摘 要:針對(duì)創(chuàng)新方法推廣中創(chuàng)新教育教師不足、線下教學(xué)時(shí)空維度受限的問(wèn)題,提出數(shù)字化賦能拓展教學(xué)時(shí)空維度的創(chuàng)新方法教育的模式。通過(guò)分析學(xué)習(xí)與認(rèn)知金字塔的關(guān)系,以學(xué)生創(chuàng)新能力發(fā)展為宗旨,采用以賽促學(xué)和帶題訓(xùn)練的方式,在教學(xué)中剖析案例,面向OBE和工程實(shí)踐設(shè)計(jì)課程教學(xué)內(nèi)容,基于新工科和專(zhuān)創(chuàng)融合理念,推進(jìn)學(xué)科專(zhuān)業(yè)融合,打破專(zhuān)業(yè)、院校界限,實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)師資和教學(xué)資源共享;通過(guò)分層遞進(jìn)的教學(xué)設(shè)計(jì),增強(qiáng)課程的代入感和互動(dòng)性,提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣;通過(guò)數(shù)字化賦能創(chuàng)新方法教育,打破傳統(tǒng)教育的時(shí)空界限,建立跨專(zhuān)業(yè)、跨學(xué)科的院校互動(dòng)學(xué)習(xí)平臺(tái),優(yōu)化師徒互助合作學(xué)習(xí)模式,完善多元化學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)機(jī)制,拓展教學(xué)時(shí)空維度,實(shí)現(xiàn)學(xué)生時(shí)時(shí)處處可學(xué),以學(xué)生學(xué)習(xí)發(fā)展為中心。在近年的創(chuàng)新方法推廣中,建設(shè)完成黑龍江省精品在線課程、2022年智慧樹(shù)TOP人氣課程、黑龍江省級(jí)一流在線課程、龍江創(chuàng)新方法公益課程,2022年獲評(píng)黑龍江省優(yōu)秀志愿服務(wù)項(xiàng)目,推動(dòng)學(xué)生創(chuàng)新能力的發(fā)展。
關(guān)鍵詞:學(xué)生中心;數(shù)字化賦能;創(chuàng)新方法推廣;教學(xué)時(shí)空維度
一、創(chuàng)新方法推廣背景
創(chuàng)新方法推廣中通過(guò)創(chuàng)新教育課程,開(kāi)設(shè)跨學(xué)科、跨院校的課程,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和應(yīng)用創(chuàng)新方法實(shí)踐的能力。然而,各高校從事創(chuàng)新方法的教師專(zhuān)業(yè)不同,學(xué)生享受的學(xué)校資源也不同,特別大學(xué)生在創(chuàng)新方法學(xué)習(xí)中缺少工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),同時(shí)創(chuàng)新方法的學(xué)習(xí)入門(mén)容易進(jìn)階難,學(xué)生參加中國(guó)TRIZ杯大學(xué)生創(chuàng)新方法大賽的熱情不高,面對(duì)進(jìn)階學(xué)習(xí)的學(xué)習(xí)興趣未能被完全激發(fā),持續(xù)學(xué)習(xí)動(dòng)力不足,進(jìn)而影響學(xué)生創(chuàng)新能力發(fā)展的問(wèn)題,已成為高校創(chuàng)新方法教育中的普遍問(wèn)題之一。如何實(shí)施教學(xué)改革,數(shù)字賦能、課程重塑,從學(xué)生學(xué)情設(shè)計(jì)教學(xué),以學(xué)生發(fā)展為中心,發(fā)揮學(xué)生的主體地位,提高課程的吸引力,突破教學(xué)時(shí)空維度,是當(dāng)前課程亟須解決的問(wèn)題。
二、創(chuàng)新方法推廣內(nèi)容
(一)創(chuàng)新方法推廣的授課內(nèi)容
