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摘要：高等教育是我國人才培養(yǎng)的主要方式，近年來，以培養(yǎng)新型人才為目標(biāo)的新工科建設(shè)方興未艾，因此為適應(yīng)時(shí)代的發(fā)展，高等教育課程體系重構(gòu)勢在必行。該文以工業(yè)工程專業(yè)為例，在新工科建設(shè)的大背景下，借助復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)和項(xiàng)目型教學(xué)的方法，對某校工業(yè)工程專業(yè)課程體系進(jìn)行分析和重構(gòu)。首先，構(gòu)建該專業(yè)課程網(wǎng)絡(luò)模型并繪制加權(quán)有向課程網(wǎng)絡(luò)圖；其次，對度值、介數(shù)中心性等個(gè)體屬性和平均聚類系數(shù)、密度等整體屬性進(jìn)行計(jì)算分析；最后，依據(jù)課程網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)屬性建立3個(gè)項(xiàng)目型課程體系。

關(guān)鍵詞：新工科；課程體系重構(gòu)；復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)；項(xiàng)目型課程體系;工業(yè)工程專業(yè)

近年來，我國提出了“中國制造2025”“創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展”等一系列國家戰(zhàn)略[1]，為了更好地實(shí)施國家戰(zhàn)略，教育部在2017年提出進(jìn)行“新工科建設(shè)”，有關(guān)新工科建設(shè)的研究及以新工科為背景的教育改革相繼開展，“復(fù)旦共識”“天大行動(dòng)”等的提出促使新工科建設(shè)進(jìn)入深化階段[2]。新工科建設(shè)的提出為我國高等教育的發(fā)展帶來新的機(jī)遇，把握并利用好此機(jī)遇，將促進(jìn)我國高等教育邁入新階段[3]。現(xiàn)如今，我國高校的人才培養(yǎng)模式以教師授課為主，課程是教師授課的載體[4]，因此課程體系的健全是實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)目標(biāo)的保障[5]。受基礎(chǔ)教育的影響，學(xué)生學(xué)習(xí)普遍存在自主性差、積極性不高和機(jī)械化記憶嚴(yán)重等問題，同時(shí)所學(xué)知識比較零散瑣碎，教學(xué)模式和方法呆板，學(xué)生難以將所學(xué)知識運(yùn)用到實(shí)際問題當(dāng)中[6]。近年來，諸多高校逐漸意識到課程體系重構(gòu)的重要性，通過課程體系重構(gòu)健全課程體系是培養(yǎng)我國所需的新工科人才最簡便、最容易實(shí)現(xiàn)的方式。工業(yè)工程專業(yè)作為自然科學(xué)和社會(huì)科學(xué)的交叉學(xué)科，跨學(xué)科特色顯著，為我國培養(yǎng)出眾的兼具專業(yè)技術(shù)與管理才能的復(fù)合型人才，無論是制造業(yè)還是其他行業(yè)，工業(yè)工程人才都發(fā)揮著重要作用[7]。在美國等發(fā)達(dá)國家，工業(yè)工程的發(fā)展和應(yīng)用已經(jīng)十分成熟，但我國工業(yè)起步較晚，工業(yè)工程的發(fā)展還有很長的路要走[8-9]。促進(jìn)工業(yè)工程的發(fā)展，工業(yè)工程人才的培養(yǎng)模式成為首要問題。工業(yè)工程專業(yè)知識面廣泛，學(xué)生難以對所學(xué)知識全面掌握的問題一直困擾著諸多高校和教師。因此，在新工科背景下，融入新工科理念，進(jìn)行工業(yè)工程專業(yè)人才培養(yǎng)模式的改革已經(jīng)迫在眉睫[10]。本文以某高校工業(yè)工程專業(yè)為研究對象，利用復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)及項(xiàng)目型教學(xué)的理論和方法，對工業(yè)工程專業(yè)課程體系進(jìn)行深入探討并做出改善。

