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1、 面向工业工程专业的系统工程课程教学改革研究 沈瑾摘要：系统工程在工业工程专业培养方案中具有基础地位和重要意义，对于培养学生完整的系统观和创新实践能力起到重要作用。目前本专业该课程的教学中仍然存在教学方式传统、过分注重理论教学、缺乏与专业知识的关联、考核方式单一等问题，使得教学效果和培养目标没有得到充分的实现。结合作者的教学实践，本文旨在提出系统级任务驱动的教学模式构造、面向工业工程专业的教学内容改革，以及基于CDIO的教学方法探索。关键词：系统工程；工业工程；课程建设；CDIOG642.0 文献标志码：A ：1674-9324（2017）41-0131-03一、引言系統工程是从总体出发，合理
2、开发、运行和革新一个大规模复杂系统所需思想、理论、方法论、方法与技术的总称，属于一门综合性的工程技术1。由于科学技术的飞速发展和社会、经济及管理环境的革命性变化，系统性问题及系统化管理的要求日益突出和紧迫，需要按照系统的观点和采用系统分析的方法来认识、研究和解决。系统工程课程具有跨学科应用、研究对象广泛和多种方法结合分析等特点。课程的主要培养目标在于使学生理解系统和系统工程的基本概念，掌握系统工程解决复杂大系统的理论及方法，自觉利用系统的观点与思路分析和解决现实问题。本课程是我国高等学校经济管理类专业的一门专业基础课程，授课对象广泛，本文面向的是工业工程专业本科学生（授予管理学学位）。工业工程
3、是对人员、物料、信息、设备和能源组合而成的综合系统进行设计、改进和实施，并且对系统进行鉴定、预测和评估2。可见，系统工程在本专业培养方案中具有基础地位和重要意义，是学生在修完基础课后接触到的首门专业基础课。课程对培养工业工程专业学生完整的系统观和创新实践能力起到重要的作用，所学系统工程思维方法是工业工程专业后续课程的基础，系统工程技术方法在后续课程中更是发挥直接的作用。但是，目前本专业该课程的教学中仍然存在较多问题，使得教学效果和培养目标没有得到充分的实现。结合作者的教学实践，本文旨在探讨从教学模式、教学内容和教学方法等方面对系统工程课程的改革思路和实践。二、现阶段工业工程专业系统工程课程教学
4、中存在的问题（一）教学方式过于传统，教学效率低、学生参与度低一般情况下，系统工程教学都采用“一本教案、一支粉笔、一块黑板和一套多媒体教案”的传统教学方式3。在课堂上，教师平铺直叙地讲解课程内容，系统严谨地进行数学推理。学生则在课堂中被动地接受教师所传授内容，不能和教师进行互动沟通。这种以教师为中心的教学方式过于倚重知识的传承，注重“教”的传授过程，忽视“学”的认知过程，忽视对学生自主学习、自主探究能力的培养。导致学生参与度低，缺乏学习的积极性与主动性。此外，系统工程课程内容跨度大、内容较复杂，涵盖着多种不同的方法。教师在板书授课、批改作业时会耗费大量的精力与时间。实际上，在学习该课程之前，学生
5、已经先修过高等数学、概率统计、线性代数等数理类课程，具有一定的自学基础，教师应该引导学生自主学习4。（二）教学过程中过分注重理论教学，忽视了系统思想的培养以及理论知识在实际中的应用系统工程是一门理论性较强的课程，教学过程中经常会偏重于系统工程方法的推导、解题过程的讲解，而对于更为重要的系统思想却很少关注5。学生在学习过程中容易形而上学，将所学内容表面化，没有完全形成“系统、联系”的观点。在进行系统分析时，往往不能全面地将相关因素有机地、综合地联系在一起6。同时，系统工程也是一门综合性、实践性较强的课程。由于在教学中忽视了实践的重要性，学生们只是学会了基本原理，忽略了系统工程在实际中的应用，不能
