基于TRIZ實(shí)現(xiàn)“專創(chuàng)融合”課程建設(shè)與教學(xué)效果評(píng)價(jià)研究
——以水電站課程為例

龔成勇，何香如，李仁年，韓偉，馮輝霞

（1.蘭州理工大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院，甘肅蘭州 730050；2.蘭州現(xiàn)代職業(yè)學(xué)院財(cái)經(jīng)商貿(mào)學(xué)院，甘肅蘭州 730300；3.蘭州理工大學(xué)石油化工學(xué)院，甘肅蘭州 730050）

1 課程簡(jiǎn)介與建設(shè)背景

1.1 建設(shè)背景

創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育與專業(yè)教育都服務(wù)于專業(yè)或?qū)W科人才培養(yǎng)，這是“專創(chuàng)融合”的基礎(chǔ)，“專創(chuàng)融合”促進(jìn)了專業(yè)間和產(chǎn)業(yè)間的知識(shí)流動(dòng)與更新，也有助于專業(yè)教育的創(chuàng)新，由獲取舊知識(shí)向創(chuàng)造新知識(shí)轉(zhuǎn)變[1]。王燕等在文獻(xiàn)中指出[2]《國(guó)務(wù)院辦公廳關(guān)于深化高等學(xué)校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育改革的實(shí)施意見(jiàn)》及《國(guó)務(wù)院關(guān)于推動(dòng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展打造“雙創(chuàng)”升級(jí)版的意見(jiàn)》推動(dòng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育與專業(yè)教育深度融合，滲透創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)思想，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性思維，激發(fā)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)靈感，逐漸成為各大高校專業(yè)課程教育的新趨勢(shì)。

“專創(chuàng)融合”是教育改革和培育人才模式的重要手段。張小才等在文獻(xiàn)[3]中提出專業(yè)教育與創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育的融合成為高校教育改革的必然趨勢(shì)，并論述其重要的論點(diǎn)——“專業(yè)+創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)”教育的有機(jī)融合是高校深化創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)改革的現(xiàn)實(shí)需要，也是專業(yè)教育發(fā)展的必然要求，是學(xué)生成長(zhǎng)成才的必然選擇。倪向麗在文獻(xiàn)[4]中指出“雙創(chuàng)”教育是一種實(shí)用和實(shí)踐教育，它以培養(yǎng)對(duì)象將從事商業(yè)和企業(yè)活動(dòng)為導(dǎo)向，通過(guò)教學(xué)、研究、模擬演練、實(shí)踐訓(xùn)練等方式，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神、創(chuàng)業(yè)意識(shí)和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實(shí)踐技能。姚琳在論文[5]中提出，隨著“專業(yè)教育”與“創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育”深度融合的提出，將創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育融入專業(yè)教育是高等教育更深入、更全面、更高層次的創(chuàng)新與改革，也是國(guó)家創(chuàng)新發(fā)展、經(jīng)濟(jì)創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)、人才培養(yǎng)模式創(chuàng)新改革的重要環(huán)節(jié)。彭華濤在文獻(xiàn)[6]中論述了“專創(chuàng)融合”與雙一流的關(guān)系和作用，“雙一流”建設(shè)為專業(yè)教育與創(chuàng)業(yè)教育奠定學(xué)科基礎(chǔ)、知識(shí)沉淀與“雙創(chuàng)”平臺(tái)，“專創(chuàng)深度融合”助推“雙一流”建設(shè)實(shí)現(xiàn)全創(chuàng)新鏈與全創(chuàng)業(yè)鏈的無(wú)縫銜接，因此“雙一流”建設(shè)與“專創(chuàng)深度融合”相得益彰、互促互進(jìn)。總之，“專創(chuàng)融合”是當(dāng)前教育改革和升級(jí)的重要形式，具有巨大的現(xiàn)實(shí)價(jià)值和意義。