創(chuàng)新方法推廣以經(jīng)典創(chuàng)新方法TRIZ體系為主線,打開(kāi)創(chuàng)新工具庫(kù),解決技術(shù)難題。發(fā)明創(chuàng)新TRIZ理論作為有效的創(chuàng)新理論,包含著許多系統(tǒng)、科學(xué)而又富有可操作性的創(chuàng)造性思維方法和發(fā)明問(wèn)題的分析方法。在踐行大學(xué)生創(chuàng)新作品制作、解決工程實(shí)踐問(wèn)題中,TRIZ技術(shù)系統(tǒng)的八大進(jìn)化法則、最終理想解(IFR)、40個(gè)發(fā)明原理、39個(gè)工程參數(shù)及阿奇舒勒矛盾矩陣、物理矛盾和4大分離原理、物-場(chǎng)模型分析、功能分析及裁剪、發(fā)明問(wèn)題的標(biāo)準(zhǔn)解法、發(fā)明問(wèn)題解決算法(ARIZ)、科學(xué)效應(yīng)和現(xiàn)象知識(shí)庫(kù)等都推動(dòng)著產(chǎn)品的創(chuàng)新和發(fā)展。TRIZ解決工程實(shí)踐問(wèn)題的流程如圖1所示。

TRIZ理論的核心思想,為大學(xué)生制作科技作品提供理論指導(dǎo),其解決工程實(shí)踐問(wèn)題的流程也為學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐提供有益的思考。無(wú)論是一個(gè)簡(jiǎn)單產(chǎn)品還是復(fù)雜的技術(shù)系統(tǒng),其核心技術(shù)的發(fā)展都是遵循客觀規(guī)律發(fā)展演變的,各種技術(shù)難題、矛盾和矛盾的不斷解決是推動(dòng)這種進(jìn)化過(guò)程的動(dòng)力。課程組在原有TRIZ理論的基礎(chǔ)上,注重多方法融合,團(tuán)隊(duì)教師積極參加國(guó)內(nèi)外會(huì)議,及時(shí)更新創(chuàng)新方法領(lǐng)域的最新動(dòng)態(tài),不斷更新授課內(nèi)容。因此,大學(xué)生學(xué)習(xí)和掌握創(chuàng)新方法,有助于大學(xué)生自身發(fā)展和創(chuàng)新能力的提升。
(二)教學(xué)內(nèi)容的難點(diǎn)、重點(diǎn)
TRIZ理論源于蘇聯(lián),被各國(guó)的企業(yè)廣泛使用,因其高效的創(chuàng)新性,在我國(guó)的中車(chē)、中航工業(yè)、中石油、中石化、中廣核、大船、神華、一汽、哈電集團(tuán)、格力、美的、海爾等企業(yè)均已開(kāi)展TRIZ理論應(yīng)用與研究。每年中國(guó)科協(xié)與科技部聯(lián)合舉辦的中國(guó)創(chuàng)新方法大賽,下設(shè)大學(xué)生賽道(中國(guó)TRIZ杯大學(xué)生創(chuàng)新方法大賽)和企業(yè)賽道,涌現(xiàn)出一批又一批的優(yōu)秀設(shè)計(jì)作品。目前,TRIZ作為創(chuàng)新方法,越來(lái)越成為企業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的有力工具,助力工業(yè)振興,賦能企業(yè)創(chuàng)新發(fā)展。
在TRIZ理論中,九屏法、因果分析、功能分析是重要的分析工具;物理矛盾與分離原理、技術(shù)矛盾與40個(gè)發(fā)明原理、最終理想解、功能分析與功能模型等是較實(shí)用的解題工具,是課程的重點(diǎn),需要學(xué)生透徹掌握;小人法、物-場(chǎng)模型、功能裁剪、科學(xué)知識(shí)庫(kù)、ARIZ等需要較高的實(shí)踐和理論水平,相對(duì)較難,是授課的難點(diǎn),需要透徹講解和反復(fù)練習(xí)。
(三) 案例選擇和內(nèi)容更新
