金工實訓檢測評分系統設計與實踐

邵偉平 張洪旭

摘? 要：為解決傳統金工實訓教學中學生檢測能力下降、教師檢測評分任務繁重的問題，以數字化賦能、優化創新傳統實訓課程的評價方式方法，開發出一套智能檢測評分系統，實現金工實訓教學中工件檢測、數據傳輸、評分與分析由系統一體自動完成的目標。實踐證明，智能檢測評分系統提高學生的檢測能力與質量意識，教師工作效率提升80%，為實踐教學的數字化轉型提供可借鑒的新途徑。

關鍵詞：教學評價；數字化轉型；數據采集；檢測；評分

中圖分類號：G712? ? ? ?文獻標志碼：A? ? ? ? ? 文章編號：2095-2945（2024）19-0120-04

Abstract： In order to solve the problems of the decline of students' testing ability and the heavy task of teachers' testing and grading in traditional metalworking training teaching. Digital empowering， optimizing and innovating the evaluation methods of traditional training courses， and developing a set of intelligent testing and scoring system， which realizes the goal that workpiece detection， data transmission， scoring and analysis are completed automatically by the system in metalworking training teaching. Practice has proved that the intelligent testing and scoring system has improved students' detection ability and quality awareness， and teachers' work efficiency has increased by 80%， which provides a new way for the digital transformation of practical teaching.

Keywords： teaching evaluation; digital transformation; data collection; detection; scoring

金工實訓是廣大高校和職業院校工科專業中的一門實踐基礎課，結合了理論知識的傳授和實際技能的操作訓練，對培養學生的技能與勞動意識有重要意義[1]。隨著社會經濟的發展、科技的進步以及工作崗位技能要求的提高，金工實訓的課程內容和教學方法也面臨新的挑戰[2]。同時，傳統的金工實訓在多年的教學實踐中也積累了一些問題。學生在零件檢測技能方面逐漸出現下降現象，教師在檢測練習件和教學評價方面的工作負擔較重，教學效率較低。針對目前金工實訓中存在的問題，數字化賦能，利用數字化技術驅動金工實訓教學方式創新，以根除教學中的難題[3-7]。無錫職業技術學院（以下簡稱“我校”）機械工程訓練中心結合多年實訓教學經驗，開發了金工實訓智能檢測評分系統，此系統實現了實訓教學工件檢測、成績評定由系統一體自動完成的目標。

1? 金工實訓檢測評分現狀

作為技能教學課程，金工實訓在教學過程中需要對加工零件進行檢測與評分。過程為：學生每次練習結束，把零件交給老師檢測；老師用測量工具測量，按評分標準要求在評分表上記錄成績；數周實訓課結束后，老師根據所記錄的各項練習分數，按分值比重對每位學生進行期末成績評分；成績評定后，老師把學生的成績等次輸入教務信息化系統。這種檢測、評分模式存在著以下一些問題。

學生檢測技能下降、不達標。金工實訓過程中，學生操作機床做完練習，往往自己不檢測，直接把練習件交給老師檢測，這種甩手給老師檢測的狀況導致了學生失去對工件檢測的練習機會。學生的檢測技能不能達標，檢測數據的錯誤率很高。

學生對教師評分的質疑較多。檢測、評分都處于教師端，學生對其加工工件尺寸的信息獲取較少。學生有時對老師所評的分數會產生疑惑，甚至為了獲取高分而進行質疑。實訓過程中需要提高學生對練習件質量的知情度。

教師檢測評分工作量大、效率低。金工實訓，一個練習件的尺寸往往有多個，一個班級實訓過程中有多輪練習，老師對每個學生的每個工件進行測量，檢測的工作量非常大。同時期末成績評定過程中，各項分值的計算繁雜，教師在成績評定上耗費了過多的精力。檢測評分的效率期待提高。現有學校的教學信息化平臺，一般只涉及到實訓課程排課、日常教學日志填寫、期末學生成績輸送等。這種以教師為主的教學方式亟待打破。

針對金工實訓檢測、評分過程中出現的問題與頑疾，數字化賦能，采用數字化手段實現以學生為主的教學評測方式，提升實訓教學效率和質量。

2? 智能檢測評分信息化系統設計與運行

2.1? 實訓檢測評分一體化方案

檢測、評分一體化需要采用數字化技術把檢測數據采集與評分整合起來。方案考慮采用智能化量具，此量具具有測量完即可通過無線傳輸上傳至服務器的功能，同時由系統直接記錄測量結果。方案利用統計過程控制（Statistical Process Control，SPC）技術構建教學過程成績評定智能化系統[8-10]。