“專創(chuàng)融合”主要通過(guò)課程體系、課程建設(shè)、培養(yǎng)模式等內(nèi)容的重構(gòu)來(lái)進(jìn)行。高校創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)課程體系建設(shè)是創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育改革中的重要一環(huán)，對(duì)推動(dòng)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育發(fā)展、培養(yǎng)符合新時(shí)代社會(huì)發(fā)展需求的高素質(zhì)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才具有重要意義[7]。胡海霞等結(jié)合機(jī)械工程材料課程的教學(xué)特點(diǎn)及培養(yǎng)目標(biāo)，將創(chuàng)新方法理論融入機(jī)械工程材料課程體系，并輔以企業(yè)經(jīng)典案例進(jìn)行剖析，教學(xué)環(huán)節(jié)突出創(chuàng)新思維方法，使教學(xué)變得更加生動(dòng)具體，以提升學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，能夠有效培養(yǎng)學(xué)生在專業(yè)課程學(xué)習(xí)中的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力，教學(xué)效果良好[8]。《網(wǎng)絡(luò)設(shè)備配置與管理》課程“專創(chuàng)融合”教學(xué)模式改革遵循校企協(xié)同、工學(xué)結(jié)合、產(chǎn)教融合，融入行業(yè)最新發(fā)展思路，體現(xiàn)專業(yè)特色，面向全體學(xué)生，強(qiáng)化實(shí)踐環(huán)節(jié)和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力[9]。浙江經(jīng)貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院開拓性地構(gòu)建了“三階段推進(jìn)、三課堂聯(lián)動(dòng)”的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育模式，開展了探索性的工作：主要包括成立專門機(jī)構(gòu)，健全運(yùn)行機(jī)制；加強(qiáng)制度建設(shè)，提供政策保障；遴選創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目，提供資金扶持[10]。

雖然高校開展“專創(chuàng)融合”的研究與實(shí)踐，但是“專創(chuàng)融合”存在不同程度的問(wèn)題和困難。創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動(dòng)具有高度的綜合性和復(fù)雜性，往往涉及不同專業(yè)學(xué)科的交叉融合，單一學(xué)科或?qū)I(yè)維度開展“雙創(chuàng)”教育具有很大的局限性[11]。姬忠莉等在文獻(xiàn)中分析“雙創(chuàng)”教育現(xiàn)狀，提出存在功利性傾向，并忽視“雙創(chuàng)”教育重在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)業(yè)精神和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力的內(nèi)涵要求，導(dǎo)致“雙創(chuàng)”教育的重點(diǎn)仍然聚焦于精英式教育，很難將“雙創(chuàng)”教育融入專業(yè)教育，在很大程度上影響了“雙創(chuàng)”教育“自下而上”的創(chuàng)新活力。盧卓等在文獻(xiàn)[12]中分析并得出“專創(chuàng)融合”理念與認(rèn)知存在差距、“專創(chuàng)融合”課程改革亟待強(qiáng)化、“專創(chuàng)融合”實(shí)踐平臺(tái)尚待健全、“專創(chuàng)融合”師資隊(duì)伍亟待加強(qiáng)和“專創(chuàng)融合”體制機(jī)制有待完善五個(gè)存在的相應(yīng)困難和問(wèn)題；并在以創(chuàng)新為核心的前提下，提出了培養(yǎng)目標(biāo)、課程建設(shè)、實(shí)踐平臺(tái)、教師隊(duì)伍和專業(yè)發(fā)展等六大轉(zhuǎn)變。

總之，隨著研究的深入，教學(xué)研究和教改是一個(gè)持久性的系統(tǒng)工程，需要長(zhǎng)期投入研究并不斷實(shí)踐，才能滿足職業(yè)教育的發(fā)展需求，最為明顯的是教學(xué)中需要融入創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)等內(nèi)容，創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)拓展到各類學(xué)科競(jìng)賽當(dāng)中，形成了更為高效可行的實(shí)踐教學(xué)手段。專業(yè)教育和創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)教育不斷進(jìn)行融合，備受教育領(lǐng)域內(nèi)外專家學(xué)者的關(guān)注，研究的成果涉及培養(yǎng)體系、培養(yǎng)條件、課程內(nèi)容、教學(xué)方法和教學(xué)評(píng)價(jià)等各領(lǐng)域。因此應(yīng)對(duì)工程教育認(rèn)證要求和行業(yè)人才特征的變革，水電站課程進(jìn)行“專創(chuàng)融合”建設(shè)，并進(jìn)行教學(xué)效果評(píng)價(jià)，具有實(shí)際的價(jià)值和意義。

