融合創(chuàng)新能力評(píng)價(jià)的自動(dòng)化制造系統(tǒng)課程教學(xué)法

張煒 陳丙三 彭晉民 張寧

摘? 要? 針對(duì)自動(dòng)化制造系統(tǒng)課程教學(xué)在創(chuàng)新能力評(píng)價(jià)方面的不足，從主觀、客觀方面通過檢驗(yàn)表評(píng)價(jià)方式對(duì)學(xué)生綜合創(chuàng)新能力進(jìn)行量化分析，并將創(chuàng)新綜合實(shí)例庫與課程內(nèi)容特點(diǎn)結(jié)合，構(gòu)建多元化知識(shí)創(chuàng)新體系。以典型課程為例，進(jìn)一步豐富相關(guān)機(jī)械領(lǐng)域課程中創(chuàng)新能力的綜合評(píng)價(jià)分析手段及創(chuàng)新思維培育方法。

關(guān)鍵詞? 創(chuàng)新能力評(píng)價(jià)；自動(dòng)化制造系統(tǒng)；多元化知識(shí)創(chuàng)新體系；檢驗(yàn)表法

中圖分類號(hào)：G642.3? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-489X（2023）09-0097-03

0? 引言

在新工科建設(shè)大背景下，機(jī)械領(lǐng)域人才培養(yǎng)逐漸向多元復(fù)合型人才培育轉(zhuǎn)型[1]。而在多元復(fù)合型人才培育中，創(chuàng)新思維能力的提升尤為重要，通過創(chuàng)新思維能力的培養(yǎng)，可進(jìn)一步提升思維的廣度及深度，同時(shí)能夠以實(shí)際問題為導(dǎo)向，進(jìn)行深入思考，進(jìn)而解決具體問題，提升解決問題的效率與準(zhǔn)確度。而在早期機(jī)械領(lǐng)域課程教學(xué)過程中，通常在創(chuàng)新思維訓(xùn)練及創(chuàng)新能力培養(yǎng)方面存在一定缺失，從而阻礙學(xué)生創(chuàng)新水平和能力的提升[2-3]，使得學(xué)生難以適應(yīng)目前社會(huì)對(duì)多元復(fù)合型人才的要求。因此，在具體課程教學(xué)中提升學(xué)生的創(chuàng)新能力便顯得尤為重要，其將對(duì)優(yōu)秀拔尖的多元復(fù)合型人才培育提供有力幫助。

而在學(xué)生創(chuàng)新思維能力培養(yǎng)中，對(duì)創(chuàng)新能力的準(zhǔn)確評(píng)價(jià)是保證創(chuàng)新教育推進(jìn)的重要環(huán)節(jié)，因此，相關(guān)學(xué)者針對(duì)創(chuàng)新能力評(píng)價(jià)開展了一系列研究。例如：魏新龍等[4]通過創(chuàng)新思維和創(chuàng)新技能兩方面對(duì)機(jī)械專業(yè)學(xué)生的創(chuàng)新能力進(jìn)行評(píng)價(jià)，即通過撰寫學(xué)術(shù)報(bào)告、PPT匯報(bào)等方式對(duì)學(xué)生的創(chuàng)新能力進(jìn)行評(píng)價(jià)，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步建立合理的創(chuàng)新成果認(rèn)定制度；魏巍等[5]對(duì)機(jī)械專業(yè)的創(chuàng)新能力評(píng)價(jià)及培養(yǎng)進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)創(chuàng)新評(píng)價(jià)模式中過多強(qiáng)調(diào)學(xué)術(shù)成果，而忽略了其中創(chuàng)新性的問題，并提出對(duì)學(xué)生成果創(chuàng)新性進(jìn)行正確考量和引導(dǎo)的改進(jìn)方法；湯勃等[6]基于機(jī)械類課程考試和評(píng)價(jià)方式在創(chuàng)新能力培養(yǎng)方面的不足，通過考核內(nèi)容和考核形式的變更來體現(xiàn)對(duì)創(chuàng)新能力的評(píng)價(jià)，如通過產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造、產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)報(bào)告等方式對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力進(jìn)行相關(guān)考核評(píng)價(jià)；張曉光等[7]針對(duì)機(jī)械領(lǐng)域的專業(yè)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)課的課程引導(dǎo)目標(biāo)、實(shí)踐環(huán)節(jié)等部分進(jìn)行分析，并通過學(xué)生作品實(shí)物制作、典型產(chǎn)品CAD/CAE設(shè)計(jì)等環(huán)節(jié)的完成度對(duì)學(xué)生的課程學(xué)習(xí)情況及創(chuàng)新能力、水平進(jìn)行評(píng)價(jià)分析；ZOU Lei[8]通過對(duì)機(jī)械專業(yè)學(xué)生的機(jī)械原理、自動(dòng)化設(shè)計(jì)等各類型課程的綜合學(xué)習(xí)成績進(jìn)行分析，從而從側(cè)面對(duì)學(xué)生的創(chuàng)新能力進(jìn)行評(píng)價(jià)，但其所采用的量化分析方式并非直接針對(duì)創(chuàng)新能力和水平等部分展開。

