原因在于理论教学与生产实际的严重脱节，表现在学生几乎没有工程背景、现有的实践教学环节大都流于形式、学生在认识实习与生产实习中所接触到的生产实际信息与课堂的理论知识不能很好的衔接起来。

目前的工业工程专业教学，一般以课堂理论教学为主，以实验、课程设计和案例教学为辅的模式，重点要求学生对理论知识的掌握。从理论教学看，学生仅限于通过课堂讲述的知识、书本所总结的方法、例题学习专业知识，而这些理论知识、方法和例题往往是生产现场实际运营问题的简化。教师有时候不得不采用挂图、PPT图片等教学的方式，引导学生理解一些如企业布局、生产线设备的布置形式、生产能力的核定以及科学制定生产流程等问题；从案例教学看，普遍缺乏合适的案例，学生不能全面了解实际问题的真实状况；从实验教学来看，实验教学大都是验证性实验，不能就某项相关联的知识点展开讨论，学习效果不佳。这种近乎“虚拟”的教学方式使学生在学习中很难理解老师所讲述的知识，很难对工业工程专业知识系统的内涵有深入的理解，在面对实际问题时，无法筛选、概括问题所包含的信息，无法准确找到解决问题所需的信息，缺乏实际应用能力。

二、模型实景教学法的优势

实景模拟教学法源于战争中的沙盘模拟推演，在战争中采用各种形式的沙盘模型来模拟战场的地形及武器装备的部署情况，结合战略与战术的变化来进行推演，决策战术指挥与部署，这种方法在军事上获得了极大的成功［2］。由于直观、高效和准确，战后这种方法逐渐被应用于企业管理和各种层次的教学环节中。模型实景教学法在一些相关专业，如建筑学、机械工程等教学中经常用到，其目标是在理论学习中引入让学生看得见、摸得着的实际模型，来增强学生对于学习对象的直观的、感性的认知，进而增加对所学知识的理解［3］。

工业工程专业有很强的实践性，工业工程技术人员必然具有很强的实践和工程分析与设计能力，善于对生产系统的各组成要素及其相互关系，进行周密的实际观察和分析，为系统优化设计提供参数和依据，为系统的高效运行提出和选择最优方案［4］。所以，实景模型教学法可以以较低的成本，改善传统的教学模式，使理论与实践相结合，使学生较好的理解掌握工业工程领域的相关知识，对于学生进一步提高专业能力具有一定的意义。

三、应用专业课程的选择

为推进模型实景教学法在专业课程体系的应用，我们须在专业课程中选择试点课程进行实施，以便在教学实践中探索该方法的应用方案与效果。在多年的教学实践中，基于专业教师的教学研究与具备的企业实践背景，我们选择《设施规划与物流分析》课程作为研究试点开展研究。《设施规划与物流分析》是工业工程的一门核心课程，是以制造企业，尤其是机械制造企业为背景，注重制造企业内的物料搬运路线的优化设计，原材料、半成品以及制成品的物料活动控制，机器设备、运输通道和场地的合理布局，从而实现生产物流系统整体优化。因此，该课程实现了理论、方法和技术的有效结合，选择该课程作为研究与实践的试点课程是有实际意义的。

四、模型实景教学法的设计与实施

（一）模型实景教学法的设计

根据规划的研究思路，实施模型实景教学法应从以下几个方面进行：

1.课堂教学。根据课程教学大纲要求，《设施规划与物流分析》学习物流设施集成与规划的基本原理、主要方法，掌握传统的设施选址、物流分析和设施规划的方法。重点是厂址选择、SLP方法和SHA方法；学习现代物流设施的基本知识及其在制造系统中的应用。SLP方法作为教学的重点与难点内容，在教学中加入实景模型不但会给同学们真实的工厂感受，还可以引导同学们对合理布局的思考。

2.课程设计。在课程设计教学环节中，加入模型实景的展示，使同学们在设计阶段就可以对方案的合理性与可行性有较深入的理解和认识，适时改进方案，加强对生产实际的认识。

3.课程实验教学。为加深对专业知识的理解与运用，教学大纲还规定了6学时的实验教学环节。实景模型的运用会对实验教学起到必要的辅助作用。

4.毕业设计。在工业工程专业毕业设计中，设施规划设计占一定的比例。以往的毕业设计中，同学们都是按照任务要求，了解企业生产现状、分析作业单位物流量、作业单位相互关系分析与作业单位布局平面设计，其结果是“纸上谈兵”，所得到的设计方案也都是二维的，建立不了真实的设计感受。在毕业设计中，将所分析的数据与设计的方案应用模型实景实际摆放，可以直观地感受设计的合理性，并能够及时调整设计方案，将满意的方案展示实景模型成果，将大大改善毕业设计效果，提高毕业设计质量。

（二）模型实景教学法的实施

1.开展调研。为使实景模型的设计与制作更贴近于企业生产实际，我们开展了为期3个月的调研工作。调研选择了任课教师较熟悉的企业，并通过网络上的卫星图大致测量了厂区面积与各作业单位的基本布局，然后深入现场实际测绘，得到了第一手资料。

2.模型设计制作。实景模型在设计时须要考虑不同制造企业的生产产品特点、工艺流程、作业单位相互关系以及所处区域特点，根据调研得到的数据，应用相关软件设计了10种不同功能的制造车间厂房，设计了4种办公区域建筑以及3种仓库等功能区建筑。并按照实际尺寸，以合适的比例制作出其厂区的模型。

3.教学应用。在课程设计应用过程中，通过模型实景模拟，验证了数据计算、分析的合理性。在毕业设计中选取了3名学生，在相关企业物流系统设计及分析改善中应用实景模型来展示毕业设计成果，在对企业生产系统物流、生产计划与运营数据搜集、整理、分析的基础上，研究物流与作业单位布置之间的关系，合理利用有限的资源，实现高效的运营，取得了满意的效果。

五、结束语

工业工程专业实景模型教学模式的构建，解决了工业工程专业课枯燥、乏味、学生现场背景薄弱、对理论知识理解不深、不透等实际问题，提高了学生学习的积极性和主动性，而且也为专业其他课程的教学提供了有益的思考。同时，这种教学模式体系对改善实践教学条件、深化教学改革、强化能力培养和优化教学队伍等方面起到积极的推动作用。

［1］蔺宇，齐二石，史英杰.中国工业工程发展及其在制造业的应用研究［J］.科学学与科学技术管理，2007（6）.

［2］王东生.“设施规划与物流分析”的沙盘教学模式研究［J］.成都大学学报（教育科学版），2009（2）.

［3］杨予，傅军.模型教学法在建筑结构专业课程中的应用探讨［J］.理工高教研究，2009（12）.

［4］李支东，王利.工业工程专业实践教学模式研究［J］.价值工程.2006（10）.