基于系统工程课程的项目驱动教学模式探究及应用
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作者:张英芝 郑玉彬 包昊菁
摘要：为培养时代需要的应用创新型人才，以《系统工程》课程为依托，在工业工程专业本科生中开展问题导向、项目驱动教学模式探索及应用研究，以期通过思维能力、问题意识及解决问题能力培养等措施的实施提升高校本科生的实用创新能力。
关键词：系统工程;项目驱动;教学模式;应用创新型人才
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2019）39-0176-02
一、引言
最新公布的国家“十三五”规划中将“创新”作为重要的发展理念之一，将引导“十三五”期间各领域的发展方向。而实现创新首要的就是要实现科教创新，培养创新型人才。高校承担着人才培养的重任，是创新型人才培养基地。在这一背景下，高等院校以何种方式更有效地培养不同行业急需的创新型人才，既是高等院校自身可持续发展的重要衡量指标，也是关系国家“十三五”规划各项目标能否顺利实现的基本保障。
人才的培养效果与教学模式密切相关，受凯洛夫教学论的影响，我国传统教育中教师是教学主体，强调直接知识传授，而忽略了学生实践能力与创新能力的培养。项目驱动教学模式是一种探究式的教学方法。相对于传统教学模式的而言，这种教学方式的优势更强，能够在一定程度上提高教学效果。《系统工程》是工业工程专业重要的专业基础课程，对学生系统思想和创新能力的培养意义深远。因此，以《系统工程》课程为依托，在工业工程专业本科生中开展问题导向、项目驱动教学模式探索及应用研究，以期通过该教学模式的引入提升高校本科生的实用创新能力。
二、系统工程教学模式現状分析
《系统工程》是工业工程专业基础课，既包括系统思想、系统工程理论与方法，也包括具体工程技术。系统工程跨领域横断学科的特点[1]，使得系统工程的教学模式多样[2]，分为传统教学模式、翻转课堂教学模式[3]、任务驱动教学模式[4]和创新式教学模式等[5]。
以教师为主体的传统教学方式侧重于知识的传授，学生参与度低，缺乏学习的积极性与主动性。致使学生仅注重系统建模、系统分析及评价等具体方法的学习与应用，无法形成“系统性、联系性”思维逻辑。最后在就业及工作岗位中虽能完成具体工作，却因缺乏统筹及全局意识，无法形成创新思维，更不具备创新能力，只能沦为执行者去解决问题，而非创新者去发现问题。同时因缺乏自我认知，从而造成就业率很高但就业质量不高的局面。
翻转课堂是在信息技术支持下，基于网络教学平台的一种新型教学模式。该教学模式因可重复学习、且注重过程监控与管理，故在缓解教师教学压力，提高学生基本知识和基本技能掌握程度方面效果显著，适用于数学、制图及机械原理等纯技能型、大班授课课程。对于系统工程这类小班的专业基础课，可将该教学模式应用在具体系统工程方法、技术的教学中，但对于整体性、关联性系统思想的培养效果不明显的问题，要懂得系统性、整体性思维及创新能力的培养不仅需要基本知识和具体技能的理论学习，更需要实践应用。
三、项目驱动教学模式在《系统工程》课程中的探究及应用
1.以问题导向式系统思维能力培养。结合学生学习实际设置问题，通过对问题分析、解决的流程实现系统思维能力培养。
如请同学总结机械原理减速器课程设计流程，即明确系统分析七大逻辑维：明确问题、确定目标、形成方案、建立模型、优选评价、决策及实施以形成系统思维逻辑;也可将规划、拟订方案、研制、制造和安装等时间维度融入其中，还可将大学所学习的机械制图、机械原理、机械设计与机械精度等课程知识进行合理衔接。逻辑维、时间维和知识维是系统工程解决问题的思考路线，通过系统工程三维结构使学生形成稳定的知识架构，便于知识的加深与迁移，有利于实现创新能力的培养。
2.以5S与5W2H结合的“问题意识”培养。解决问题是一种执行力，而发现问题是一种创新。
5S管理，即整理（SEIRI）、整顿（SEITON）、清扫（SEISO）、清洁（SEIKETSU）和素养（SHITSUKE）就是从清扫工作环境开始的，清扫即点检，点检即发现问题。而“预演”是发现问题的重要手段，通过对工程中典型案例预演，可以对内容形成整体认识，即培养系统性、整体性观点。采用5W2H来描述问题，通过5W可将问题相关的时间、地点、相关人物、问题性质内容及其原因描述出来，用2H可确定研究方法，并评估据此研究方法得到的方案与研究目标的达成度。
以“泡茶问题”为例，采用5W2H分析，确定目标是“喝到一杯清新的热茶”，与此相关的资源是凉水、茶壶、茶叶、茶碗、火炉等，这些资源中除了人力资源外都是没有限制的，不存在节约问题，唯一涉及的是时间的节约，据此可将问题表述为——设计一个解决泡茶问题的行动计划，要求合理安排各道工序，最大限度节约时间。
3.项目驱动式分层次解决问题能力的培养。解决问题要先思考解决问题的思路，然后依据目的寻求不同层级的解决方案。即分别从暂时问题解决角度、从持续改善角度和从杜绝问题再次出现角度确定方案。因为问题涉及因素众多，且具有动态时变性，故从杜绝问题再次出现角度确定最优方案一般很难做到，故多做到第二级，即从持续改善角度确定方案。这些能力的培养需要学生亲身经历才能形成。