創(chuàng)新方法學(xué)以創(chuàng)新方法有效的理論TRIZ工具學(xué)習(xí)為主線,選用歷年大學(xué)生競(jìng)賽優(yōu)秀作品和企業(yè)工程實(shí)踐指導(dǎo)的實(shí)戰(zhàn)作品為案例素材,面向企業(yè)和行業(yè)人才需求,作為黑龍江TRIZ理論研發(fā)推廣首席專(zhuān)家和企業(yè)科技特派員的優(yōu)勢(shì),課程團(tuán)隊(duì)成員和黑龍江省創(chuàng)新方法推廣團(tuán)隊(duì)其他專(zhuān)家一起,結(jié)合黑龍江近17年創(chuàng)新方法推廣應(yīng)用經(jīng)驗(yàn),結(jié)合負(fù)責(zé)人企業(yè)科技特派員的優(yōu)勢(shì),投身校企合作,面向基于產(chǎn)出的教育模式(Outcomes-based Education,OBE),在中車(chē)、中石油、一汽、鞍鋼、大船、博實(shí)、哈電集團(tuán)等企業(yè),積極把自身的科研融入教學(xué)中,課程團(tuán)隊(duì)積極以科研促教研,以教研促教學(xué)。
授課過(guò)程中,在傳統(tǒng)案例基礎(chǔ)上,優(yōu)選中國(guó)TRIZ杯大學(xué)生創(chuàng)新方法大賽和團(tuán)隊(duì)在企業(yè)服務(wù)過(guò)程中百余個(gè)企業(yè)實(shí)際案例,以企業(yè)的課題真題真講,真題真做,引導(dǎo)學(xué)生投入課題情境,激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新熱情和潛力,答疑解惑,推動(dòng)小規(guī)模限制性在線課程(Small Private Online Course,SPOC)和大型開(kāi)放式網(wǎng)絡(luò)課程(Massive Open Online Course,MOOC)的結(jié)合模式,有針對(duì)性地進(jìn)行SPOC和MOOC的多種選課方式,打造線上線下混合式一流課程,服務(wù)好本科生、研究生,同時(shí)做好在全國(guó)高校的推廣和應(yīng)用。
針對(duì)課程難度較大的部分,建立線上線下結(jié)合的見(jiàn)面課答疑制度。由教學(xué)團(tuán)隊(duì)梳理線上教學(xué)平臺(tái)互動(dòng)的共性問(wèn)題,結(jié)合線下教學(xué)學(xué)生理解中的盲區(qū),有針對(duì)性地設(shè)置見(jiàn)面課,增強(qiáng)課程的代入感,增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的信心。
三、創(chuàng)新方法推廣過(guò)程與方法
以O(shè)BE教學(xué)理念為指導(dǎo),以企業(yè)的需求為導(dǎo)向,針對(duì)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)監(jiān)管弱、持續(xù)學(xué)習(xí)動(dòng)力不足,傳統(tǒng)線下教學(xué)學(xué)生主體地位發(fā)揮不足的問(wèn)題,采用線下線上混合,多種教學(xué)手段綜合運(yùn)用的教學(xué)時(shí)空維度拓展的“創(chuàng)新方法學(xué)”課程教學(xué)創(chuàng)新模式。
通過(guò)分析學(xué)習(xí)與認(rèn)知金字塔的關(guān)系,以學(xué)生創(chuàng)新能力發(fā)展為根本宗旨,采用以賽促學(xué)和帶題訓(xùn)練的方式,在教學(xué)中剖析案例,面向OBE和工程實(shí)踐設(shè)計(jì)課程教學(xué)內(nèi)容,基于新工科和專(zhuān)創(chuàng)融合理念,推進(jìn)學(xué)科專(zhuān)業(yè)融合,打破專(zhuān)業(yè)、院校界限,實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)師資和教學(xué)資源共享,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)動(dòng)力;通過(guò)分層遞進(jìn)的教學(xué)設(shè)計(jì),增強(qiáng)課程的代入感和互動(dòng)性,提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,通過(guò)思政引領(lǐng