1.2 課程現(xiàn)狀

水電站課程為水利水工程專業(yè)的核心骨干課程，在開設(shè)水能水利規(guī)劃學(xué)、水利工程地質(zhì)、水利工程制圖及CAD、水工鋼結(jié)構(gòu)、水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)等專業(yè)課程的基礎(chǔ)上，學(xué)生較系統(tǒng)地學(xué)習(xí)水力發(fā)電機(jī)組及其輔助設(shè)備、電力與電氣設(shè)備、機(jī)組運(yùn)行保障條件、水電站建筑物等知識(shí)，獲得識(shí)別、表達(dá)、分析、設(shè)計(jì)和方案評(píng)價(jià)等能力，尤其掌握水力發(fā)電機(jī)組設(shè)備選型設(shè)計(jì)、水電站輸水系統(tǒng)建筑物規(guī)劃布置設(shè)計(jì)和水電站廠區(qū)建筑物空間布置與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法及應(yīng)用技能。應(yīng)對(duì)工程教育認(rèn)證，課程組依托學(xué)校教研教改項(xiàng)目和教育部創(chuàng)新方法學(xué)科建設(shè)與研究專項(xiàng)規(guī)劃項(xiàng)目，對(duì)課程進(jìn)行專項(xiàng)研究，并不斷持續(xù)改革，初步形成了以培養(yǎng)學(xué)生獲得水電站工程設(shè)計(jì)能力為最直接目標(biāo)的轉(zhuǎn)向協(xié)同設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)，以數(shù)學(xué)與相關(guān)力學(xué)為基礎(chǔ)、水利工程繪圖能力為起點(diǎn)、水電站建筑物協(xié)同設(shè)計(jì)為切入口、工程結(jié)構(gòu)可靠性及有限元分析為拓展應(yīng)用，聚焦多元數(shù)據(jù)支撐的數(shù)字化建造趨勢(shì)，為學(xué)生構(gòu)建解決水電站工程設(shè)計(jì)的復(fù)雜工程能力培養(yǎng)模式。編寫本課程配套教材[13]和拓展閱讀資料[14]，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)以科研驅(qū)動(dòng)教學(xué)改革，以教學(xué)促進(jìn)科學(xué)研究的迭代成長(zhǎng)，開闊學(xué)生學(xué)習(xí)視野，引導(dǎo)學(xué)生在掌握本課程知識(shí)和技能的同時(shí)，以課程項(xiàng)目式教學(xué)的形式，嵌入水利水電工程幾何建模[15]和水工結(jié)構(gòu)有限元分析應(yīng)用案例[16]。進(jìn)而形成課程以水電站工程設(shè)計(jì)為培養(yǎng)主線，突出水力機(jī)組選型設(shè)計(jì)、水工建筑物布置與結(jié)構(gòu)表達(dá)、設(shè)計(jì)和優(yōu)化等基本技能和能力的關(guān)鍵要素，以虛擬仿真實(shí)驗(yàn)為補(bǔ)充，實(shí)現(xiàn)虛實(shí)相結(jié)合，更好地實(shí)施“基礎(chǔ)—綜合—系統(tǒng)—?jiǎng)?chuàng)新”的培養(yǎng)體系，提高人才培養(yǎng)質(zhì)量，進(jìn)而適應(yīng)社會(huì)需求[17]。