一工業(yè)工程專業(yè)課程網(wǎng)絡(luò)模型的構(gòu)建

（一）課程網(wǎng)絡(luò)定義及說明

本文建立的課程網(wǎng)絡(luò)模型以工業(yè)工程專業(yè)課程為節(jié)點(diǎn)，以課程之間的相互關(guān)系為連邊，以課程之間先修后修關(guān)系表示連邊的方向。由于課程之間聯(lián)系的緊密程度不同，因此設(shè)定各連邊具有權(quán)重，從而形成一個(gè)加權(quán)有向課程網(wǎng)絡(luò)模型。本文參考某高校工業(yè)工程專業(yè)培養(yǎng)方案，選用36門專業(yè)課程作為節(jié)點(diǎn)。根據(jù)培養(yǎng)方案確定連邊及方向，采取容易操作、便于量化的問卷調(diào)查法對多名相關(guān)專業(yè)研究生進(jìn)行問卷調(diào)查，確定連邊權(quán)重大小，并建立各連邊權(quán)重的關(guān)系矩陣。

（二）構(gòu)建課程網(wǎng)絡(luò)模型

設(shè)定工業(yè)工程專業(yè)課程加權(quán)有向課程網(wǎng)絡(luò)。1）集合S表示工業(yè)工程專業(yè)課程的集合，S={S1，S2，S3，…，Sm}，每一門課程都代表一個(gè)節(jié)點(diǎn)，表示為Si。2）集合E表示2個(gè)課程相關(guān)連邊的集合，E={eij|i，j=1，2，3，…，m}，eij表示節(jié)點(diǎn)Si和節(jié)點(diǎn)Sj連邊的邊權(quán)，定義Si為先學(xué)課程，Sj為后學(xué)課程。3）課程網(wǎng)絡(luò)可以表示為一個(gè)m×m的矩陣，具體表示如式（1）所示。若eij=0，表示節(jié)點(diǎn)Si和節(jié)點(diǎn)Sj之間沒有關(guān)聯(lián)或關(guān)聯(lián)程度相對較弱可忽略不計(jì)；若eij≠0，則表示節(jié)點(diǎn)Si和節(jié)點(diǎn)Sj相關(guān)[11]。4）該課程網(wǎng)絡(luò)用矩陣表示可以表示為矩陣A按照定義的課程網(wǎng)絡(luò)模型和專業(yè)課程的相互關(guān)系，構(gòu)建課程網(wǎng)絡(luò)圖。

二課程網(wǎng)絡(luò)的基本特性分析

利用Python軟件實(shí)現(xiàn)可視化的課程網(wǎng)絡(luò)圖，并計(jì)算出課程網(wǎng)絡(luò)的基本屬性。本文將從2個(gè)層次對課程網(wǎng)絡(luò)的屬性進(jìn)行分析：一是課程網(wǎng)絡(luò)的個(gè)體屬性分析，即出入度、介數(shù)中心性等。二是課程網(wǎng)絡(luò)的整體屬性分析，即平均聚類系數(shù)、密度等。

（一）課程網(wǎng)絡(luò)個(gè)體屬性分析

1度值、出度及入度度值Ki是復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)中最基本、最重要的基本特性，度值Ki表示的是與節(jié)點(diǎn)Si相關(guān)聯(lián)的節(jié)點(diǎn)的數(shù)量。在有向網(wǎng)絡(luò)中，度又可劃分為出度Kiout和入度Kiin2種。其中，出度Kiout表示節(jié)點(diǎn)Si指向其他節(jié)點(diǎn)的連邊的數(shù)量，入度Kiin表示其他節(jié)點(diǎn)指向節(jié)點(diǎn)Si的連邊的數(shù)量[12]。對課程網(wǎng)絡(luò)的度值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，對于度值較大的節(jié)點(diǎn)相對應(yīng)的課程，例如基礎(chǔ)工業(yè)工程（S15）、生產(chǎn)計(jì)劃與控制（S25）、質(zhì)量管理與可靠性（S24）和人因工程（S16）等應(yīng)作為工業(yè)工程專業(yè)課程中的重點(diǎn)課程進(jìn)行學(xué)習(xí)；由于課程網(wǎng)絡(luò)是有向網(wǎng)絡(luò)，因此要考慮節(jié)點(diǎn)的出度和入度。出度大的節(jié)點(diǎn)多為基礎(chǔ)性、理論性較強(qiáng)的課程，比如計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)（VB）（S8）、系統(tǒng)工程（S6）和互換性與機(jī)械制造基礎(chǔ)（S17）等，應(yīng)將其作為基礎(chǔ)專業(yè)課程重點(diǎn)學(xué)習(xí)；入度較大的課程，比如基礎(chǔ)工業(yè)工程（S15）、人因工程（S16）、質(zhì)量管理與可靠性（S24）和物流工程學(xué)（S5）等綜合性、應(yīng)用型較強(qiáng)的課程，應(yīng)放在培養(yǎng)方案的中后期進(jìn)行學(xué)習(xí)。2介數(shù)中心性節(jié)點(diǎn)Si的介數(shù)中心性（Betweennesscentrality）表示將節(jié)點(diǎn)Si的介數(shù)歸一化。介數(shù)可以被定義為網(wǎng)絡(luò)中2個(gè)不相鄰的節(jié)點(diǎn)（Si、Sj）之間的最短路徑途徑某些節(jié)點(diǎn)Sn，最短路徑經(jīng)過Sn的數(shù)量被稱為Sn的介數(shù)Bn。如果某個(gè)節(jié)點(diǎn)Sn被其他許多最短路徑經(jīng)過，則表示該節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)中很重要[12]。通過計(jì)算得出，課程網(wǎng)絡(luò)中介數(shù)中心性最大值是0.233，最小值是0，基礎(chǔ)工業(yè)工程（S15）、質(zhì)量管理與可靠性（S24）和人因工程（S16）等課程的介數(shù)中心性較大，說明其對整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的影響較大，故應(yīng)作為核心課程進(jìn)行學(xué)習(xí)。