分析以上學(xué)者針對(duì)創(chuàng)新能力評(píng)價(jià)的研究、探索，發(fā)現(xiàn)多集中在對(duì)創(chuàng)新能力及效果的定性分析評(píng)價(jià)上，因而在實(shí)際評(píng)價(jià)過程中存在準(zhǔn)確性稍差、效果不明顯等問題。通過對(duì)創(chuàng)新能力定量分析評(píng)價(jià)，可進(jìn)一步提升對(duì)于創(chuàng)新能力評(píng)價(jià)的準(zhǔn)確性等，并可針對(duì)創(chuàng)新能力的缺失和薄弱環(huán)節(jié)予以專項(xiàng)訓(xùn)練提高，從而構(gòu)建創(chuàng)新能力的綜合評(píng)價(jià)機(jī)制。將綜合評(píng)價(jià)機(jī)制引入實(shí)際課程教學(xué)環(huán)節(jié)，可在一定程度上對(duì)學(xué)生的創(chuàng)新能力水平進(jìn)行評(píng)價(jià)分析，為進(jìn)一步的創(chuàng)新思維教育提供指導(dǎo)。

因此，本研究以機(jī)械領(lǐng)域?qū)I(yè)性課程自動(dòng)化制造系統(tǒng)為例，首先結(jié)合自動(dòng)化制造系統(tǒng)課程特點(diǎn)，對(duì)自動(dòng)化制造系統(tǒng)課程教學(xué)中在創(chuàng)新能力評(píng)價(jià)方面的不足之處進(jìn)行分析；然后提出創(chuàng)新能力的檢驗(yàn)表式綜合評(píng)價(jià)法，從而從主觀、客觀方面對(duì)學(xué)生的綜合創(chuàng)新能力進(jìn)行量化分析；同時(shí)將創(chuàng)新實(shí)例庫引入課程知識(shí)體系中，從而在實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新能力量化評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步強(qiáng)化課程教學(xué)中的創(chuàng)新思維提升效果，從而形成融合創(chuàng)新能力綜合評(píng)價(jià)的課程教學(xué)法，以期為其他機(jī)械類課程的綜合創(chuàng)新能力培養(yǎng)提供指導(dǎo)。

1? 自動(dòng)化制造系統(tǒng)課程的特點(diǎn)及在創(chuàng)新方面的不足

1.1? 自動(dòng)化制造系統(tǒng)課程的主要特點(diǎn)

自動(dòng)化制造系統(tǒng)課程知識(shí)點(diǎn)具有多層次性，同時(shí)課程知識(shí)點(diǎn)較為復(fù)雜。自動(dòng)化制造系統(tǒng)的組成知識(shí)點(diǎn)中包含自動(dòng)化加工設(shè)備子系統(tǒng)、工件儲(chǔ)運(yùn)子系統(tǒng)、刀具準(zhǔn)備及儲(chǔ)運(yùn)子系統(tǒng)等諸多分類知識(shí)點(diǎn)，同時(shí)，各個(gè)知識(shí)點(diǎn)之間具有相應(yīng)聯(lián)系性和層次性，且大多數(shù)知識(shí)點(diǎn)較為抽象，因而難以系統(tǒng)地將相關(guān)創(chuàng)新理念與思想融入各個(gè)知識(shí)點(diǎn)的教學(xué)中。同時(shí)，目前知識(shí)點(diǎn)架構(gòu)中亦缺乏對(duì)于創(chuàng)新能力反饋環(huán)節(jié)的有效體現(xiàn)。

1.2? 自動(dòng)化制造系統(tǒng)課程在創(chuàng)新思想體現(xiàn)、培養(yǎng)中存在的不足

1.2.1? 課程教學(xué)中缺少對(duì)學(xué)生創(chuàng)新思維培養(yǎng)的環(huán)節(jié)

