Excel在质量工程技术方法教学中的应用

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  [摘 要]针对传统教学手段的不足,结合自身的实际教学过程,在质量工程技术方法教学中创造性地利用 Ex-cel 变量、函数和数据处理功能,实现对常用质量管理工具的数据处理、图形制作和实验结果的分析,有效提高了质量工程技术方法课程的教学效率和教学效果。
  [关键词] Excel;质量工程技术方法; 教学改革

  《质量工程技术方法》是工商管理类专业本专科学生一门重要的专业基础课。该课程以“统计学”、“概率论与数理统计”、“高等数学”等课程为基础,并且对后续的“质量管理”、“生产与运作管理”、“生产现场管理”等专业课程有着重大的影响,在教学环节中起着承上启下的作用,其地位极其重要。此外,质量工程技术方法是一门实践性很强的学科,该课程中的一些原理和工具不仅在质量管理,在企业管理的各个方面都有广泛的应用。但是由于该课程以数学知识为基础,具有高度的抽象性,涉及大量的技术、工具和方法,且大多以数据处理和数值计算为基础,使用传统的手工计算较繁琐、计算精度不高,尤其是在重复试验时,计算量很大,使学生感觉比较枯燥,缺乏学习的积极性。因此在教学过程中很多同学普遍反映这门课程难以理解和掌握,使该课程成为教师不愿上,学生不愿学、学不好的一门问题课程,教学面临困境。
  企业的质量管理实践中大多实现了基于计算机应用的数控技术,但现在的质量管理类课堂教学中几乎没有计算机的应用,导致学生就业后缺乏快速上手能力。那么,如何才能避开复杂的数学计算过程,让学生在掌握好质量工程各类技术方法基本原理和使用方法的同时能够最大限度地把所学知识应用到实践中去就成为质量工程技术方法课程教学的—个重点和难点。要解决这一问题,应从该课程的实验特性出发,以计算机技术在教学过程中的应用来推动该课程的教学改革,以提高教学效果。基于上述思考,在质量工程技术方法课程的教学中,发挥计算机的数据处理、图形制作等功能,有效地克服理论知识深与学生数学基础差的矛盾,从而为教学内容的改革创造条件。同时,也给学生提供了一种解决问题和探索创新的强有力武器,是培养学生能力和素质的具体措施。
  从这个意义上说,在质量工程技术方法课程的教学中,应用Excel软件强大的数据处理功能,对该课程的教学内容、教学方法和课程设计进行改革,实现对常用质量管理工具的数据处理、图形制作和实验结果的分析,有效提高该课程的教学效率和教学效果,还提高了学生的计算机软件的应用水平。Excel是Microsoft公司Office套件中的一个数据处理软件,是目前市场占有率最高的一款办公软件,普及率非常高,已广泛地应用于工商企业及个人使用领域。它的一些计算功能和图形生成功能非常适合进行简单的数据分析和图形制作。首先,Excel软件不需要编程知识,操作简单且容易掌握。质量工程技术方法是一门在大学二年级阶段开设的专业基础课,课时较为紧张,学生的数学基础和计算机能力都很有限。但Excel简便易学,学生在第一学期的“计算机基础”课程中已经掌握了它的基本操作方法,在质量工程技术方法课程中只要再补充一些函数应用方法和图形实现方法就可以了。其次,Excel数据分析功能和图形制作功能已足够本课程教学内容和教学目的的实现。一方面,其数据分析简单且功能强大。Ex-cel配有丰富的内置函数,在单元格中输入内置函数、使用相对引用和绝对引用并配合填充手段,就可以自动进行大批量的数据计算。这种方法非常适合正交试验和三次设计中的大量重复计算的实现。另一方面,图表类型多且操作灵活、快捷。Excel提供了便捷的图表生成功能,用户可以根据已有的数据方便快速地生成各种直观的图表,图表可以自由缩放和编辑。该功能特别适合质量工程技术方法中控制图、直方图、排列图、散布图等各类图形的制作和分析。在设计质量工程技术方法教学内容时,依据Ex-cel的各种数据分析功能将相应的Excel软件具体操作步骤设计到各章节的教学内容中。如在价值分析中,可使用Excel软件计算各对象的功能系数、成本系数和价值系数并进行排序;在正交试验和三次设计中可通过编辑表格和函数实现试验结果的自动分析;在质量控制中,控制图可使用Excel软件中的折线图画图,直方图和排列图可使用柱形图画图,散布图可以使用散点图画图。下面仅以Excel在三次设计中的应用为例,结合自己的教学实际,就如何应用Excel软件进行质量工程技术方法课程的实践教学做一些探讨。
  三次设计是产品质量设计的三个阶段,可把产品的技术功能和经济特性相联系,使所设计的产品既能满足用户需要又能减少产品劣化趋势,但三次设计所应用的正交试验技术涉及众多变量和复杂的计算,传统的手工计算会花费大量的时间和精力,使学生的大多时间浪费在重复机械的计算上,严重影响了教学效率和教学效果。而在教学中应用Excel软件,根据三次设计的内容进行相应的表格设计,建立自动分析模版,只需输入原始数据就可自动生成极差分析和方差分析结果,提高了数据处理的效率和质量。下面用一个技能训练实例说明Excel在三次设计中的应用。
  问题:测定真值为20KΩ电阻的专用电表设计。该技能训练要求以系统设计的参数为初始条件,使用正交表L25(56)进行至少四次以上的参数最宜水平选择试验。进行一次参数设计需要1个可控因素水平表、1个内表、25个误差因素水平表、25个外表和1个方差分析表,共53个表格,四次试验共212个表格,计算量非常大。而如果用Excel软件建立自动分析模版,只需要设计1个可控因素水平表、1个内表、1误差因素水平表、1个外表和1个方差分析表,共5个表格,其余表格使用复制、粘贴功能稍做修改就可以自动生成。
  按照试验要求,在Excel表格中直接设计一个5行5列的表格,在其中的第三水平中输入初始参数值,其他水平根据公式可拖动生成。分别在B3、B4、B6、B7中录入函数“=B5/4”、“=B5/2”、“=B5*2”、“=B5*4”,按行分别向右拖动填充到F列即可生成如下表格。

[正文图表略.]
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