（二）課程網(wǎng)絡(luò)整體屬性分析

1平均聚類系數(shù)聚類系數(shù)是指節(jié)點(diǎn)Si與相鄰節(jié)點(diǎn)之間實(shí)際存在的邊數(shù)和總的邊數(shù)的比值，被稱為節(jié)點(diǎn)Si的聚類系數(shù)Ci，用以表示節(jié)點(diǎn)的聚集情況。而平均聚類系數(shù)表示所有節(jié)點(diǎn)聚類系數(shù)的均值，用以描述整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的緊密程度。經(jīng)過計(jì)算得知，課程網(wǎng)絡(luò)的平均聚類系數(shù)為0.54，說明該網(wǎng)絡(luò)的聚集性較強(qiáng)，各課程之間聯(lián)系較為密切。2密度一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)及關(guān)系數(shù)量構(gòu)成了這個(gè)網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模大小，該網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜程度和緊密程度可以由該網(wǎng)絡(luò)的密度來體現(xiàn)[12]。在該課程網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點(diǎn)數(shù)為36，連邊數(shù)為200，說明該網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模較小。經(jīng)過計(jì)算得知，該網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)密度為0.32，即2個(gè)節(jié)點(diǎn)相關(guān)的概率為32%，體現(xiàn)了課程網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部聯(lián)系較為緊密，各課程之間相互干擾性較強(qiáng)、獨(dú)立性較差，如果學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中有一門課程學(xué)不好很容易對其他課程的學(xué)習(xí)造成影響。

三項(xiàng)目型課程體系的建立

根據(jù)上述對課程網(wǎng)絡(luò)屬性的分析發(fā)現(xiàn)，該專業(yè)課程間聯(lián)系緊密，基礎(chǔ)性課程（即出度值較大的節(jié)點(diǎn)）較多，核心課程（即入度值較大的節(jié)點(diǎn)）突出且較少，因此能夠形成若干個(gè)項(xiàng)目型課程體系。此外，在現(xiàn)有的課程教學(xué)中還存在理論知識與實(shí)踐脫節(jié)的現(xiàn)象，有時(shí)在學(xué)習(xí)完理論知識較長時(shí)間后才會(huì)進(jìn)行相關(guān)實(shí)踐課程，此時(shí)理論知識已經(jīng)有所遺忘，導(dǎo)致實(shí)踐的效果較差。新工科的提出，不僅對高等新型人才在理論知識的學(xué)習(xí)上提出新要求，同時(shí)也要加強(qiáng)對知識的靈活應(yīng)用。特別是工業(yè)工程這種應(yīng)用性較強(qiáng)的專業(yè)，理論知識與實(shí)踐相結(jié)合不可或缺。因此，本文利用項(xiàng)目教學(xué)法的思想（Project-BasedLearning，PBL），建立了項(xiàng)目型課程體系，其主要內(nèi)容是指教師的教學(xué)圍繞著某個(gè)具體的項(xiàng)目進(jìn)行，學(xué)生圍繞著項(xiàng)目開展學(xué)習(xí)工作，在完成理論知識學(xué)習(xí)之后有目的性地進(jìn)行實(shí)踐活動(dòng)，學(xué)以致用[6]。項(xiàng)目型課程體系的項(xiàng)目選擇應(yīng)遵循以下原則。一是要應(yīng)盡可能地覆蓋多門專業(yè)課程。二是要以課程網(wǎng)絡(luò)模型的核心課程為項(xiàng)目的基礎(chǔ)。因此，本文將入度值較大的核心課程作為項(xiàng)目選擇的參考，建立了3個(gè)項(xiàng)目型課程體系。