2 基于TRIZ 原理構(gòu)建“專創(chuàng)融合”課程

2.1 構(gòu)建“專創(chuàng)融合”課程建設(shè)工具

TRIZ（theory of inventive problem solving）發(fā)源地為蘇聯(lián)[18]。TRIZ 的理論基礎(chǔ)為技術(shù)系統(tǒng)的演化規(guī)律，具體分析工具包括預(yù)期失效判定分析、物質(zhì)場(chǎng)模型、矛盾分析、發(fā)明問(wèn)題解決算法、理想解分析等；具體應(yīng)用工具包括標(biāo)準(zhǔn)解和知識(shí)效應(yīng)庫(kù)、技術(shù)參數(shù)、發(fā)明原理、分離原理、矛盾矩陣等[19]。TRIZ 是由蘇聯(lián)發(fā)明家Altshuller 及其領(lǐng)導(dǎo)的研究員們分析國(guó)家專利，提出的一種解決問(wèn)題的創(chuàng)新性理論[20]，其基本思想為解決矛盾是創(chuàng)新發(fā)明的核心，各個(gè)領(lǐng)域科學(xué)研究與工程實(shí)踐不斷創(chuàng)新、創(chuàng)新方法不斷被采用，基于TRIZ 理論的創(chuàng)新系統(tǒng)方法不斷被推廣[21]。項(xiàng)目組利用TRIZ 理論和相關(guān)工具，面向水電站課程教學(xué)任務(wù)要求，遵循教學(xué)實(shí)施原則和規(guī)律，總結(jié)課程多年建設(shè)經(jīng)驗(yàn)、梳理行業(yè)領(lǐng)域發(fā)展需要，構(gòu)建本課程“專創(chuàng)融合”建設(shè)與評(píng)價(jià)體系，其主要內(nèi)容包括修訂課程大綱、分解教學(xué)任務(wù)、教學(xué)資源優(yōu)化、教學(xué)模式研究、教學(xué)條件配置、教學(xué)效果評(píng)價(jià)。

2.2 基于TRIZ 創(chuàng)新理論的系統(tǒng)功能分析模型

2.2.1 基本假定與說(shuō)明

TRIZ 創(chuàng)新理論對(duì)技術(shù)系統(tǒng)、組件和功能等的定義是有規(guī)則的，由于現(xiàn)代教學(xué)過(guò)程也將產(chǎn)生能量、信息的傳遞過(guò)程，需要通過(guò)物質(zhì)或場(chǎng)（學(xué)習(xí)實(shí)物、投影儀、實(shí)驗(yàn)臺(tái)等）產(chǎn)生教學(xué)所需要的聲音、可見(jiàn)光、振動(dòng)機(jī)械場(chǎng)、氣味物質(zhì)場(chǎng)和溫度場(chǎng)等。雖然傳播聲音、光、機(jī)械波、氣味和溫度等特征構(gòu)成信息，而在教學(xué)過(guò)程中，師生均不能改變所學(xué)習(xí)對(duì)象的本身屬性，比如定義學(xué)生的眼睛處理可見(jiàn)光信息，本身是識(shí)別信息為主的過(guò)程，而不能改變?cè)行畔⑻卣骷皩傩裕ū热鐝?qiáng)度、頻率、振幅和波長(zhǎng)等）；同樣教師可以將教學(xué)素材按照需要進(jìn)行設(shè)計(jì)，轉(zhuǎn)變成教學(xué)內(nèi)容，學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中僅僅是對(duì)教學(xué)進(jìn)行識(shí)別和收集相應(yīng)的信息；總之教師教授知識(shí)和學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)均不能更改教學(xué)內(nèi)容屬性，因此需要弱化功能對(duì)改變屬性的作用，達(dá)到簡(jiǎn)化教學(xué)技術(shù)系統(tǒng)的目的。

2.2.2 創(chuàng)建系統(tǒng)功能分析模型

利用TRIZ 創(chuàng)新理論，將教學(xué)過(guò)程進(jìn)行系統(tǒng)、組件（系統(tǒng)組件、子系統(tǒng)組件和超系統(tǒng)組件）和功能作用定義，其中技術(shù)系統(tǒng)名稱為工程專業(yè)課程教學(xué)技術(shù)系統(tǒng)，該技術(shù)系統(tǒng)IFR 可以定義為教學(xué)內(nèi)容自主實(shí)現(xiàn)，為提升學(xué)生能力服務(wù)。

