工廠物理學(xué)全英語教學(xué)方法改革研究*

周炳海

(同濟(jì)大學(xué) 機(jī)械與能源工程學(xué)院 上海201804)

隨著985高校“雙一流”建設(shè)的持續(xù)推進(jìn)及研究生教育改革不斷深入，研究生教育重點(diǎn)已由數(shù)量擴(kuò)張轉(zhuǎn)為質(zhì)量的提升。研究生全英語課程是拓展研究生國際化視野、提升研究生國際化溝通與交流能力、提高研究生創(chuàng)新能力的基礎(chǔ)[1-2]。因此，進(jìn)行研究生全英語課程教學(xué)方法改革對(duì)提升研究生綜合能力具有重要意義。作為工業(yè)工程專業(yè)的核心課程--工廠物理學(xué)，對(duì)其進(jìn)行全英語課程教學(xué)方法改革顯得尤為重要。為此，本文結(jié)合多年講授工廠物理學(xué)全英語課程的經(jīng)驗(yàn)，從教學(xué)方法改革的角度出發(fā)，對(duì)工廠物理學(xué)全英語教學(xué)方法進(jìn)行了分析，同時(shí)也給出了一些供大家探討的想法。

1 課程核心內(nèi)容

工廠物理學(xué)是工業(yè)工程專業(yè)研究生的一門核心課程。課程教學(xué)的目的不僅讓研究生理解和掌握工廠物理學(xué)中工廠運(yùn)作的基本理論、方法以及應(yīng)用，而且讓學(xué)生能運(yùn)用理論知識(shí)解決工廠中車間控制和管理的技術(shù)問題，同時(shí)提升研究生國際化溝通與交流能力。課程由如下主要內(nèi)容組成：(1)工廠物理學(xué)基本概念與方法（工廠物理學(xué)的定義、方法、制造科學(xué)目標(biāo)、制造模型以及性能評(píng)價(jià)）；(2)準(zhǔn)時(shí)制（JIT）革新（準(zhǔn)時(shí)制的起源、目標(biāo)、控制作用以及實(shí)施）；(3)工廠動(dòng)力學(xué)（基本工廠動(dòng)力學(xué)概念、工廠動(dòng)力學(xué)參數(shù)及定義、工廠動(dòng)力學(xué)理論以及約束理論）；(4)變動(dòng)性原理（變動(dòng)性簡介、變動(dòng)性及隨機(jī)性、加工時(shí)間的變動(dòng)性、變動(dòng)性的起因、流動(dòng)變動(dòng)性以及變動(dòng)性交互作用）；(5)變動(dòng)性的腐蝕作用（變動(dòng)性的腐蝕概念、績效與變動(dòng)性、流動(dòng)定律、批定律以及診斷與改善）； (6）推式和拉式生產(chǎn)原理（推、拉式生產(chǎn)系統(tǒng)定義、常量在制品（CONWIP）、CONWIP與MRP對(duì)比、CONWIP 與 Kanban對(duì)比）；(7)車間調(diào)度與控制原理（車間控制概念、CONWIP配置、拉式機(jī)制、生產(chǎn)跟蹤、生產(chǎn)調(diào)度目標(biāo)、調(diào)度研究綜述以及瓶頸調(diào)度）；(8)產(chǎn)能管理 （產(chǎn)能設(shè)置問題、模型與分析、改善現(xiàn)有的生產(chǎn)線、設(shè)計(jì)新的生產(chǎn)線以及線平衡）。課程的重點(diǎn)是工廠物理學(xué)中的各種定理、方法及其應(yīng)用。

2 課程教學(xué)現(xiàn)狀

針對(duì)上述描述8個(gè)主題的教學(xué)內(nèi)容，目前工廠物理學(xué)課程教學(xué)主要采用傳統(tǒng)的方法。從教師授課的角度分析，教師關(guān)注講授課程重點(diǎn)內(nèi)容和一些專業(yè)詞匯的解釋，基本屬于“填鴨式”授課方式，學(xué)生只是被動(dòng)地接受課程內(nèi)容，雖有一定的互動(dòng)，也僅僅是教師跟個(gè)別英語口語較好、發(fā)言較積極學(xué)生之間的互動(dòng)。另外，也有較少課時(shí)的“案例”教學(xué)[3-5]，例如，講授推式和拉式生產(chǎn)原理時(shí)，采用汽車轉(zhuǎn)向架生產(chǎn)過程的案例來分析推式和拉式的基本原理。課前首先讓學(xué)生閱讀案例，并思考一些案例拓展性的問題，課堂上教師主要引導(dǎo)學(xué)生理解和掌握案例內(nèi)容，同時(shí)在分析案例過程中使學(xué)生掌握推式和拉式原理。教學(xué)手段上，大部分教學(xué)內(nèi)容是通過PPT的形式展示，現(xiàn)場板書較少。從研究生獲取知識(shí)角度分析，課前預(yù)習(xí)的研究生較少，僅僅教師指定的案例會(huì)進(jìn)行課前預(yù)習(xí)。課堂中研究生主動(dòng)發(fā)言的積極性不高，通常通過教師點(diǎn)名來回答一些問題，研究生處于被動(dòng)學(xué)習(xí)過程?？傮w而言，研究生對(duì)工廠物理學(xué)全英語課程缺乏足夠的重視，在課程學(xué)習(xí)上投入時(shí)間和精力較少，大部分研究生僅僅是為了獲得學(xué)分和高分而進(jìn)行針對(duì)性學(xué)習(xí)，這是目前工廠物理學(xué)課程教學(xué)的障礙之一。

