融合創新能力評價的自動化制造系統課程教學法

張煒 陳丙三 彭晉民 張寧

摘? 要? 針對自動化制造系統課程教學在創新能力評價方面的不足，從主觀、客觀方面通過檢驗表評價方式對學生綜合創新能力進行量化分析，并將創新綜合實例庫與課程內容特點結合，構建多元化知識創新體系。以典型課程為例，進一步豐富相關機械領域課程中創新能力的綜合評價分析手段及創新思維培育方法。

關鍵詞? 創新能力評價；自動化制造系統；多元化知識創新體系；檢驗表法

中圖分類號：G642.3? ? 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2023）09-0097-03

0? 引言

在新工科建設大背景下，機械領域人才培養逐漸向多元復合型人才培育轉型[1]。而在多元復合型人才培育中，創新思維能力的提升尤為重要，通過創新思維能力的培養，可進一步提升思維的廣度及深度，同時能夠以實際問題為導向，進行深入思考，進而解決具體問題，提升解決問題的效率與準確度。而在早期機械領域課程教學過程中，通常在創新思維訓練及創新能力培養方面存在一定缺失，從而阻礙學生創新水平和能力的提升[2-3]，使得學生難以適應目前社會對多元復合型人才的要求。因此，在具體課程教學中提升學生的創新能力便顯得尤為重要，其將對優秀拔尖的多元復合型人才培育提供有力幫助。

而在學生創新思維能力培養中，對創新能力的準確評價是保證創新教育推進的重要環節，因此，相關學者針對創新能力評價開展了一系列研究。例如：魏新龍等[4]通過創新思維和創新技能兩方面對機械專業學生的創新能力進行評價，即通過撰寫學術報告、PPT匯報等方式對學生的創新能力進行評價，并在此基礎上進一步建立合理的創新成果認定制度；魏巍等[5]對機械專業的創新能力評價及培養進行研究，發現創新評價模式中過多強調學術成果，而忽略了其中創新性的問題，并提出對學生成果創新性進行正確考量和引導的改進方法；湯勃等[6]基于機械類課程考試和評價方式在創新能力培養方面的不足，通過考核內容和考核形式的變更來體現對創新能力的評價，如通過產品設計制造、產品創新設計報告等方式對學生創新能力進行相關考核評價；張曉光等[7]針對機械領域的專業創新創業課的課程引導目標、實踐環節等部分進行分析，并通過學生作品實物制作、典型產品CAD/CAE設計等環節的完成度對學生的課程學習情況及創新能力、水平進行評價分析；ZOU Lei[8]通過對機械專業學生的機械原理、自動化設計等各類型課程的綜合學習成績進行分析，從而從側面對學生的創新能力進行評價，但其所采用的量化分析方式并非直接針對創新能力和水平等部分展開。

分析以上學者針對創新能力評價的研究、探索，發現多集中在對創新能力及效果的定性分析評價上，因而在實際評價過程中存在準確性稍差、效果不明顯等問題。通過對創新能力定量分析評價，可進一步提升對于創新能力評價的準確性等，并可針對創新能力的缺失和薄弱環節予以專項訓練提高，從而構建創新能力的綜合評價機制。將綜合評價機制引入實際課程教學環節，可在一定程度上對學生的創新能力水平進行評價分析，為進一步的創新思維教育提供指導。

因此，本研究以機械領域專業性課程自動化制造系統為例，首先結合自動化制造系統課程特點，對自動化制造系統課程教學中在創新能力評價方面的不足之處進行分析；然后提出創新能力的檢驗表式綜合評價法，從而從主觀、客觀方面對學生的綜合創新能力進行量化分析；同時將創新實例庫引入課程知識體系中，從而在實現創新能力量化評價的基礎上，進一步強化課程教學中的創新思維提升效果，從而形成融合創新能力綜合評價的課程教學法，以期為其他機械類課程的綜合創新能力培養提供指導。

1? 自動化制造系統課程的特點及在創新方面的不足

1.1? 自動化制造系統課程的主要特點

自動化制造系統課程知識點具有多層次性，同時課程知識點較為復雜。自動化制造系統的組成知識點中包含自動化加工設備子系統、工件儲運子系統、刀具準備及儲運子系統等諸多分類知識點，同時，各個知識點之間具有相應聯系性和層次性，且大多數知識點較為抽象，因而難以系統地將相關創新理念與思想融入各個知識點的教學中。同時，目前知識點架構中亦缺乏對于創新能力反饋環節的有效體現。