6、将系统工程的理论和方法与本专业结合起来，不能有效地应用于实际问题的解决。这样的教学方式与系统工程“以应用为主”的教学初衷相违背。（三）教学内容中缺少实践环节，缺乏与工业工程专业知识的关联系统工程课程包括系统规划、系统分析、系统预测、系统决策和系统评估等内容。一般情况下，由于本科教学的课时数有限，教学内容不可能囊括其所有分支，导致了其选择存在随意性和盲目性，甚至存在着因教材而设的现象，使得教学效果大打折扣，也不能很好地为专业素质的培养提供服务3。由于没有与专业知识相结合，同时缺少实践环节，学生对于课程的重要性和基础性缺乏切身体会，学习完系统工程感到没有用武之地，认为本课程只是讲述一些实际工作中很
7、少用到的抽象的理论方法。实际上，对于工业工程专业来说，系统工程是非常重要的基础课程，系统化思想和方法贯穿在工业工程专业的各个方面。只有将系统工程知识与专业知识有效地结合起来，才能切实提高学生解决实际问题的能力，强化课程的教学目的。（四）考核方式过于单一，没有起到积极的引导作用目前，系统工程课程考核方式尚显单一，缺乏多样性，多以期末试卷为主。学生一般到考试前才集中复习，死记硬背。事实上，对系统工程知识真正的理解和掌握，需要进行实践检验，是一个复杂的系统分析过程7，以试卷为主的考核方式无法反映学生的实际掌握程度和知识运用能力。另外，在该门课程学习结束时进行考核，考核结果的好坏不能得到及时的反馈，不
8、利于教师和学生思考学习效果，不能在教学过程中实时纠正并进一步深入，缺乏考核应有的导向性。三、系统工程课程改革研究（一）系统级任务驱动的教学模式构造针对工业工程专业系统工程课程教学中存在的上述问题，作者首先对原有的教学模式进行改革，提出以系统级任务为脉络展开教学。通过系统级任务将各个基本知识点整合在一起，使学生可以从整体上把握知识的体系结构。通过引导学生自己提出分析对象、组队完成任务，加强了理论与实际的联系，提高了学生参与度和自主学习能力。并在整个过程中始终融入系统分析与设计的思想，引导学生形成“系统、联系”的观点。具体实现方式是：教师首先根据教学内容和系统工程思想设计若干个子任务，比如：end
9、print要求在生活或生产实践中找到某系统，并对其进行描述（要素、特征）；要求围绕已观察的系统，設定一项系统工程（课题），并完成系统分析；采用AHP法对已提出的系统工程（课题）提出解决方案并进行评价；采用模糊综合评判法对已提出的系统工程（课题）提出解决方案并进行评价；等等。接着，组建由四到六名学生组成的任务小组，小组工作主要是在组长的组织下进行，包括自由讨论、搜集资料、分析研究、撰写报告以及PPT汇报。随着课程内容的推进，教师逐步布置子任务，各小组基于新学到的知识内容，结合自学，完成各阶段的子任务。在课程结束时，各小组将各子任务整合在一起，进一步深入分析，最终形成一份完整的自拟课题的系统工程报
10、告。在整个过程中，始终强调的是团队合作和自主创新，分析对象始终由学生自己思考并提出，并且鼓励学生使用必要的专用软件。同时，教师要充分调动小组里每一个成员的积极性，要充分尊重学生的想法。此外，教学模式的变革需要与之相匹配的考核方式。作为考核体系中的一个重要环节，系统级任务采用了即时考核的思想，使得考核结果在每一次子任务完成时予以公布，形成有效的反馈，产生积极的引导作用。作者在过去几年教学中积极实践了系统级任务驱动的教学模式，学生自拟分析对象并完成了各类系统级任务，取得了较好的教学效果。以表列举部分：（二）面向专业的系统工程教学内容改革作者从发挥工业工程优势，突出工业工程特色的原则出发，通过以学定
11、教制定新的教学内容。根据学生基础学科的掌握程度和接受能力将系统工程教学内容精简为三大部分。第一部分主要介绍系统的思维方式和系统工程处理问题的思维方式，包括系统科学方法论、系统工程的基本思想、基本理论。该部分主要培养学生如何使用系统意识、思维和方法看待问题和分析问题。第二部分主要介绍为解决工程实践问题提供定量分析的技术措施，包括AHP法、模糊综合评判法、系统动力学等。该部分主要培养学生解决复杂问题的逻辑能力和应用创新的能力。第三部分为基于专业知识的实践，此部分将被改革成独立教学模块，后置至专业课学习之后进行。此时，学生可结合已学的专业课程知识，开展更为深入的实践应用。可提供几个实践方向供学生选择