3 教學(xué)方式和手段改革

從目前工廠物理學(xué)課程教學(xué)現(xiàn)狀分析可知，課程教學(xué)方法在工廠物理學(xué)全英語教學(xué)中扮演著重要的角色。如何改革目前課程的教學(xué)方法，提高工廠物理學(xué)全英語教學(xué)水平顯得尤為重要。為此，下面從教與學(xué)兩方面提出一些相關(guān)的教學(xué)方法改革措施，供大家探討。

在工廠物理學(xué)課程全英語教學(xué)實(shí)踐中,教師最需要考慮的是如何使研究生很好地在全英語氛圍中了解和掌握工廠物理學(xué)的理論與實(shí)踐知識(shí)。因此，為了改變目前工廠物理學(xué)全英語教學(xué)過程中存在的一些問題，進(jìn)行課程教學(xué)方法改革，針對(duì)課堂教學(xué)，采取以“啟發(fā)式”為主，“填鴨式”為輔的師生互動(dòng)教學(xué)方式[6-7]。根據(jù)課程8個(gè)主題的教學(xué)內(nèi)容，拓展“案例”教學(xué)方式，同時(shí)引入 “翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)方式[8]。

不管采用“案例”或“翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)方式，其課堂教學(xué)的基礎(chǔ)是采取“啟發(fā)式”和“填鴨式”共存的教學(xué)方式。將工廠物理學(xué)課程中工廠物理學(xué)基本概念與方法、準(zhǔn)時(shí)制（JIT）的革新、工廠動(dòng)力學(xué)、變動(dòng)性原理和變動(dòng)性腐蝕作用的5部分內(nèi)容引入 “翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)方式。推式和拉式生產(chǎn)原理、車間調(diào)度與控制原理、產(chǎn)能管理的3部分內(nèi)容強(qiáng)調(diào)“案例”教學(xué)方式。下面首先以準(zhǔn)時(shí)制（JIT）革新內(nèi)容為例來探討“翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)方式，然后以推式和拉式生產(chǎn)原理為例來講述“案例”教學(xué)方式。

進(jìn)行工廠物理學(xué)教學(xué)中準(zhǔn)時(shí)制（JIT）革新內(nèi)容的“翻轉(zhuǎn)課堂”教學(xué)時(shí)，教師方面，首先要重視布置研究生課前預(yù)習(xí)內(nèi)容，即給出中外相關(guān)網(wǎng)站及相關(guān)參考教材目錄等信息，同時(shí)針對(duì)準(zhǔn)時(shí)制革新課程內(nèi)容收集和制作微課視頻，圍繞其知識(shí)點(diǎn)布置思考題。研究生通過閱讀準(zhǔn)時(shí)制革新的相關(guān)內(nèi)容，熟悉專業(yè)英語詞匯。在此基礎(chǔ)上觀看微課視頻，例如：視頻內(nèi)容1：基于JIT的豐田生產(chǎn)方式的汽車裝配和物料配送過程；視頻內(nèi)容2：基于傳統(tǒng)推式生產(chǎn)的汽車轉(zhuǎn)向架生產(chǎn)過程，并回答布置的思考題：(1)為什么說在JIT生產(chǎn)系統(tǒng)中，操作工人柔性是非常重要的？(2)為什么說相對(duì)穩(wěn)定的生產(chǎn)量和產(chǎn)品混合比是實(shí)施Kanban拉動(dòng)生產(chǎn)的基礎(chǔ)？(3)雙卡Kanban（生產(chǎn)Kanban和領(lǐng)料Kanban）是如何運(yùn)作的？與單卡（生產(chǎn)Kanban）運(yùn)作對(duì)比有何不同，優(yōu)缺點(diǎn)是什么？(4)全面質(zhì)量管理TPM在JIT生產(chǎn)方式中的作用是什么？課堂學(xué)習(xí)階段，每次上課把15名左右的研究生分成3小組。每組研究生把預(yù)習(xí)過程中無法解決的問題提交到小組，并在小組討論中得到滿意的解答。個(gè)別難的問題同組研究生都無法獲得答案，那就提交給教師。教師不僅要回答一些研究生無法回答的問題，例如，為什么進(jìn)行JIT生產(chǎn)方式生產(chǎn)的產(chǎn)品必須有相對(duì)穩(wěn)定需求量、供應(yīng)商供應(yīng)能力也必須相對(duì)穩(wěn)定、生產(chǎn)過程也必須要求相對(duì)穩(wěn)定？同時(shí)還需要拓展回答帶有JIT生產(chǎn)方式運(yùn)作普遍性的知識(shí)點(diǎn)及密切相關(guān)的問題。