（一）生產(chǎn)精益項(xiàng)目課程體系

本項(xiàng)目以基礎(chǔ)工業(yè)工程為核心課程，可以分為人因工程、精益生產(chǎn)和生產(chǎn)計(jì)劃與控制3個(gè)方面，在課程網(wǎng)絡(luò)中尋找其先學(xué)課程與后學(xué)課程，形成課程網(wǎng)絡(luò)體系。通過對項(xiàng)目有關(guān)課程理論知識的學(xué)習(xí)，掌握人因工程、精益生產(chǎn)和生產(chǎn)計(jì)劃與控制的理論知識，并將這些知識實(shí)際應(yīng)用到生產(chǎn)線上。項(xiàng)目實(shí)例應(yīng)用：以某公司某生產(chǎn)線為研究對象，進(jìn)行工業(yè)工程相關(guān)內(nèi)容分析改善。1）現(xiàn)存問題：照度不合理；零件布置混亂；生產(chǎn)線高度不合理，生產(chǎn)浪費(fèi)嚴(yán)重，生產(chǎn)線生產(chǎn)不平衡。2）研究內(nèi)容：通過對生產(chǎn)線調(diào)研，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)存不合理的地方，利用人-機(jī)-環(huán)境系統(tǒng)設(shè)計(jì)、一個(gè)流生產(chǎn)和5S管理等基礎(chǔ)工業(yè)工程的知識和方法進(jìn)行相關(guān)改善。3）研究目的：對生產(chǎn)線進(jìn)行改善，提高產(chǎn)線平衡率和生產(chǎn)效率。4）項(xiàng)目輸出：生產(chǎn)精益項(xiàng)目報(bào)告，主要內(nèi)容包括車間環(huán)境照度分布圖、5S管理執(zhí)行準(zhǔn)則和產(chǎn)線平衡方案等。

（二）質(zhì)量工程項(xiàng)目課程體系

該項(xiàng)目以質(zhì)量管理與可靠性為核心課程，建立課程體系，如圖1所示。質(zhì)量工程是工業(yè)工程專業(yè)的核心知識之一，以此為基礎(chǔ)建立項(xiàng)目課程體系，目標(biāo)是學(xué)生在完成有關(guān)基礎(chǔ)課程的基礎(chǔ)上，掌握質(zhì)量工程的思想和方法，能夠分析和解決企業(yè)生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的質(zhì)量問題。圖1質(zhì)量管理項(xiàng)目課程體項(xiàng)目實(shí)例應(yīng)用：以某生產(chǎn)線為例，進(jìn)行質(zhì)量工程方面的分析和改善。1）現(xiàn)存問題：零部件瑕疵率較高；工作人員操作不規(guī)范。2）研究內(nèi)容：對生產(chǎn)線的各工位進(jìn)行觀察分析，并利用因果圖法、檢查表法等質(zhì)量管理的相關(guān)工具，發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)線的質(zhì)量問題并加以改善。3）研究目的：優(yōu)化生產(chǎn)線，提高產(chǎn)品質(zhì)量。4）項(xiàng)目輸出：質(zhì)量工程項(xiàng)目報(bào)告，其內(nèi)容主要包括有關(guān)質(zhì)量問題的因果圖、魚骨圖，產(chǎn)品抽樣檢驗(yàn)報(bào)告，產(chǎn)品質(zhì)量檢查表等。