)、創(chuàng)新大賽的雙輪驅(qū)動(dòng),實(shí)現(xiàn)三全育人,提高學(xué)生的創(chuàng)新、溝通、交流和協(xié)作等能力的全面發(fā)展;將數(shù)字化賦能創(chuàng)新方法學(xué)課堂,打破傳統(tǒng)教育的時(shí)空界限,建立跨專(zhuān)業(yè)、跨學(xué)科的院校互動(dòng)學(xué)習(xí)平臺(tái),優(yōu)化師徒互助合作學(xué)習(xí)模式,完善多元化學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)機(jī)制,拓展教學(xué)時(shí)空維度,實(shí)現(xiàn)學(xué)生時(shí)時(shí)處處可學(xué),以學(xué)生學(xué)習(xí)發(fā)展為中心、TRIZ雙輪驅(qū)動(dòng)和數(shù)字化賦能拓展教學(xué)時(shí)空維度的課程教學(xué)創(chuàng)新模式的教學(xué)設(shè)計(jì)如圖2所示。

學(xué)生課前通過(guò)網(wǎng)絡(luò)共享課程進(jìn)行MOOC線上學(xué)校、SPOC混合式學(xué)習(xí),COOK自主學(xué)習(xí)等方式,通過(guò)帶題學(xué)習(xí),項(xiàng)目驅(qū)動(dòng),積極開(kāi)展課程思政融入教學(xué)全過(guò)程。課后通過(guò)智慧樹(shù)網(wǎng)址平臺(tái)完成在線知識(shí)點(diǎn)考核,線下通過(guò)實(shí)踐報(bào)告、作品設(shè)計(jì)和平時(shí)成績(jī)(線上、線下作業(yè)+實(shí)驗(yàn)+課堂表現(xiàn))完成考核。積極引導(dǎo)學(xué)生參加TRIZ競(jìng)賽和科研活動(dòng),競(jìng)賽獲獎(jiǎng)計(jì)入平時(shí)成績(jī);積極引導(dǎo)學(xué)生申請(qǐng)專(zhuān)利,專(zhuān)利申請(qǐng)計(jì)入實(shí)踐報(bào)告成績(jī)。通過(guò)智慧樹(shù)平臺(tái)年度報(bào)告和線下問(wèn)卷調(diào)查完成課程反饋,依據(jù)OBE教學(xué)理念完成課程整改。
四、創(chuàng)新方法推廣應(yīng)用效果
(一)網(wǎng)絡(luò)共享課程教學(xué)
教育平臺(tái)依托智慧樹(shù)、國(guó)家高等教育智慧教學(xué)平臺(tái),推廣和應(yīng)用創(chuàng)新方法學(xué)網(wǎng)絡(luò)課程。課程運(yùn)行中不斷豐富教學(xué)資源,確保本校課程開(kāi)設(shè)質(zhì)量,課程也通過(guò)多種形式與線下的其他專(zhuān)業(yè)和高校的本碩生結(jié)合。課程被評(píng)為黑龍江省省級(jí)精品在線課程、黑龍江省級(jí)一流本科課程、智慧樹(shù)TOP100人氣課程(全國(guó)排名第22名)。目前,平臺(tái)選課4.62萬(wàn)人,選課高校及科研院所202所,其中選課高校累計(jì)124所,公眾學(xué)習(xí)者所在高校和科研院所78所,累計(jì)互動(dòng)62.72萬(wàn)次。
(二)數(shù)字化賦能的課堂教學(xué),跨專(zhuān)業(yè)和跨院校的交流,拓展教學(xué)時(shí)空維度的教學(xué)
采用“網(wǎng)絡(luò)共享課程+線上直播”混合教學(xué)方式開(kāi)展教學(xué),拓展教室、學(xué)校的教學(xué)時(shí)空維度限制。與傳統(tǒng)課堂的授課方式相比較,數(shù)字賦能教育打破了原有教室固定的時(shí)空邊界,建構(gòu)出新的網(wǎng)絡(luò)空間,引發(fā)課堂教學(xué)方面時(shí)間與空間維度的雙重轉(zhuǎn)換,確保學(xué)生通過(guò)網(wǎng)絡(luò)共享課程進(jìn)行自主學(xué)習(xí)、預(yù)習(xí)和復(fù)習(xí)等環(huán)節(jié)。