12、，包括管理信息系统的分析、设计与评价，物流系统的分析、设计与评价，人机系统的分析、改善与评价，生产线的分析、改善与评价，服务系统的分析、改善与评价等。上述教学内容的改革突出了系统思想、实践能力的培养以及与专业知识的积极关联，使学生能够更深入地理解系统工程。（三）基于CDIO的系统工程教学方法探索CDIO是构思（Conceive）、设计（Design）、实施（Implement）、运行（Operate）四个单词的缩写，是一种全新的工程教育理念和实施体系。由美国麻省理工学院联合瑞典查尔姆斯技术大学、林克平大学以及皇家技术学院等3所高校于2001年共同开发。工业工程是一门工程技术与管理技术交叉复合型
13、工程学科。作者所在学校以技术应用型人才为培养定位，致力于培养工业工程专业的“现场工程师”，这一办学定位与CDIO工程教育模式的理念非常契合，要求我们注重培养学生掌握扎实的工程基础理论和专业知识，并在此基础上将教育过程放到工程领域的具体情境中。通过贯穿整个人才培养过程的团队设计和创新实践训练，培养专业基础扎实、职业道德高尚的新一代高水平工程师，实现高等教育与工程实践培训的有机结合。在CDIO模式的引导下，作者在教学过程中引入和融合了启发式教学、案例教学、参与型教学、情景模拟和角色演练、互动研讨式教学等各种创新性教学方法。比如，将学生的“四个参与”，即参与设计、参与讲解、参与解决、参与讲评贯穿到整
14、个课程，不仅包括教师授课时的案例讲解，也包括学生执行系统级任务阶段。让学生参与到对其他小组汇报的点评，甚至拥有评分权，可以起到很好的互相讨论、学习、启发的作用。再比如，在系统决策过程中，让学生模拟对某个项目如何实施进行决策的过程、程序，模拟作为一名决策者需要具备哪方面的素质、能力，模拟协调的场景，模拟对某个难点问题讨论的过程等。通过角色演练展开模拟。在角色演练时，尽量提高学生的参与率。有时间和条件时，可以让学生轮流担任不同角色以体会决策的方方面面，还可以分组同步实施角色演练。通过这些综合性的教学方法，着力加强学生探索和思辨能力的训练，提高学生的学习积极性、主动性，激发学生的潜能，锻炼学生的自主
15、学习能力，增强对实际问题的预测与处理能力，实现了理论与实践的有机结合，进而培养学生综合素质。此外，作者还参照CDIO能力大纲，在课程考核时加入能力测试，促进培养学生工程能力，能力测试可以分解为多项测试指标，部分能力指标可以通过能力测试进行考核，分析自身能力存在的问题，选取适当方法学习或改正。另一部分能力指标可以在系统级任务和专业实践时进行逐项打分，比如系统思维、团队合作能力、交流能力、解决实际问题能力等。四、总结系统工程作为一门培养工业工程专业学生的重要基础课程，对学生系统思想和创新能力的培养意义深远。本文探讨了该课程在教学中遇到的问题，并结合自身教学实践，提出了几点关于教学改革的建议。本文的
16、主要创新点在于提出将课程学习与专业教育有机结合，将技术应用型人才培养定位与先进的CDIO工程教育模式有机结合。参考文献：1汪应洛.系统工程简明教程M.北京：高等教育出版社（第3版），2009.2美沙尔文迪.工业工程手册M.江志斌，易树平，主译.北京：清华大学出版社，2007.3杨春周，战希臣，郑海平.管理系统工程教学方法和手段改革探讨J.中国校外教育，2015，（1）：116-117.4黄贤凤，蔡莉.系统工程课程探究性教学模式研究J.山东工业技术，2015，（23）：267-268.5唐贤伦，胡向东，陈功贵，郭飞.基于系统思想培养的系统工程系列课程建设J.科教导刊，201，（11）：52-53.6陈平