金工實訓檢測評分一體化方案由檢測數據采集模塊、數據通信傳輸模塊和智能信息化系統所組成，如圖1所示。其中，智能信息化系統由數據庫模塊、數據處理、用戶界面模塊組成。工件的檢測由實訓學生完成。檢測時，學生按照規范測量姿勢檢測工件，在確認測量姿勢正確的條件下，按其測量尺上方的數據確認按鈕，測量數據經無線傳輸模塊傳送至智能信息化系統的數據庫。數據庫根據數據類別，進行處理、計算，然后由系統直接輸出各項評分與分析態勢。方案中，由于檢測過程為實訓學生的操作訓練，難免會因檢測操作姿勢不準確或失誤導致測量數據不正確，因此采用了對檢測數據的確認步驟。測量者確認自己的檢測方式無誤，然后數據傳送至智能信息化系統進行計算評分、分析。數據庫模塊的設計按零件加工工序的要求建立數據模型，定義數據對象、制定數據結構、建立各工序訪問的基本數據。用戶界面包括系統向用戶提問、各種文字圖表等結果的輸出、用戶要求的解釋信息的輸出。用戶界面使用戶很容易地向系統提問、下達命令或傳遞信息，并獲得答案、解釋與想要的信息。

2.2? 智能信息化系統設計結構

智能信息化系統結構，根據金工實訓教學特點，設立了資源庫、課程管理、考核管理、設備管理、工具管理、統計報表和系統設置等功能項，如圖2所示。

資源庫為實訓課程的所有資源數據庫，設置共享資源與任務資源項，可以上傳、修改、刪除與在線預覽文檔圖紙音頻和視頻等。課程管理設置課程設計、錄課視頻、題庫、實訓任務項。教師可以在課程設計項里添加、修改課程的授課計劃與配套資源等。題庫設計為學生在實訓課程練習操作前完成一些操機注意事項的選擇題，以免學生在一無所知的情況下操作機床造成安全事故。實訓任務列出了實訓課程的所有實訓內容，可以添加、修改、查詢和導入實訓的內容，里面有任務內容、任務時間、評分標準、評分方式和任務類型等。考核管理設置實訓成績評定表與審核列表項，由系統根據設定的條件自動計算、評分、出成績。在實訓課程的檢測模式中設計了自檢、互檢與師檢，見表1。難度簡單的課程基礎訓練項目設計為自檢，由學生自己檢測工件，檢測數據傳入系統，即可獲得相應訓練項目的分數。難度適中的課程專項訓練項目設計為自檢與互檢結合，由訓練的兩名學生檢測練習件，其檢測數據輸入系統，經系統對比確認后取得訓練項目分數，這樣有利于學生相互學習提高檢測技能。在學生自檢基礎上，難度較大的綜合訓練項目需要教師進行師檢，如教師輸入的檢測數據在學生檢測數據的波動范圍內，則按學生的數據獲得項目分數；如教師的檢測數據與學生的檢測數據相差太大，則按教師檢測數據獲得項目分數。

設備管理設置設備報警與設備保養規程項，實時推送報警信息和報警記錄，以及設備的常規保養維護記錄。工具管理設置工具領用與耗材管理項，記錄實訓課程實施過程中各種工量具以及耗材的領用與損耗。

統計報表設置了考勤情況統計表、教學任務統計表、實訓考核統計表、設備使用統計表及工具借還統計表。學生考勤簽到，需學生用手機通過WLAN連接教學場地無線局域網，通過場地內網訪問簽到頁面才能簽到。此設計使上實訓課的學生只有到了實訓場地，才能簽到，避免學生在其他場所也能在手機APP上簽到而逃課。同時簽到采用人臉識別技術，避免由其他同學代簽。每次簽到后，平臺自動記錄計算課程考勤得分，實現數字化自動點名功能。

系統設置有管理員管理、教師管理、學生管理、訪客登記和審核設置等項。智能信息化系統平臺PC端WEB版采用B/S架構，跨平臺、跨設備、跨地域瀏覽器打開登錄賬號即可使用。

2.3? 智能信息化系統運行

智能信息化系統的運行，需要教師在PC端打開WEB版信息化系統。通過課程管理、資源庫選項，教師對所授實訓課程的課程設計、實訓任務、題庫和授課資源等進行編輯、修改。然后添加授課班級，教師即可對實訓課程實施教學。圖3為智能信息化系統教學實施過程中的成績評分圖。圖3中，學生在完成數控銑削綜合訓練后，根據每項考核內容對所做的練習件每項自行檢測，檢測值通過無線傳輸方式，輸入信息化系統的檢測結果欄，系統根據設置的評分條件與要求，自動進行評分。教師在系統教師端就能直接看到學生實訓的訓練情況（練習件的尺寸數據、練習次數與得分等）。