在自動(dòng)化制造系統(tǒng)課程教學(xué)中，由于與實(shí)際工程、產(chǎn)品聯(lián)系較為緊密，大多采用常規(guī)的加工系統(tǒng)、加工設(shè)備案例等，難以提高學(xué)生的創(chuàng)新思維能力，也導(dǎo)致學(xué)生缺乏自主探索的過程，無法激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維。

1.2.2? 課程教學(xué)中學(xué)生的創(chuàng)新能力難以準(zhǔn)確量化評(píng)價(jià)分析，并難以有針對(duì)性地解決學(xué)生某個(gè)創(chuàng)新思維環(huán)節(jié)存在的問題

自動(dòng)化制造系統(tǒng)教學(xué)環(huán)節(jié)通常可采用啟發(fā)互動(dòng)方式獲取學(xué)生對(duì)于知識(shí)的掌握情況。如通過啟發(fā)式提問了解學(xué)生對(duì)機(jī)器人這一自動(dòng)化設(shè)備應(yīng)用具體場合的認(rèn)識(shí)，擴(kuò)展學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，但對(duì)于學(xué)生的回答難以從創(chuàng)新能力方面予以量化評(píng)價(jià)分析，多數(shù)僅能從定性層面進(jìn)行分析評(píng)價(jià)。

2? 檢驗(yàn)表式創(chuàng)新能力綜合評(píng)價(jià)方法

基于上述自動(dòng)化制造系統(tǒng)課程在創(chuàng)新能力體現(xiàn)和培養(yǎng)中的不足，尤其針對(duì)其對(duì)創(chuàng)新能力綜合評(píng)價(jià)方面的缺陷，將檢驗(yàn)表式評(píng)價(jià)法應(yīng)用于學(xué)生創(chuàng)新能力、思維的評(píng)價(jià)分析匯總。檢驗(yàn)表法為美國創(chuàng)造學(xué)家奧斯本所提出的創(chuàng)造評(píng)價(jià)技術(shù)手段，它亦可拓展成為用于調(diào)查、收集、整理數(shù)據(jù)的手段和方式[9]，進(jìn)而明晰對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)中的具體目標(biāo)情況，而其亦可應(yīng)用于學(xué)生創(chuàng)新能力的綜合評(píng)價(jià)中，并可利用其在一定程度上實(shí)現(xiàn)學(xué)生創(chuàng)新能力的綜合量化分析。

首先，針對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力能夠予以量化的客觀部分，比較其與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的差異，得出其與標(biāo)準(zhǔn)間差值；其次，針對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力難以量化的主觀部分，通過分級(jí)評(píng)價(jià)方式予以量化；最后，將學(xué)生創(chuàng)新能力評(píng)價(jià)的主觀、客觀部分進(jìn)行綜合權(quán)重系數(shù)加成，形成評(píng)價(jià)學(xué)生綜合創(chuàng)新能力的量化評(píng)價(jià)表。

可利用該評(píng)價(jià)表對(duì)每位學(xué)生的創(chuàng)新能力進(jìn)行分析評(píng)價(jià)，從而挖掘?qū)W生創(chuàng)新能力的整體薄弱環(huán)節(jié)。對(duì)于學(xué)生創(chuàng)新能力綜合評(píng)價(jià)表，可具體將其分為主觀部分與客觀部分兩部分。

1）主觀主項(xiàng)部分。在主觀部分將包含對(duì)應(yīng)評(píng)價(jià)子項(xiàng)內(nèi)容分解為發(fā)現(xiàn)問題能力、創(chuàng)新態(tài)度、創(chuàng)新思維發(fā)散、創(chuàng)新效果四個(gè)方面，而各個(gè)子項(xiàng)分別對(duì)應(yīng)權(quán)重系數(shù)為a、b、c、d，其各項(xiàng)權(quán)重系數(shù)之和為1。同時(shí)將各個(gè)評(píng)價(jià)子項(xiàng)分為很好、較好、一般、較差和很差等五個(gè)等級(jí)，根據(jù)學(xué)生具體創(chuàng)新表現(xiàn)對(duì)其進(jìn)行等級(jí)劃分，各個(gè)評(píng)價(jià)等級(jí)對(duì)應(yīng)得分分別為5分、4分、3分、2分及1分。最后通過評(píng)分綜合權(quán)重加成，獲取學(xué)生創(chuàng)新能力主觀主項(xiàng)部分得分。如針對(duì)某學(xué)生的發(fā)現(xiàn)問題能力部分，通過教師主觀對(duì)其表現(xiàn)進(jìn)行評(píng)級(jí)為較好，則對(duì)應(yīng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題子項(xiàng)得分為4分；依次對(duì)該生創(chuàng)新主觀評(píng)價(jià)中的各個(gè)子項(xiàng)部分進(jìn)行評(píng)價(jià)，并將對(duì)應(yīng)得分乘以對(duì)應(yīng)權(quán)重系數(shù)，獲得最終得分。