1.2? 自動化制造系統課程在創新思想體現、培養中存在的不足

1.2.1? 課程教學中缺少對學生創新思維培養的環節

在自動化制造系統課程教學中，由于與實際工程、產品聯系較為緊密，大多采用常規的加工系統、加工設備案例等，難以提高學生的創新思維能力，也導致學生缺乏自主探索的過程，無法激發學生的創新思維。

1.2.2? 課程教學中學生的創新能力難以準確量化評價分析，并難以有針對性地解決學生某個創新思維環節存在的問題

自動化制造系統教學環節通常可采用啟發互動方式獲取學生對于知識的掌握情況。如通過啟發式提問了解學生對機器人這一自動化設備應用具體場合的認識，擴展學生的創新意識，但對于學生的回答難以從創新能力方面予以量化評價分析，多數僅能從定性層面進行分析評價。

2? 檢驗表式創新能力綜合評價方法

基于上述自動化制造系統課程在創新能力體現和培養中的不足，尤其針對其對創新能力綜合評價方面的缺陷，將檢驗表式評價法應用于學生創新能力、思維的評價分析匯總。檢驗表法為美國創造學家奧斯本所提出的創造評價技術手段，它亦可拓展成為用于調查、收集、整理數據的手段和方式[9]，進而明晰對應數據中的具體目標情況，而其亦可應用于學生創新能力的綜合評價中，并可利用其在一定程度上實現學生創新能力的綜合量化分析。

首先，針對學生創新能力能夠予以量化的客觀部分，比較其與相關標準的差異，得出其與標準間差值；其次，針對學生創新能力難以量化的主觀部分，通過分級評價方式予以量化；最后，將學生創新能力評價的主觀、客觀部分進行綜合權重系數加成，形成評價學生綜合創新能力的量化評價表。

可利用該評價表對每位學生的創新能力進行分析評價，從而挖掘學生創新能力的整體薄弱環節。對于學生創新能力綜合評價表，可具體將其分為主觀部分與客觀部分兩部分。

1）主觀主項部分。在主觀部分將包含對應評價子項內容分解為發現問題能力、創新態度、創新思維發散、創新效果四個方面，而各個子項分別對應權重系數為a、b、c、d，其各項權重系數之和為1。同時將各個評價子項分為很好、較好、一般、較差和很差等五個等級，根據學生具體創新表現對其進行等級劃分，各個評價等級對應得分分別為5分、4分、3分、2分及1分。最后通過評分綜合權重加成，獲取學生創新能力主觀主項部分得分。如針對某學生的發現問題能力部分，通過教師主觀對其表現進行評級為較好，則對應學生發現問題子項得分為4分；依次對該生創新主觀評價中的各個子項部分進行評價，并將對應得分乘以對應權重系數，獲得最終得分。

2）客觀主項部分。在客觀部分將包含對應評價子項內容分解為回答創新性問題次數、創新思維提出時間、自主創新觀點提出次數、創新內容提出準確率四個方面，而各個子項分別對應權重系數為e、f、g、h，其各項權重系數之和同樣為1。各個客觀評價子項內容均可以通過標準次數、時間等進行準確量化，同時設定相應的評價標準值，與標準值相差越大，則得分越低。如針對回答創新性問題次數，規定一段時間內回答創新性問題次數滿分（5分）基準為5次，則若某學生回答創新性問題次數為4次，其對應項得分為4分。又如規定平均每次學生創新思維提出的時間滿分（5分）基準為3分鐘，則若學生提出創新思維的平均時間為4分鐘，其對應項得分為4分，創新思維提出平均時間越長，其得分依次遞減。最后，同樣通過評分綜合權重加成，獲取學生創新能力客觀主項部分得分。

最后將學生創新能力主觀主項部分得分與客觀主項部分得分相加，即獲取對應學生創新能力綜合量化得分，得分越高，表明該生創新能力相對越優異。同時可從得分薄弱項發現該生創新能力某個環節的不足之處，可在后續教學中予以針對性強化訓練與提高。