（1）系統(tǒng)組件：系統(tǒng)組件包括①課程教師與課程輔導(dǎo)團(tuán)隊(duì)，簡(jiǎn)稱教師；②學(xué)生及受教育對(duì)象，簡(jiǎn)稱學(xué)生；③課程教學(xué)內(nèi)容與素材，簡(jiǎn)稱教學(xué)內(nèi)容；④教學(xué)環(huán)境媒介及平臺(tái)，簡(jiǎn)稱環(huán)境平臺(tái)；⑤教學(xué)管理及評(píng)價(jià)制度與反饋，簡(jiǎn)稱管理與評(píng)價(jià)；⑥教學(xué)實(shí)施方法，簡(jiǎn)稱教學(xué)方法；⑦培養(yǎng)體系與課程體系。將教學(xué)內(nèi)容定義為作用對(duì)象，用帶圓角的矩形框表示，其他的系統(tǒng)組件采用矩形框表示。

（2）超系統(tǒng)：超系統(tǒng)組件為行業(yè)領(lǐng)域發(fā)展、社會(huì)制度和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的社會(huì)環(huán)境，簡(jiǎn)稱超系統(tǒng)，用六邊形框表示。

（3）子系統(tǒng)組件：教師和學(xué)生均有子系統(tǒng)組件。由于教師和學(xué)生未系統(tǒng)組件，因此子系統(tǒng)中的組件均用矩形框表示，并布置于各自系統(tǒng)組件的矩形框之內(nèi)。教學(xué)內(nèi)容子系統(tǒng)為作用對(duì)象，因此其子系統(tǒng)總的組件均用帶圓角的矩形框表示，并布置于教學(xué)內(nèi)容的圓角矩形框內(nèi)。

（4）功能作用主要包括控制、刺激、開發(fā)、加工、輸送、承載、約束、改變、賦能和激發(fā)等。根據(jù)TRIZ 創(chuàng)新理論，功能作用是組件作用于另一個(gè)組件，將發(fā)揮正常的有用功能，用實(shí)線箭頭線與功能作用來(lái)表示，發(fā)揮不足的功能用虛線箭頭線與功能作用來(lái)表示，并將其他的中性功能不予表示，圖1所示為基于TRIZ 理論創(chuàng)建的工程專業(yè)課程教學(xué)技術(shù)系統(tǒng)分析模型。

圖1 基于TRIZ 理論創(chuàng)建的工程專業(yè)課程教學(xué)技術(shù)系統(tǒng)分析模型

2.2.3 功能定義依據(jù)研究

根據(jù)研究文獻(xiàn)的數(shù)量及其研究問(wèn)題相關(guān)的貢獻(xiàn)度來(lái)判斷研究?jī)?nèi)容的熱度、關(guān)注度和重要性，用計(jì)算得到的重要性值來(lái)衡量。將研究問(wèn)題分為多個(gè)層級(jí)，最低層級(jí)涵蓋多個(gè)單項(xiàng)研究?jī)?nèi)容，單項(xiàng)研究問(wèn)題之間是相對(duì)獨(dú)立的；將研究體系整體分值設(shè)定，通常設(shè)定為100 分，若該分值由多個(gè)部分構(gòu)成，將每個(gè)部分稱為一個(gè)維度，維度之間關(guān)系通過(guò)相關(guān)性系數(shù)來(lái)表示。同時(shí)設(shè)定分值按照與研究問(wèn)題相關(guān)性進(jìn)行分配，按照各個(gè)維度分配系數(shù)控制。依據(jù)維度分值與對(duì)應(yīng)維度的論文總數(shù)量計(jì)算每篇文獻(xiàn)貢獻(xiàn)度。顯然各單項(xiàng)內(nèi)容均有多個(gè)維度，某一維度貢獻(xiàn)度與研究單項(xiàng)內(nèi)容對(duì)應(yīng)文獻(xiàn)數(shù)量進(jìn)行函數(shù)計(jì)算，獲得該研究單項(xiàng)內(nèi)容在該維度上的研究重要性值，采用相同的方法求出各個(gè)維度值，并根據(jù)相關(guān)性系數(shù)獲得該研究單項(xiàng)內(nèi)容總的重要性值；采用相同方法求出所有單項(xiàng)研究?jī)?nèi)容的重要性值，利用函數(shù)計(jì)算求出比單項(xiàng)研究?jī)?nèi)容高一個(gè)層級(jí)的研究?jī)?nèi)容的重要性值。以此類推，可以計(jì)算最高層級(jí)及各個(gè)層級(jí)研究問(wèn)題的重要性值，主要的步驟為：（1）確定計(jì)算維度的分配分值；（2）計(jì)算維度文獻(xiàn)的貢獻(xiàn)度；（3）計(jì)算各個(gè)維度單項(xiàng)研究重要性值；（4）計(jì)算單項(xiàng)研究重要性值；（5）計(jì)算逐個(gè)層級(jí)的研究?jī)?nèi)容的重要性值；（6）計(jì)算最高層級(jí)的研究?jī)?nèi)容的重要性值。