2）客觀主項(xiàng)部分。在客觀部分將包含對(duì)應(yīng)評(píng)價(jià)子項(xiàng)內(nèi)容分解為回答創(chuàng)新性問題次數(shù)、創(chuàng)新思維提出時(shí)間、自主創(chuàng)新觀點(diǎn)提出次數(shù)、創(chuàng)新內(nèi)容提出準(zhǔn)確率四個(gè)方面，而各個(gè)子項(xiàng)分別對(duì)應(yīng)權(quán)重系數(shù)為e、f、g、h，其各項(xiàng)權(quán)重系數(shù)之和同樣為1。各個(gè)客觀評(píng)價(jià)子項(xiàng)內(nèi)容均可以通過標(biāo)準(zhǔn)次數(shù)、時(shí)間等進(jìn)行準(zhǔn)確量化，同時(shí)設(shè)定相應(yīng)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)值，與標(biāo)準(zhǔn)值相差越大，則得分越低。如針對(duì)回答創(chuàng)新性問題次數(shù)，規(guī)定一段時(shí)間內(nèi)回答創(chuàng)新性問題次數(shù)滿分（5分）基準(zhǔn)為5次，則若某學(xué)生回答創(chuàng)新性問題次數(shù)為4次，其對(duì)應(yīng)項(xiàng)得分為4分。又如規(guī)定平均每次學(xué)生創(chuàng)新思維提出的時(shí)間滿分（5分）基準(zhǔn)為3分鐘，則若學(xué)生提出創(chuàng)新思維的平均時(shí)間為4分鐘，其對(duì)應(yīng)項(xiàng)得分為4分，創(chuàng)新思維提出平均時(shí)間越長，其得分依次遞減。最后，同樣通過評(píng)分綜合權(quán)重加成，獲取學(xué)生創(chuàng)新能力客觀主項(xiàng)部分得分。

最后將學(xué)生創(chuàng)新能力主觀主項(xiàng)部分得分與客觀主項(xiàng)部分得分相加，即獲取對(duì)應(yīng)學(xué)生創(chuàng)新能力綜合量化得分，得分越高，表明該生創(chuàng)新能力相對(duì)越優(yōu)異。同時(shí)可從得分薄弱項(xiàng)發(fā)現(xiàn)該生創(chuàng)新能力某個(gè)環(huán)節(jié)的不足之處，可在后續(xù)教學(xué)中予以針對(duì)性強(qiáng)化訓(xùn)練與提高。

3? 多元化知識(shí)創(chuàng)新體系構(gòu)建

在通過創(chuàng)新能力綜合評(píng)價(jià)法對(duì)學(xué)生綜合創(chuàng)新能力及水平進(jìn)行量化的基礎(chǔ)上，結(jié)合自動(dòng)化制造系統(tǒng)課程特點(diǎn)，進(jìn)一步將創(chuàng)新案例庫引入課程知識(shí)點(diǎn)中，從而構(gòu)建多元化知識(shí)創(chuàng)新體系架構(gòu)，以期在課程教學(xué)中融入多元化知識(shí)創(chuàng)新體系，從而更好地對(duì)學(xué)生的創(chuàng)新思維進(jìn)行啟發(fā)，進(jìn)一步提升學(xué)生的創(chuàng)新能力。同時(shí)，在進(jìn)行相關(guān)多元化知識(shí)創(chuàng)新體系教學(xué)的基礎(chǔ)上，再次通過創(chuàng)新能力綜合評(píng)價(jià)法對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力水平進(jìn)行評(píng)價(jià)，從而通過多元化創(chuàng)新知識(shí)教學(xué)—?jiǎng)?chuàng)新能力水平綜合評(píng)價(jià)反復(fù)進(jìn)行的方式，不斷有針對(duì)性地對(duì)學(xué)生的創(chuàng)新能力進(jìn)行提升。