針對(duì)網(wǎng)絡(luò)課程互動(dòng)和監(jiān)控不足的問(wèn)題,采用“視頻直播+網(wǎng)絡(luò)共享課程”雙通道線上課程教學(xué)。直播時(shí),充分利用雨課堂、騰訊課堂、QQ分屏等直播平臺(tái)的優(yōu)勢(shì),采用多平臺(tái)混合互動(dòng)直播,一直播一監(jiān)控,實(shí)時(shí)與學(xué)生互動(dòng),營(yíng)造線下課堂氣氛,實(shí)現(xiàn)虛擬線下環(huán)境,并應(yīng)用在線平臺(tái)彈出測(cè)試題庫(kù)、在線測(cè)試試題庫(kù)等在線對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)情況進(jìn)行考核。
(三)學(xué)生互助學(xué)習(xí),教師帶題指導(dǎo),將被動(dòng)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)換為主動(dòng)學(xué)習(xí)
傳統(tǒng)線下教學(xué)學(xué)生參與度相對(duì)較低,在部分難度相對(duì)較低的知識(shí)點(diǎn)采用翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué),充分發(fā)揮學(xué)生的主體地位,建立學(xué)生討論小組。開(kāi)展課堂教學(xué)時(shí),提前布置討論內(nèi)容,由學(xué)生課下收集資料,課堂上以小組為單位開(kāi)展講授和討論。課堂中教師由講授者變?yōu)檎n堂主持者和點(diǎn)評(píng)者,建立師生學(xué)習(xí)共同體。在整個(gè)課堂教學(xué)過(guò)程中,學(xué)生承擔(dān)相應(yīng)知識(shí)點(diǎn)的講解和討論,學(xué)生根據(jù)網(wǎng)絡(luò)課程和相關(guān)資料的學(xué)習(xí),制作小組交流PPT。交流過(guò)程中,學(xué)生可以根據(jù)內(nèi)容需要與其他學(xué)生充分地交流互動(dòng)。教師控制討論的時(shí)間、進(jìn)度,對(duì)講授和討論的內(nèi)容進(jìn)行點(diǎn)評(píng),并對(duì)各知識(shí)點(diǎn)的重點(diǎn)、難點(diǎn)進(jìn)行總結(jié)概括,補(bǔ)充學(xué)生遺漏部分,講解TRIZ工具使用中容易發(fā)生的問(wèn)題及解決辦法。在整個(gè)課堂教學(xué)過(guò)程中教師是學(xué)習(xí)的推動(dòng)者和指導(dǎo)者,是學(xué)生獲取資源、利用資源、處理信息、應(yīng)用知識(shí)的幫手。課堂成為學(xué)生內(nèi)化知識(shí)、運(yùn)用知識(shí)的場(chǎng)所,學(xué)生講解自己正在學(xué)習(xí)的知識(shí)點(diǎn),更了解哪個(gè)地方不明白、哪個(gè)地方遇到了障礙,整個(gè)過(guò)程中講的學(xué)生鍛煉了能力,深刻地理解了知識(shí)點(diǎn),聽(tīng)的同學(xué)心有戚戚焉,提升了學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性和興趣。
(四)案例教學(xué)與實(shí)踐教學(xué)
選用課程團(tuán)隊(duì)實(shí)際承擔(dān)的70個(gè)企業(yè)產(chǎn)品研發(fā)案例作為教學(xué)案例,不斷豐富和更新大學(xué)生專(zhuān)項(xiàng)賽和企業(yè)賽項(xiàng)的案例作為教學(xué)案例庫(kù)的資源。