研究生能否充分利用課余時(shí)間是翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)方式成敗的關(guān)鍵。在“翻轉(zhuǎn)課堂”模式下，有吸引力的課程預(yù)習(xí)資料是研究生能主動(dòng)利用課余時(shí)間的前提，研究生課程學(xué)習(xí)方面可以有很大的改善，學(xué)習(xí)的自主性、自由性得到了充分的體現(xiàn)，英語口語和表達(dá)能力也會(huì)有較大提高，從一味的“填鴨式”的被動(dòng)知識(shí)接受者轉(zhuǎn)變成為主動(dòng)學(xué)習(xí)的知識(shí)吸收者。另外，在運(yùn)用微課視頻教學(xué)時(shí)，可使教師無法在課堂上用簡單的術(shù)語表述清楚一些知識(shí)點(diǎn)能夠以另一種方式讓研究生理解，不僅提高課堂的有效利用率，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了知識(shí)傳授的廣度和深度化。特別是工廠物理學(xué)中一些難理解和難講授的理論知識(shí)點(diǎn)同樣可將其制作成微課視頻，讓研究生作為課前預(yù)習(xí)的資料，進(jìn)行多次反復(fù)觀看學(xué)習(xí)，便于提高后續(xù)課堂授課的效率，同時(shí)提高研究生綜合分析和解決問題的能力。

工廠物理學(xué)全英語案例教學(xué)是否有良好效果，與本身案例質(zhì)量、教師授課方法以及研究生學(xué)習(xí)態(tài)度密切相關(guān)。首先，必須收集、遴選及編制各章節(jié)中需要理論與實(shí)際相結(jié)合的案例，例如推式和拉式生產(chǎn)原理的案例目前不同媒介上有很多介紹，如何遴選？在此基礎(chǔ)上如何結(jié)合工廠物理學(xué)課程特點(diǎn)用英語編寫出來，當(dāng)然讓研究生主動(dòng)參與案例遴選和編寫也是一種非常有效的傳授知識(shí)的方法，同時(shí)教師必須到工廠車間現(xiàn)場了解有關(guān)推式和拉式生產(chǎn)的運(yùn)作過程，這樣才能夠更好的編寫和講授精品案例。其次，研究生課前預(yù)習(xí)案例，回答案例中相關(guān)問題，是“案例”教學(xué)中重要的環(huán)節(jié)。最后，教師在“案例”教學(xué)過程中，要善于啟發(fā)和激發(fā)研究生的學(xué)習(xí)興趣，做到隨著課堂講授內(nèi)容的深入，對(duì)案例中知識(shí)點(diǎn)加以分析、強(qiáng)調(diào)，拓展研究生的工程思維，在歸納總結(jié)中不斷提高“案例”教學(xué)的效果。

另外，教學(xué)手段方面，當(dāng)前工廠物理學(xué)全英語課程基本上采用“計(jì)算機(jī)+投影儀”的PPT教學(xué)手段，雖然課堂上研究生的學(xué)習(xí)利用率較高，但也失去了通過板書教學(xué)來完成一些公式和模型推導(dǎo)過程的理解。工廠物理學(xué)理論性和實(shí)踐性都較強(qiáng)，為了課堂上達(dá)到良好的教學(xué)效果，全英語授課中采用板書和多媒體教學(xué)手段相結(jié)合的方法是非常必要的。

對(duì)于重點(diǎn)理論知識(shí)點(diǎn)采用板書為主、PPT輔助相結(jié)合的教學(xué)手段，例如采用“翻轉(zhuǎn)課堂”講授變動(dòng)性原理時(shí)，一些變動(dòng)性系數(shù)以及隊(duì)列引起的等待時(shí)間公式等內(nèi)容，學(xué)生是非常難理解的，對(duì)于類似于這些理論知識(shí)點(diǎn)，教師必須利用板書手段進(jìn)行公式推導(dǎo)，讓研究生理解每步推導(dǎo)過程。板書教學(xué)可留給研究生較多的理論和工程問題思考和理解時(shí)間，也便于研究生更加深刻地理解每個(gè)公式的含義和由來，教學(xué)效果可大大提升。例如，在講授過程中需要作圖，如果采用板書完成，需要花費(fèi)較長的時(shí)間，可以用PPT方式來展示作圖過程，既不耽誤課堂教學(xué)時(shí)間，同時(shí)研究生也能很好的理解圖中內(nèi)容。