3? 多元化知識創新體系構建

在通過創新能力綜合評價法對學生綜合創新能力及水平進行量化的基礎上，結合自動化制造系統課程特點，進一步將創新案例庫引入課程知識點中，從而構建多元化知識創新體系架構，以期在課程教學中融入多元化知識創新體系，從而更好地對學生的創新思維進行啟發，進一步提升學生的創新能力。同時，在進行相關多元化知識創新體系教學的基礎上，再次通過創新能力綜合評價法對學生創新能力水平進行評價，從而通過多元化創新知識教學—創新能力水平綜合評價反復進行的方式，不斷有針對性地對學生的創新能力進行提升。

具體可通過以下不同的創新實例引入，構建多元化知識創新知識體系。

1）針對自動化制造系統發展歷程知識點，可通過基于課本學習不同制造系統發展階段的典型系統產品，啟發式地探討其他類型的機械系統產品，并可通過頭腦風暴方式進一步拓展相關機械系統的實際應用，從而將創新思維融入該知識點中。

2）針對自動化制造系統中人機一體化設計知識點，可通過列舉人機一體化設計的主要典型實例，如智能制造系統，其將人工智能與機械制造過程進行相應結合，并強調人機協同決策、思考、作業的特點，從而引導學生進行創新性思考：在其他傳統制造系統中如何進行人機一體化設計？

3）針對自動化制造系統組成這一知識點，其下包含自動化加工設備系統、工件儲運系統等多個子系統的知識點，而各個知識點之間相互交叉。可通過提出如“數控機床—自動輸送小車—自動化立體倉庫”的知識鏈實例的方式，啟發學生思考其他類型的典型自動化系統下子系統的知識鏈組成，進而激發學生的創新思維，并拓展其思考問題能力的廣度。

4）針對自動化制造系統經濟性評價分析知識點，可通過提出某生產企業自動化制造系統建設、工作過程中靜態投資回收期、動態回收期、內部收益率等經濟性指標分析，引導學生創新性地思考、調研本地其他企業中的自動化制造系統的經濟性，并引導學生通過TRIZ創新理論中的矛盾功能矩陣的應用，打破常見經濟性分析評價指標的限制，提出其他類型的合理的制造系統經濟性分析指標。

通過類似于以上幾點的創新型教學實例的引入，從而將課程中較為復雜的知識點具體化，并將創新思維培育融入各個知識點中，從而構建多元化知識創新體系，充分發揮其在課程教學中對學生創新能力提升的作用。

4? 結束語

本文以機械專業課程自動化制造系統為例，在分析課程特點以及其在創新能力綜合評價與創新能力培育方面不足的基礎上，將檢驗表式創新能力綜合評價法引入課程的創新能力綜合評價中，對學生的創新能力進行綜合量化評價，并在此基礎上將綜合創新實例庫與課程知識體系進行結合，構建多元化創新知識體系架構，從而進一步將創新能力綜合評價方式融入自動化制造系統課程教學中，為進一步強化相關機械類課程的創新能力培養提供有益的方法指引。

5? 參考文獻

[1] 宋義林，劉琳.機械專業復合型人才培養模式的研究與實踐[J].黑龍江教育（高教研究與評估），2009（6）：48-50.

[2] 顧文斌，廖華麗，王延杰.面向工程素質培養的機械原理實驗教學改革與創新[J].教育觀察，2018（17）：93-94，97.

[3] 崔立，謝斌，蔣佳，等.基于創新能力培養的機械工程基礎課程改革實踐：以上海第二工業大學為例[J].教育教學論壇，2020（7）：141-142.

[4] 魏新龍，戴敏，俞亮，等.卓越工程師認證背景下機械類大學生創新能力培養多維度路徑探究[J].中國教育技術裝備，2019（8）：86-88.

[5] 魏巍，王麗君，楊振中.機械類研究生創新能力提升研究[J].河南教育（高校版），2019（7）：92-94.

[6] 湯勃，曾良才，蔣國璋，等.基于創新能力培養的機械類課程考試與評價體系改革[J].大學教育，2018（2）：64-67.

[7] 張曉光，王宏祥.機械專業創新能力培養課程的教學模式改革[J].遼寧工業大學學報（社會科學版）， 2020（2）：124-126.

[8] ZOU Lei. Cultivation of innovation ability ofmechanical automation design for intelligent?manufacturing[J].Journal of Physics： Conference?Series，2020（3）：32-86.

[9] 熊華，羅奇峰，任春.工程項目風險識別中的檢查表法[J].災害學， 2005（1）：110-112.