具體可通過以下不同的創(chuàng)新實(shí)例引入，構(gòu)建多元化知識(shí)創(chuàng)新知識(shí)體系。

1）針對(duì)自動(dòng)化制造系統(tǒng)發(fā)展歷程知識(shí)點(diǎn)，可通過基于課本學(xué)習(xí)不同制造系統(tǒng)發(fā)展階段的典型系統(tǒng)產(chǎn)品，啟發(fā)式地探討其他類型的機(jī)械系統(tǒng)產(chǎn)品，并可通過頭腦風(fēng)暴方式進(jìn)一步拓展相關(guān)機(jī)械系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用，從而將創(chuàng)新思維融入該知識(shí)點(diǎn)中。

2）針對(duì)自動(dòng)化制造系統(tǒng)中人機(jī)一體化設(shè)計(jì)知識(shí)點(diǎn)，可通過列舉人機(jī)一體化設(shè)計(jì)的主要典型實(shí)例，如智能制造系統(tǒng)，其將人工智能與機(jī)械制造過程進(jìn)行相應(yīng)結(jié)合，并強(qiáng)調(diào)人機(jī)協(xié)同決策、思考、作業(yè)的特點(diǎn)，從而引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)新性思考：在其他傳統(tǒng)制造系統(tǒng)中如何進(jìn)行人機(jī)一體化設(shè)計(jì)？

3）針對(duì)自動(dòng)化制造系統(tǒng)組成這一知識(shí)點(diǎn)，其下包含自動(dòng)化加工設(shè)備系統(tǒng)、工件儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)等多個(gè)子系統(tǒng)的知識(shí)點(diǎn)，而各個(gè)知識(shí)點(diǎn)之間相互交叉。可通過提出如“數(shù)控機(jī)床—自動(dòng)輸送小車—自動(dòng)化立體倉庫”的知識(shí)鏈實(shí)例的方式，啟發(fā)學(xué)生思考其他類型的典型自動(dòng)化系統(tǒng)下子系統(tǒng)的知識(shí)鏈組成，進(jìn)而激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維，并拓展其思考問題能力的廣度。

4）針對(duì)自動(dòng)化制造系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)分析知識(shí)點(diǎn)，可通過提出某生產(chǎn)企業(yè)自動(dòng)化制造系統(tǒng)建設(shè)、工作過程中靜態(tài)投資回收期、動(dòng)態(tài)回收期、內(nèi)部收益率等經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)分析，引導(dǎo)學(xué)生創(chuàng)新性地思考、調(diào)研本地其他企業(yè)中的自動(dòng)化制造系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性，并引導(dǎo)學(xué)生通過TRIZ創(chuàng)新理論中的矛盾功能矩陣的應(yīng)用，打破常見經(jīng)濟(jì)性分析評(píng)價(jià)指標(biāo)的限制，提出其他類型的合理的制造系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性分析指標(biāo)。

通過類似于以上幾點(diǎn)的創(chuàng)新型教學(xué)實(shí)例的引入，從而將課程中較為復(fù)雜的知識(shí)點(diǎn)具體化，并將創(chuàng)新思維培育融入各個(gè)知識(shí)點(diǎn)中，從而構(gòu)建多元化知識(shí)創(chuàng)新體系，充分發(fā)揮其在課程教學(xué)中對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力提升的作用。

4? 結(jié)束語

本文以機(jī)械專業(yè)課程自動(dòng)化制造系統(tǒng)為例，在分析課程特點(diǎn)以及其在創(chuàng)新能力綜合評(píng)價(jià)與創(chuàng)新能力培育方面不足的基礎(chǔ)上，將檢驗(yàn)表式創(chuàng)新能力綜合評(píng)價(jià)法引入課程的創(chuàng)新能力綜合評(píng)價(jià)中，對(duì)學(xué)生的創(chuàng)新能力進(jìn)行綜合量化評(píng)價(jià)，并在此基礎(chǔ)上將綜合創(chuàng)新實(shí)例庫與課程知識(shí)體系進(jìn)行結(jié)合，構(gòu)建多元化創(chuàng)新知識(shí)體系架構(gòu)，從而進(jìn)一步將創(chuàng)新能力綜合評(píng)價(jià)方式融入自動(dòng)化制造系統(tǒng)課程教學(xué)中，為進(jìn)一步強(qiáng)化相關(guān)機(jī)械類課程的創(chuàng)新能力培養(yǎng)提供有益的方法指引。

5? 參考文獻(xiàn)

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