對(duì)于一些有關(guān)工廠物理學(xué)中結(jié)合工廠車間應(yīng)用方面的內(nèi)容采用多媒體教學(xué)為主、板書教學(xué)為輔。例如，講授JIT革新在工廠中具體應(yīng)用時(shí)，教學(xué)課件將工廠車間中的七種浪費(fèi)（等待的浪費(fèi)、搬運(yùn)的浪費(fèi)、不良品的浪費(fèi)、動(dòng)作的浪費(fèi)、加工的浪費(fèi)、庫存的浪費(fèi)、制造過多或過早的浪費(fèi)）用文字、圖像、動(dòng)畫、視頻來表達(dá)，給研究生一種直觀、可視化的展示，使研究生容易理解和掌握，同時(shí)使解釋JIT革新中的七種浪費(fèi)的工程知識(shí)更為豐富。另外對(duì)于工廠物理學(xué)中全英語介紹的概念以及簡單知識(shí)點(diǎn)采用PPT的多媒體教學(xué)手段來完成，不僅可以提高授課內(nèi)容的生動(dòng)性和可理解性，同樣可以明顯地提高教學(xué)效果。

此外，在工廠物理學(xué)全英語教學(xué)過程中，還應(yīng)引入現(xiàn)場實(shí)景式教學(xué)方式。例如，結(jié)合工廠物理學(xué)課程有關(guān)工廠車間生產(chǎn)的特點(diǎn)，讓研究生到典型汽車零部件制造企業(yè)現(xiàn)場實(shí)地參觀，理解和掌握各種生產(chǎn)系統(tǒng)的生產(chǎn)運(yùn)作方式，同時(shí)讓研究生參觀智能制造系統(tǒng)、相應(yīng)的軟件控制系統(tǒng)以及在線仿真系統(tǒng)。通過這些實(shí)踐性參與，提高研究生的綜合實(shí)踐能力。另一方面，將國際學(xué)術(shù)會(huì)議的場景引入到全英語課堂教學(xué)中，讓研究生了解國際學(xué)術(shù)會(huì)議的大會(huì)流程，即讓研究生按照國際學(xué)術(shù)會(huì)議presentation的方式制作英語的PPT， 進(jìn)行英語演講，并相互提問的教學(xué)方法，鍛煉研究生英語交流和學(xué)術(shù)交流能力。

4 課程考核

課程考核作為評(píng)價(jià)全英語課程教學(xué)效果的重要環(huán)節(jié)，對(duì)研究生學(xué)習(xí)和教師教學(xué)具有重要的導(dǎo)向作用。單一的考核方式已不利于調(diào)動(dòng)研究生的學(xué)習(xí)積極性和教學(xué)效果的合理評(píng)價(jià)，引入國際上流行的課程考核方式，加大對(duì)研究生每個(gè)階段課程學(xué)習(xí)的考核。結(jié)合課程內(nèi)容，模仿國際學(xué)術(shù)會(huì)議做一次課堂Presentation的成績占15%；做一次解決企業(yè)實(shí)際問題的大作業(yè)占15%；平時(shí)作業(yè)5次占20%；期末閉卷考試占50%。

5 結(jié)語

從課程全英語教學(xué)實(shí)踐出發(fā)，通過分析當(dāng)前工廠物理學(xué)全英語教學(xué)方法存在的問題，結(jié)合本課程內(nèi)容的全英語教學(xué)特點(diǎn)，針對(duì)教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式、手段以及考核方式等方面探討了教學(xué)方法的改革措施?？偠灾?，要提高本課程的全英語教學(xué)效果，必須發(fā)揮學(xué)生的積極性，要求教師在教學(xué)方法上做較大改革。應(yīng)采取“啟發(fā)式”為主，“填鴨式”為輔的師生互動(dòng)教學(xué)方式，同時(shí)根據(jù)課程內(nèi)容不同的特點(diǎn)分別引入“翻轉(zhuǎn)課堂”和“案例”教學(xué)方式，教學(xué)手段上應(yīng)采取板書和多媒體教學(xué)相結(jié)合的方法，在教學(xué)方法上有一定的新穎性。本文旨在為推進(jìn)研究生全英語課程教學(xué)方法改革提供參考，同時(shí)從全英語課程教與學(xué)兩方面提出了一些相關(guān)改革措施，供大家探討。