3 能力轉(zhuǎn)化模型特征數(shù)學(xué)模型

教學(xué)效果是課程改革和建設(shè)的靈魂任務(wù)，集中表現(xiàn)了核心能力。通過(guò)分析課程“專創(chuàng)融合”前2012 級(jí)～2015 級(jí)（授課時(shí)間2015年～2018年）4年，共計(jì)359名學(xué)生成績(jī)基礎(chǔ)資料，計(jì)算本課程7D-OPERATE 模型的評(píng)價(jià)模型參數(shù)，評(píng)價(jià)教學(xué)效果，分析課程“專創(chuàng)融合”的成績(jī)特征。

根據(jù)ADDIE 思想，結(jié)合基本能力實(shí)現(xiàn)的流程，進(jìn)而構(gòu)建基本能力實(shí)現(xiàn)模型教學(xué)模型：

式中，F(xiàn)m為基本能力實(shí)現(xiàn)效果模型函數(shù)，ξ為第一個(gè)動(dòng)作行為作用因子，κ為第二個(gè)動(dòng)作行為作用因子；χ為第三個(gè)動(dòng)作行為作用因子；γ為第四個(gè)動(dòng)作行為作用因子；λ為第五個(gè)動(dòng)作行為作用因子。

通過(guò)回歸分析獲得權(quán)重系數(shù)，獲得“專創(chuàng)融合”的實(shí)施效果：

其中，[Fn]為A,B,C,D,E,F,G“專創(chuàng)融合”中五個(gè)層級(jí)過(guò)程中系統(tǒng)組件對(duì)能力轉(zhuǎn)化的關(guān)系矩陣，[Fm]T為由ξ，κ，χ，λ和λ權(quán)重系數(shù)組成的矩陣轉(zhuǎn)置，確定因子系數(shù)的方法為“專創(chuàng)融合”與能力培養(yǎng)相關(guān)性分析；A,B,C,D,E,F,G 分別為教師、學(xué)生、教學(xué)內(nèi)容、環(huán)境平臺(tái)、管理與評(píng)價(jià)、教學(xué)方法和培養(yǎng)體系與課程體系組件在五個(gè)層級(jí)的貢獻(xiàn)特征，為了簡(jiǎn)化模型，認(rèn)為組件之間對(duì)能力轉(zhuǎn)化的貢獻(xiàn)關(guān)系是獨(dú)立的，因此令[A+B+C+D+E+F+G]為貢獻(xiàn)矩陣。

推導(dǎo)出7D-OPERATE 教學(xué)核心能力融合表達(dá)式：

P(t)為核心能力培養(yǎng)效果；μ為基本能力轉(zhuǎn)化為核心能力的效率，與學(xué)生的教學(xué)實(shí)施多因素有關(guān)，統(tǒng)計(jì)本課程“專創(chuàng)融合”建設(shè)前5年的學(xué)生成績(jī)，以各模塊教學(xué)項(xiàng)目對(duì)應(yīng)的平均成績(jī)?yōu)槟芰θ诤闲实淖罱K體現(xiàn)；C(t)為課程融合創(chuàng)新技術(shù)；M(t)為課程教學(xué)內(nèi)容優(yōu)化、教學(xué)方法革新、創(chuàng)新知識(shí)、引用新的評(píng)價(jià)體系等在課程實(shí)施過(guò)程中的作用累積量，根據(jù)“專創(chuàng)融合”后課程項(xiàng)目對(duì)成績(jī)的數(shù)值計(jì)算，與權(quán)重系數(shù)在基本能力的獲得效果合計(jì)數(shù)有關(guān)；T(t)為耗費(fèi)的學(xué)時(shí)數(shù)，與基本能力轉(zhuǎn)化為核心能力需要經(jīng)過(guò)五個(gè)層次占總數(shù)的比例，以及與ξ，κ，χ，γ和λ權(quán)重系數(shù)合計(jì)有關(guān)；通過(guò)分析當(dāng)前課程教學(xué)歷史特征和學(xué)生學(xué)習(xí)行為能力分析，尤其分析多種學(xué)習(xí)渠道的作用對(duì)教學(xué)的影響，分別取α=β=0.5。課程教學(xué)實(shí)施過(guò)程中，教學(xué)素材對(duì)基本能力的獲得是有支持的，用D(t)表示:

