问题导向的三段式教学模式及其在IE的应用
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摘要：针对工业工程专业学生学习目的不明确、学习兴趣缺乏以及青年教师缺乏专业实践、教学技能有待提高的实际，探索基于案例的提出问题、分析问题、解决问题三段式教学模式，并研究了三段式教学在ie的应用，包括在整个专业课程体系设置的应用和具体专业基础课程的应用。以系统工程课程为例，说明了三段式模式的具体应用及效果分析。研究成果对从事工业工程及其他高等工程教学的教师具有一定的指导和借鉴意义。
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2016）20-0183-02
工业工程（Industrial Engineering简称IE），是对人、物料、设备、能源和信息等所组成的集成系统，进行设计、改善和实施的一门应用性工程学科。它强调综合地提高劳动生产率、降低生产成本、保证产品质量，使生产系统能够处于最佳运行状态而获得最高效益，近数十年来一直受到各国的重视[1]。工业工程在国内外发展及应用的实践表明，这门工程与管理有机结合的学科对提高企业的生产率和效益，对增强企业参与国际市场竞争能力与知识经济环境中的综合创新能力，对赢得各类生产系统、管理系统及社会经济系统的高质量、可持续发展等，具有不可替代的重要作用。可见，培养适应市场需求的工业工程人才具有重要的意义。然而，我国高校在工业工程人才培养方面存在学生学习目的不明确、学习动力不足；专业课程体系理论性、叙述性、抽象性内容偏多；教师缺乏工业工程实践经验；等等问题，这些都不利于培养学生的工业工程意识与能力。针对以上问题，本文提出一种基于案例的问题导向的三段式教学模式，并把这种教学理念应用在IE课程群教学中，这对于合理制订工业工程专业培养方案、优化IE课程体系与教学内容具有重要意义。
一、问题导向的三段式教学模式
“三段式”教学模式是教研组经历多年高校工程教学探索与实践总结出来的一套问题导向教学方法。它是一个目标明确、问题驱动符合学生认知规律的教学过程。教师提出问题引导学生建立对课程学习的内在需求，促成教师主导与学生主体作用的协同发挥。通过正确处理道（why）与术（what-how）的关系，使学生从被动接受知识转为主动探索知识和运用知识层面，进而建立起一个帮助教师“如何教好”、学生“如何学好”的系统化解决方案；彻底改变学生不知为啥学、没兴趣学，教师照本宣科对学生毫无启发的局面。所谓“三段式”教学模式是指提出问题阶段、分析问题阶段和解决问题阶段[2]。
第一阶段，通过案例引出问题，让学生带着问题上路，明确所学知识的用途，从而激发学生的学习兴趣。这是“道”的层面，回答为什么的问题（why）是三段式案例教学的重中之重。第二阶段，通过案例讨论探索未知、学习知识与技能，掌握分析问题的方法。这是回答是什么的问题（what），属于“术”的层面。在分析问题阶段，通过案例课堂讨论中的观点撞击，激发学生想象力与探索精神，培养分析问题的能力。第三阶段，对案例进行一定的讨论和分析之后，通过运用知识与技能，培养学生解决问题的能力，这是回答“怎么样的问题”（know-how），仍属于“术”的层面。
二、三段式教学方法在整个IE教学中的应用模式
当前我国发展工业工程的一项重要工作是人才培养，自1993年招收工业工程专业的本科生，目前已有170余所院校设有工业工程专业，工业工程的队伍在不断地扩大。然而，在校的工业工程学生，不管是研究生还是本科生，是重点大学的学生还是普通大学的学生，绝大部分都比较迷茫，不知道自己毕业后干什么，也不知道所学知识怎么应用，学习目的不明确，学习积极性低下。针对这种现象，本文提出建立“问题驱动”的贯穿学生大学四年全过程的工业工程专业素养培养路径，通过理论与实践相结合的集成化课程体系的联动作用指明学生的就业方向、激发学生的学习活力、促进学生工业工程意识培养和能力发展。图2是“问题驱动”的三段式教学方法在IE专业课程教学中的应用模式。