（三）物流工程項(xiàng)目課程體系

該項(xiàng)目以物流工程學(xué)為核心課程，建立物流工程項(xiàng)目課程體系，如圖2所示。其主要目標(biāo)是使學(xué)生掌握物流工程的基本理論和方法，并能將物流設(shè)施選址、物流設(shè)施布置等物流工程的知識運(yùn)用到實(shí)際當(dāng)中。項(xiàng)目實(shí)例應(yīng)用：以某車間物料區(qū)為例，對物料區(qū)物料配送進(jìn)行分析改善。1）現(xiàn)存問題：布局不合理；電梯口擁堵；搬運(yùn)效率低。2）研究內(nèi)容：發(fā)現(xiàn)物料區(qū)的問題所在并分析原因，利用物流工程中的設(shè)施布置、物料搬運(yùn)系統(tǒng)和EIQ分析等知識對物料區(qū)進(jìn)行改善。3）研究目的：降低配送時(shí)間，提高配送效率。4）項(xiàng)目輸出：物流工程項(xiàng)目報(bào)告，內(nèi)容主要包括物料布局規(guī)劃設(shè)計(jì)方案、物料搬運(yùn)設(shè)計(jì)方案等。

四結(jié)束語

本文以某高校工業(yè)工程專業(yè)培養(yǎng)方案為依據(jù)，建立加權(quán)有向課程網(wǎng)絡(luò)模型，構(gòu)建出工業(yè)工程專業(yè)的課程網(wǎng)絡(luò)體系，并對課程網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)屬性進(jìn)行分析，依據(jù)課程網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)屬性建立了3個(gè)項(xiàng)目型課程體系，有效提高學(xué)生對專業(yè)課程內(nèi)容的掌握程度，提高了實(shí)踐的效果，同時(shí)為教師教學(xué)提供借鑒作用。此外，對于工業(yè)工程人才的培養(yǎng)依然存在諸多問題，在未來研究中，課程學(xué)習(xí)的時(shí)間安排、各項(xiàng)目之間的關(guān)聯(lián)等方向都值得深入探索。

參考文獻(xiàn)：

[1]吳愛華，侯永峰，楊秋波，等.加快發(fā)展和建設(shè)新工科主動(dòng)適應(yīng)和引領(lǐng)新經(jīng)濟(jì)[J].高等工程教育研究，2017（1）：1-9.

[2]胡永生.新工科背景下校企合作人才培養(yǎng)模式改革研究[J].西南師范大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2019，44（9）：143-148.

[3]劉吉臻，翟亞軍，荀振芳.新工科和新工科建設(shè)的內(nèi)涵解析———兼論行業(yè)特色型大學(xué)的新工科建設(shè)[J].高等工程教育研究，2019（3）：21-28.

[4]林健.新工科專業(yè)課程體系改革和課程建設(shè)[J].高等工程教育研究，2020（1）：1-13，24.

[5]張琳，胡一川，盧詩潔，等.基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的本科課程網(wǎng)絡(luò)分析[J].科學(xué)通報(bào)，2017，62（Z2）：3277-3284.

[6]李瑞寧，王怡.學(xué)分制轉(zhuǎn)型期下的高校本科課程供給改革：問題分析與對策研究[J].西南師范大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2019，44（8）：127-133.

[7]易樹平，郭伏.基礎(chǔ)工業(yè)工程[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2013：19-27.

[8]黃毅敏，齊二石，劉洪偉，等.面向中國制造業(yè)的工業(yè)工程應(yīng)用與挑戰(zhàn)[J].工業(yè)工程與管理，2015，20（5）：157-165.

[9]江志斌.論新時(shí)期工業(yè)工程學(xué)科發(fā)展[J].工業(yè)工程與管理，2015，20（1）：1-7.

[10]路勇，鄭洪濤，譚曉京，等.“新工科”背景下能源動(dòng)力類人才培養(yǎng)模式探索與實(shí)踐———以哈爾濱工程大學(xué)船舶動(dòng)力創(chuàng)新人才培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)班建設(shè)實(shí)踐為例[J].高等工程教育研究，2019（S1）：14-16.

[11]閻高偉，張夢蓓，程永強(qiáng)，等.基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的自動(dòng)化專業(yè)知識體系分析[J].電氣電子教學(xué)學(xué)報(bào)，2016，38（4）：1-5.

[12]孫璽菁，司守奎.復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)算法與應(yīng)用[M].北京：國防工業(yè)出版社，2015：22-40.

作者：顏偉 孫佳旭 李美燕 單位：山東科技大學(xué)能源與礦業(yè)工程學(xué)院 礦業(yè)工程國家級實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心