4 教學(xué)實(shí)施效果

（1）教學(xué)效果模型計(jì)算值。

教學(xué)效果模型值的計(jì)算，主要分為參數(shù)及系數(shù)的擬定和模型數(shù)值的計(jì)算兩個(gè)主要的內(nèi)容，計(jì)算詳細(xì)內(nèi)容如表1所示，教學(xué)效果模型值利用“專創(chuàng)體檢”的7個(gè)基本能力效果值累計(jì)：

表1 表中數(shù)據(jù)用科學(xué)計(jì)數(shù)法表示

Ci(t)為課程創(chuàng)新，5 分為滿分，課程“專創(chuàng)融合”建設(shè)后，根據(jù)調(diào)查問(wèn)卷處理：

其中100 為教學(xué)素材總體的累積量。

通過(guò)分析計(jì)算，本課程基于7D-OPERATE 模型的教學(xué)改革，教學(xué)效果理論值為78.025 8 分，即學(xué)生平均分成績(jī)?yōu)?8.025 8 分，與“專創(chuàng)融合”前4年的多年平均成績(jī)75.966 7 分相比，理論值成績(jī)較高，其分值與理論值偏差分別為-1.673 3 分、-6.467 0 分、- 6.468 7分、-1.297 0 分、4.008 6 分、1.038 0 分和-3.552 1 分，與理論值偏差百分比分別為-2.145%、-8.288%、-8.290%、-1.662%、5.138%、1.330%和-4.552%。

同樣按照辦法，可得到“專創(chuàng)融合”后2016 級(jí)～2018 級(jí)（2018年～2021年）3年，331 名學(xué)生成績(jī)基礎(chǔ)資料，分析教學(xué)效果理論值為80.045 8 分，“專創(chuàng)融合”后，6 個(gè)班級(jí)的平均分分別為83.732 1 分、83.886 8分、77.636 4 分、82.370 4 分、81.236 4 分和76.689 7分，理論值與實(shí)際值偏差分值分別為3.686 3 分、3.841分、-2.409 4 分、2.324 6 分、1.190 6 分和-3.356 1 分，偏差百分比分別為4.605%、4.799%、-3.010%、2.904%、1.487%和-4.193%

可見(jiàn)，該模型反演教學(xué)效果，“專創(chuàng)融合”前后存在一定的偏差，相比較而言，“專創(chuàng)融合”的偏差較小，均在-5%—5%之間。因此，基于模型的教學(xué)效果評(píng)價(jià)符合7D-OPERATE 模型要求，且按照7D-OPERATE 模型進(jìn)行“專創(chuàng)融合”建設(shè)符合教學(xué)發(fā)展要求和規(guī)律。

（2）實(shí)際教學(xué)效果分析。

顯然，本課程經(jīng)過(guò)“專創(chuàng)融合”重構(gòu)，彰顯了較強(qiáng)的多元性，教學(xué)效果的評(píng)價(jià)也有多元性，針對(duì)教學(xué)效果的評(píng)價(jià)做了借鑒，同時(shí)也結(jié)合課程本身進(jìn)行創(chuàng)新。