學校機械工程訓練中心采用智能信息化系統，實現檢測、評分數字化一體完成。學生從進入實訓場地簽到，到工件練習、衛生打掃、工具整理和實訓課結束簽退，都由學生在系統相應考核要求下完成。同時，信息化系統對金工實訓所用機床進行編號，學生來到實訓場地操作機床，經過安裝在機床上的視頻確認，操機訓練學生的操作信息與機床信息對應起來，避免實訓過程中學生代替操作訓練現象的出現。金工實訓教學的智能化、數字化、物聯化，實現了傳統實踐教學的轉型升級。

學校金工實訓采用智能檢測評分系統，教師在實訓課程教學實施過程中，可隨時利用系統的統計分析功能，了解學生的實時實訓動態。圖4和圖5分別為學生訓練次數與失分分析圖。學生實訓期間，教師打開系統相應的分析圖表即可詳細掌握課程的實施情況。系統的數字化分析功能可及時反映問題，對學生學習訓練情況實時預警、掌握。數字技術的精準化服務，還可以實時捕獲和識別學生的課堂行為數據、心理數據等多模態數據，更加全面、準確反映學生的認知提升、高階思維發展等情況，精準預測和干預學生學習狀態，使學生管理更加精準。

3? 運行成效

金工實訓檢測評分系統的設計與運行，解決了原先金工實訓練習件檢測依賴老師測量，學生檢測技能下降的頑疾，促使學生掌握檢測技能。同時提升了學生的生產加工質量意識，學生能認識到技能學習不是簡單地了解一下加工過程，而是要對加工零件有全面深入的了解和熟悉。智能檢測評分系統的應用，大大減輕了教師評分的工作量，由系統直接根據實訓訓練進度出分數，消除了打分的人為因素，使學生能直觀、迅速地獲知自己的實訓訓練情況。

智能檢測評分系統經過一年多金工實訓四門課程（數控車操作實訓、數控銑操作實訓、車工實訓和鉗工實訓）的運行，累計2 000多人次檢測評分。實訓學生出勤遲到人次下降了95%，學生使用工量具檢測的正確率提升了90%。學生對工件的尺寸和要求更加關注，學生的質量意識明顯提高。教師也從頻繁的檢測中解脫出來，教學的工作效率提升了80%。如今，教師把精力更多地投入到了對教學內容的研究之中。系統應用后，完成200多人次的相關工種考證培訓，完成和申報江蘇省大學生創新創業項目3項，獲得江蘇省職業院校技能大賽一等獎2項。智能檢測評分信息化系統支撐了我校“雙高計劃”數控技術高水平專業群的建設，同時學校機械工程訓練中心成功申報江蘇省高職院校“優秀實訓基地”。

4? 結束語

針對教學過程、教學評價的數字化轉型，大大提升了教學的質量和效率，根治了傳統教學中的頑疾和痛點，讓教學重新轉為以學生為中心的教和學，增強了學生的主動性和能動性。金工實訓檢測評分系統實現了教學評價方式的變革，提升了高校實踐教學數字化教學、管理和服務水平，驅動高校傳統實踐教學的現代化進程和技能教育教學高質量發展，為兄弟院校機械工程訓練中心的建設與轉型提供了借鑒和參考。

參考文獻：

[1] 陳翔，趙作福，王俊生，等.基于金工實訓課程的綜合實踐模塊探析[J].遼寧工業大學學報（社會科學版），2022，24（3）：127-130.

[2] 王國平，劉吉軒，程爽，等.新工科背景下“智能制造導論”課程建設研究與實踐[J].機械設計與制造工程，2023，52（7）：130-134.

[3] 段華友，楊興柳，董峰.數字化轉型、融資約束與企業創新[J].統計與決策，2023，39（5）：164-168.

[4] 李銘，韓錫斌，李夢，等.高等教育教學數字化轉型的愿景、挑戰與對策[J].中國電化教育，2022（7）：23-30.

[5] 韓毅，謝穎冬.教育數字化轉型背景下網絡安全教育的優化路徑[J].中國德育，2023（5）：27-32.

[6] 程莉莉.教育數字化轉型的內涵特征、基本原理和政策要素[J].電化教育研究，2023，44（4）：53-56，71.

[7] 祝智庭，胡姣.教育數字化轉型的實踐邏輯與發展機遇[J].電化教育研究，2022（1）：5-15.

[8] 黃瓊，陳遠龍，王浩.統計過程控制SPC技術在數字化車間建設中的應用研究[J].金屬加工（冷加工），2023（4）：10-15.

[9] 李玲，閆敏，王俊濤，等.民用航空鋁合金材料生產過程控制方法研究與探討[J].航空標準化與質量，2022（1）：48-51.

[10] 林凱露，林雨晴.基于統計過程中動態控制圖的算法設計[J].工業控制計算機，2022，35（6）：67-69.