在工业工程专业课程设置上，按照问题导向的三段式（why-what-how）原则来进行，如在大一阶段开设专业启航，告诉学生为什么要学习这个专业；大二阶段开设专业导论，告诉学生这个专业将要学习什么知识；大三阶段开设专业基础课，教学生怎么学；大四阶段开设专业实践课，教学生怎么应用知识。其中，在大三阶段专业基础课程教学过程中，各课程均采用“问题导向”的三段式教学方法。通过教学模式的应用，能够大大提高工业工程学生发现问题―分析问题―解决问题的能力。
三、三段式教学方法在系统工程课程中的应用
1.三段式案例教学应用。系统工程作为20世纪中期开始兴起的一门交叉学科，是从总体出发，合理开发、运行和革新的一个大规模复杂系统所需思想、程序、方法的体系，属于一门综合性的工程技术。通过学习，使学生掌握系统工程的基本思想和方法论，并能初步运用定量和定性相结合的系统工程思想和方法来研究和解决某些实际系统问题。系统工程是一门学科基础课，地位非常重要，但是和其他的专业课相比，这门课的专业性不强，学生学习起来相对枯燥、乏味，学习目的不够明确。为了克服这种教与学的困境，教研组提出了三段式案例教学模式的应用。以讲授《系统工程》的系统分析内容为例。从广义上理解，可以把系统分析作为系统工程的同义语使用，所以掌握系统分析的基本原理非常重要。其中，关键的是掌握系统分析的基本过程，具体如图3所示[3]。
如果直接讲授以上系统分析的7个步骤，学生会觉得枯燥、乏味，不易于理解，也不明白学了以后到底有什么用。因此在讲系统分析基本工作过程时，并不直接讲授，而是通过基于案例的三段式教学过程完成学生对系统分析过程的自我构建。具体过程如下：（1）提出问题阶段：这个阶段主要是让学生明白应用系统分析的基本工作过程能解决什么问题。教师会提出一些学习或生活中所碰到的学生比较熟悉的系统问题，比如：图书馆使用效率问题、大学生“低头族”问题、超市布局优化问题、大学食堂服务效率问题等。这些问题与学生密切相关，能够激发学生的兴趣，便于学生理解，也方便后续分析和解决问题阶段的开展，同时也能让学生明白系统分析无处不在，明白学习系统工程课的重要性。（2）分析问题阶段：让学生以小组为单位，选择一个大家熟悉的系统问题，可以选择以上教师提出的问题，也可以自己提出问题，结合系统分析的基本工作过程，开展讨论（主体）如何解决系统问题、实现系统优化。通过讨论分析中的观点撞击，激发学生的想象力与探索精神（主体）；教师课堂巡视、进行讨论指导（主导）。（3）解决问题阶段：每个小组针对各自的系统问题，撰写一份系统优化分析报告，在课堂上以PPT的形式汇报。每组推荐一名代表综合发言，以提出问题、探寻目标、建立方案、分析和评价等系统分析的工作步骤介绍解决问题的思路（主体）。师生结合发言进行提问、点评（主导、主体）。通过这种教学模式，能够使学生很好地掌握系统分析的基本过程，最重要的是能利用系统分析原理来解决实际系统问题，学以致用。
2.教学效果分析。三段式教学模式在系统工程课程中的应用效果直接体现在：（1）使学生明白了为什么要学习系统工程，学习它有什么用，建立了自主需求；（2）激发了学生的学习兴趣，使得学生热爱学习、主动学习、快乐学习；（3）使学生能够更好地掌握系统工程的基本思想和方法论，具备了应用系统的思想和方法解决实际问题的能力。同时，教学效果还体现在：（1）学生的独立思考能力增强，使得教学过程由枯燥乏味变得生动活泼；（2）引导学生变注重知识为注重能力，由单向教学变成师生双向交流，学生在查阅各种资料的过程中学习理论知识；（3）提高了学生发现问题、分析问题及解决问题的能力；（4）锻炼了学生的团队合作能力、语言表达能力及评价能力。
参考文献：
[1]易树平，郭伏.基础工业工程[M].第2版.北京：机械工业出版社，2014.
[2]Bihong Lu，Yukai Li.Research and Application on Engineering Cases based Three Stages Teaching Methodology[J].Advanced Materials Research，2013，v655-657，p2160-2164.
[3]汪应洛.系统工程[M].第4版.北京：机械工业出版社，2008.