以教學(xué)改革后學(xué)習(xí)成績(jī)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，分析教學(xué)效果。近3年課程平均分分別為83.807 3 分、79.981 7分和78.902 7 分。取“專創(chuàng)融合”前4年的多年平均成績(jī)76.547 0 分為基礎(chǔ)，分析重構(gòu)后3年的成績(jī)?cè)鲋担謩e為7.260 4 分、3.434 7 分和2.355 7 分，如圖2所示，平均增加4.35 分，平均增幅為5.683%，最大增幅為9.485%。因此，容易看出課程在重構(gòu)后學(xué)生成績(jī)有所提高，反映了教學(xué)效果得到改善，教學(xué)重構(gòu)在現(xiàn)階段是成功的。

圖2 課程“專創(chuàng)融合”前后7年平均成績(jī)?cè)黾又担ㄅc“專創(chuàng)融合”之前分值之差）的雷達(dá)圖

5 結(jié)論與討論

水電站課程的“專創(chuàng)融合”建設(shè)改革，是當(dāng)前智慧水利和智能建造的時(shí)代特征的必然要求。目前在創(chuàng)新人才培養(yǎng)的要求下，尤其為貫徹落實(shí)“以學(xué)生為中心，以學(xué)生學(xué)習(xí)與發(fā)展成效為驅(qū)動(dòng)”的教育理念，更好地貫徹“以產(chǎn)出為導(dǎo)向、以學(xué)生為中心、持續(xù)改進(jìn)”的工程教育認(rèn)證的評(píng)價(jià)體系的要求，根據(jù)行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)，本課程結(jié)合專業(yè)知識(shí)和創(chuàng)新設(shè)計(jì)思路，進(jìn)行“專創(chuàng)融合”建設(shè)，取得了一定的階段性成果，主要表現(xiàn)如下。

（1）以TRIZ 創(chuàng)新理論為“專創(chuàng)融合”建設(shè)的主要工具，尤其是按照TRIZ 創(chuàng)新理論的要求，拓展性地將教學(xué)過(guò)程定義為技術(shù)系統(tǒng)，將其定義為基于TRIZ 理論創(chuàng)建的工程專業(yè)課程教學(xué)技術(shù)系統(tǒng)分析模型，分析構(gòu)建該系統(tǒng)組件、子系統(tǒng)和超系統(tǒng)，將功能定義進(jìn)行延伸，建立教學(xué)的功能分析模型，并進(jìn)一步分析功能的發(fā)揮情況，開展功能定義依據(jù)研究，通過(guò)分析獲得功能組件的重要性指標(biāo)，同時(shí)利用TRIZ 的分析工具和解題工具，提出改進(jìn)技術(shù)系統(tǒng)的指導(dǎo)性方案。

（2）基于TRIZ 創(chuàng)新理論分析工程設(shè)計(jì)課程能力的層級(jí)，獲得7 種基本能力和一個(gè)核心能力，在使用TRIZ 創(chuàng)新理論工具的同時(shí)引入了ADDIE 思想，分析構(gòu)建水電站“專創(chuàng)融合”課程能力培養(yǎng)規(guī)律，并結(jié)合基本能力轉(zhuǎn)化為核心能力的流程，以及技術(shù)系統(tǒng)功能模型所提供的方案，建立7 維“專創(chuàng)融合”能力培養(yǎng)模型，即7D-OPERATE。

（3）以水電站課程的教學(xué)效果和能力培養(yǎng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)為依據(jù)，構(gòu)建了能力轉(zhuǎn)化模型特征數(shù)學(xué)模型，模型包括基本模型、模型簡(jiǎn)化與確定系數(shù)、核心能力融合實(shí)現(xiàn)模型，最后對(duì)能力融合模型進(jìn)行驗(yàn)證，并分析水電站課程“專創(chuàng)融合”的合理性。

（4）進(jìn)行教學(xué)效果分析，在“專創(chuàng)融合”后教學(xué)質(zhì)量有了明顯的提高，不僅說(shuō)明基于TRIZ 理論創(chuàng)建的工程專業(yè)課程教學(xué)技術(shù)系統(tǒng)分析模型的作用，也證明利用TRIZ 對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行分析，獲得良好的效果，同時(shí)也展示了7D-OPERATE 模型的有效性，能拓展到工程設(shè)計(jì)課程“專創(chuàng)融合”的建設(shè)。