项目驱动教学法是在项目驱动下，通过教师组织与指导，使学生利用情境、协作与会话等要素，积极主动地完成一个完整的项目工作，从而有效掌握所学知识的教学活动。为此，在“泡茶”这一项目驱动下，教师与学生一起探讨形成系统思维逻辑，即首先明确目标，其次思考这一活动包含的任务、任务顺序和哪些任务可以同时进行等，据此制订不同的可行方案，再次比较评价可行方案，最后实施。
教师组织学生对“泡茶”项目进行活动与方案分析，该项目包括洗壶、灌水、放壶、等水开、洗杯、找茶叶、泡茶和喝茶等八个活动，其中时间最长的活动是等水开，因为洗杯、找茶叶与等水开不存在前后依赖关系，且泡茶在杯中进行，故可按照串行、串并行方式分别排列的可行方案进行活动。学生结合网络技术及工序图分析知识，可以进行方案优选。 如果目標进行调整，改为仅从时间角度考虑如何尽快“喝到一杯茶”，这个项目就与之前有很大区别，因为有一种既好喝又保健的冷泡茶，即以冷水来冲泡茶叶，是颠覆传统的一种泡茶方法。按照这个思路，“泡茶”项目包括的活动就变为洗瓶、灌水、洗杯、找茶叶、泡茶和喝茶等六个活动，其中的泡茶是在瓶中进行，且时间最长，成为瓶颈，因为洗杯与泡茶可以并行，故可设计行动方案并进行方案优选。
通过以上两个项目分析可知，在相同项目约束条件下，因为目标不同，活动数目及瓶颈也不同，会存在不同的可行方案和最优方案。上述仅从改变目标角度分析，如果目标不变，改变影响因素数目及因素性质、水平等，将会产生更多的不同方案，这就涉及试验设计、系统建模与仿真分析、系统评价及系统决策等具体方法和技术。由此，培养学生对系统工程具体工程技术的兴趣，促使其自主学习，进而实现相关延伸项目问题的分析与解决。
四、结束语
上述以系统工程课程为依托，在工业工程专业本科生中开展项目驱动教学法的研究及应用。问题导向式系统思维能力培养、5S与5W2H结合的“问题意识”培养与项目驱动式分层次解决问题能力培养三个关键措施，提高了学生学习主动性、积极性，并开展“上课迟到原因分析”、“毕业去向调研”、“挂科高”与“沉迷于网络游戏的心理因素”等项目的思考、探索与研究，提高团队协作能力。为培养工业工程应用创新型人才，提高学生就业质量提供了切实可行的方法。
致谢：该文的研究受到吉林大学2017年本科教学改革项目（2017XYB018）、（2017XYB0250）的支助，在此一并致谢！
参考文献：
[1]王凤肆，王顺，王春迎，等.基于社会网络分析的大学本科课程体系研究——以系统工程专业为例[J].信息系统工程，2018，（5）：49-51.
[2]李浩平.工业工程专业“系统工程”课程多样化教学模式探索[J].科技信息，2011，（10）：42-45.
[3]王家胜.翻转课堂在系统工程课程教学中的应用探索[J].大学教育，2018，（9）：49-51.
[4]沈瑾.面向工业工程专业的系统工程课程教学改革研究[J].教育教学论坛，2017，（4）：131-133.
[5]贺勇.“管理系统工程”教学中创新教学模式的实践[J].长春理工大学学报，2011，（3）：169-170.
Research and Application of Project Driven Teaching Mode Based on System Engineering Course
ZHANG Ying-zhia，ZHENG Yu-bina，BAO Hao-jingb
（a.School of Mechanical and Aerospace Engineering;
b.Appled Technology College，Jinlin University，Changchun，Jinlin 130000，China）
Abstract：In order to cultivate the applied and innovative talents needed by the times，relying on the course of Systems Engineering，the exploration and application of the problem-oriented and project-driven teaching mode are carried out among the undergraduates majoring in industrial engineering，with a view to improve the practical innovation ability of undergraduates through the implementation of measures such as thinking ability，problem consciousness and problem solving ability.
Key words：System Engineering;Project Driven;teaching mode;applied and innovative talents
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