建立了創(chuàng)新方法實(shí)驗(yàn)室,成立了雞西煤礦機(jī)械有限公司省級(jí)研究生創(chuàng)新實(shí)踐基地,建立了納諾藥機(jī)、德沃農(nóng)機(jī)、冠東科技、大慶油田采油六廠等校外本科生創(chuàng)新實(shí)踐基地,以企業(yè)真課題,開(kāi)展學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐。選派TRIZ理論學(xué)習(xí)較好的同學(xué)進(jìn)入冠東科技等企業(yè)應(yīng)用TRIZ理論開(kāi)展發(fā)明設(shè)計(jì)與專(zhuān)利撰寫(xiě)實(shí)踐。選派研究生進(jìn)入德沃農(nóng)機(jī)、納諾藥機(jī)進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)踐。選派本科生參與黑龍江省技術(shù)創(chuàng)新方法研究會(huì)創(chuàng)新方法服務(wù)油田工作。
(五)思政融入課程,全過(guò)程全方位培育創(chuàng)新人才
習(xí)近平總書(shū)記在全國(guó)高校思想政治工作會(huì)議上指出,要堅(jiān)持把立德樹(shù)人作為中心環(huán)節(jié),把思想政治工作貫穿教育教學(xué)全過(guò)程,實(shí)現(xiàn)全程育人、全方位育人,努力開(kāi)創(chuàng)我國(guó)高等教育事業(yè)發(fā)展新局面。礦山機(jī)械課程作為礦業(yè)人才培養(yǎng)的重要專(zhuān)業(yè)課程,也要“守好一段渠、種好責(zé)任田,與思想政治理論課同向同行,形成協(xié)同效應(yīng)”。培養(yǎng)學(xué)生客觀地認(rèn)識(shí)當(dāng)代社會(huì),了解我黨的百年奮斗路,用當(dāng)代馬克思主義——習(xí)近平新時(shí)代中國(guó)特色社會(huì)主義思想、社會(huì)主義核心價(jià)值觀、中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化武裝自己,明理、增信,樹(shù)牢“四個(gè)意識(shí)”,堅(jiān)定“四個(gè)自信”。黑龍江省作為與俄羅斯接壤的邊境省份,建黨百年來(lái),全省各族人民在黨的領(lǐng)導(dǎo)下,在革命、建設(shè)和改革開(kāi)放的過(guò)程中,艱辛求索、不怕?tīng)奚僬鄄粨稀⒃⊙獖^戰(zhàn)、艱苦創(chuàng)業(yè)、奮勇開(kāi)拓,形成了東北抗聯(lián)精神、北大荒精神、大慶精神、鐵人精神,為我們留下了豐富的精神遺產(chǎn)。在授課過(guò)程中,融入龍江四種精神和龍煤艱苦奮斗精神的講解,使學(xué)生從黑龍江的奮斗歷程中汲取力量,筑牢紅色基因。
在講解產(chǎn)品研發(fā)與加工制造過(guò)程中融入“忠厚吃苦、敬業(yè)奉獻(xiàn)、開(kāi)拓創(chuàng)新、卓越至上”的 “龍煤精神”;結(jié)合與大國(guó)工匠合作研發(fā)的實(shí)例,講解工匠精神;融入劉永坦、黃大年等專(zhuān)家科研精神,培養(yǎng)學(xué)生細(xì)致、務(wù)實(shí)、好學(xué)、創(chuàng)新的工作原則和作風(fēng)。針對(duì)學(xué)生畢業(yè)后大部分服務(wù)于煤炭生產(chǎn)的情況,講解煤礦安全規(guī)程,培養(yǎng)學(xué)生遵紀(jì)守法、崇德、守信美德,成長(zhǎng)為社會(huì)主義合格建設(shè)者和接班人。挖掘歷年大學(xué)生TRIZ杯大賽中的思政精神,將中國(guó)心、中國(guó)夢(mèng)融入教學(xué)設(shè)計(jì)中,爭(zhēng)做時(shí)代追夢(mèng)人。
(六) 項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué),以賽促學(xué)提升創(chuàng)新能力
培養(yǎng)學(xué)生實(shí)際動(dòng)手能力,以學(xué)院、校及省各級(jí)大學(xué)生科研立項(xiàng),中國(guó)TRIZ杯大學(xué)生創(chuàng)新方法大賽為依托,引導(dǎo)學(xué)生真題真做,開(kāi)展創(chuàng)新實(shí)踐;開(kāi)課之初,讓學(xué)生選題,開(kāi)展課題實(shí)踐,課程結(jié)束,需要學(xué)生上交課題實(shí)踐報(bào)告和創(chuàng)新作品。做到學(xué)習(xí)有目標(biāo),練習(xí)有抓手。
責(zé)編 / 馬銘陽(yáng)