王 旭，樊 敏

（1. 電子科技大學(xué)成都學(xué)院 電子工程系，四川 成都 611731；2. 成都信息工程大學(xué) 光電工程學(xué)院，四川 成都 610225）

學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)，是高等教育的重要目標(biāo)之一。我國各大高校就如何提升學(xué)生的創(chuàng)新能力做了大量研究，取得了豐富的成果。文獻(xiàn)[1]通過搭建多維度高校聯(lián)合科技創(chuàng)新平臺(tái)，為創(chuàng)新型人才培養(yǎng)提供了硬件支撐；文獻(xiàn)[2]以O(shè)BE-CDIO 為教學(xué)理念，建立了工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)的課程體系，并以成果為導(dǎo)向?qū)崿F(xiàn)了學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)；文獻(xiàn)[3]將TRIZ 發(fā)明原理應(yīng)用于機(jī)械實(shí)驗(yàn)教學(xué)的課程體系設(shè)計(jì)和機(jī)械產(chǎn)品開發(fā)，達(dá)到了優(yōu)化實(shí)驗(yàn)課程資源，豐富學(xué)生創(chuàng)新成果輸出的效果。

上述這些措施能夠?yàn)閷W(xué)生的創(chuàng)新活動(dòng)提供各種軟件和硬件支撐，也能夠在一定程度上激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力。但是創(chuàng)新能力培養(yǎng)是一種以學(xué)生為中心的由內(nèi)而外的創(chuàng)造活動(dòng)[4]，因而學(xué)生的創(chuàng)意想法是創(chuàng)新的來源。項(xiàng)目的實(shí)施、軟件以及硬件的支持雖可推動(dòng)學(xué)生的創(chuàng)意實(shí)現(xiàn)，但在啟發(fā)學(xué)生創(chuàng)意方面作用有限。TRIZ 發(fā)明原理是一種行之有效的啟發(fā)學(xué)生創(chuàng)新的方法[5]，但對于智能制造課程集群而言，學(xué)生的創(chuàng)意有不同的類型，可以應(yīng)用的創(chuàng)新方法較豐富，TRIZ 發(fā)明原理并不一定適用于全部的發(fā)明創(chuàng)新。鑒于此，以多種創(chuàng)新方法為基礎(chǔ)，通過教學(xué)、訓(xùn)練等方式，讓學(xué)生掌握并選擇合理的創(chuàng)新方法，將其應(yīng)用于智能制造課程集群創(chuàng)意項(xiàng)目中，更好地啟發(fā)學(xué)生創(chuàng)意，并通過創(chuàng)新平臺(tái)的支撐，實(shí)現(xiàn)學(xué)生產(chǎn)品創(chuàng)意，達(dá)到提升創(chuàng)新能力的目的。

1 智能制造課程集群的體系構(gòu)建

1.1 課程集群體系的建立

電子科技大學(xué)成都學(xué)院智能制造課程集群體系的教學(xué)目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力。實(shí)現(xiàn)的方式是，將創(chuàng)新方法應(yīng)用于課程教學(xué)項(xiàng)目中，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)意智能產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與制作。在課程體系構(gòu)建中，主要考慮以下因素：

（1）創(chuàng)新方法的教學(xué)與訓(xùn)練。即在課程體系中，需要以某一門課程作為創(chuàng)新方法論教學(xué)的媒介，讓學(xué)生在該課程中學(xué)習(xí)并應(yīng)用。

（2）學(xué)生項(xiàng)目中的創(chuàng)新方法應(yīng)用。根據(jù)我院課程的實(shí)際特點(diǎn)，在智能課程集群的各個(gè)課程中，大多設(shè)置了三級項(xiàng)目，要求學(xué)生應(yīng)用創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法開發(fā)具有創(chuàng)意的產(chǎn)品。

（3）課程集群的融合。根據(jù)“新工科”的培養(yǎng)理念，學(xué)生應(yīng)通過主動(dòng)學(xué)習(xí)獲得將不同領(lǐng)域的知識(shí)進(jìn)行整合的能力[6-7]，這就要求在課程體系構(gòu)建中，設(shè)計(jì)合理的課程集群融合形式。

綜合上述因素，選定的創(chuàng)新方法論媒介課程為“創(chuàng)新設(shè)計(jì)與實(shí)踐”，教學(xué)模式采用CDIO 標(biāo)準(zhǔn)的第8 條，即主動(dòng)學(xué)習(xí)法[8]，課程具體情況如表1 所示。

表1 “創(chuàng)新設(shè)計(jì)與實(shí)踐”課程內(nèi)容

通過表1 所示的創(chuàng)新方法的學(xué)習(xí)，學(xué)生再將該方法應(yīng)用于智能制造課程集群的其他相關(guān)課程，相關(guān)的課程體系如表2 所示。

1.2 課程集群融合方式的選擇

由表2 可知，智能制造課程集群涉及的專業(yè)和課程較多，而這些課程教學(xué)中，均包含課內(nèi)二級或三級項(xiàng)目，因此從學(xué)科融合的角度出發(fā)，采用多學(xué)科融合項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案，實(shí)現(xiàn)課程集群的融合，如表3 所示。

表2 智能制造課程集群體系

表3 多學(xué)科融合項(xiàng)目設(shè)計(jì)

2 課程教學(xué)實(shí)現(xiàn)措施

當(dāng)完成課程集群體系構(gòu)建且確定了多學(xué)科融合項(xiàng)目為課程融合形式之后，基于課程體系的教學(xué)實(shí)現(xiàn)措施包括：①“創(chuàng)新設(shè)計(jì)與實(shí)踐”課程的教學(xué)設(shè)計(jì)；②多學(xué)科融合項(xiàng)目的實(shí)現(xiàn)措施。

2.1 “創(chuàng)新設(shè)計(jì)與實(shí)踐”課程的教學(xué)設(shè)計(jì)

“創(chuàng)新設(shè)計(jì)與實(shí)踐”課程教學(xué)的主要目標(biāo)是讓學(xué)生掌握各種創(chuàng)新方法，并在項(xiàng)目中能夠合理應(yīng)用。在教學(xué)設(shè)計(jì)中，擬采取以教學(xué)活動(dòng)為主的主動(dòng)學(xué)習(xí)模式。具體的教學(xué)設(shè)計(jì)如表4 所示。

表4 “創(chuàng)新設(shè)計(jì)與實(shí)踐” 課程的教學(xué)設(shè)計(jì)

2.2 多學(xué)科融合項(xiàng)目的實(shí)現(xiàn)措施

多學(xué)科融合項(xiàng)目的實(shí)現(xiàn)，主要通過開展綜合項(xiàng)目的流程來保證。具體實(shí)現(xiàn)流程為：

（1）采用KOLB 學(xué)習(xí)行為分析法，對學(xué)生進(jìn)行類型測試。每個(gè)學(xué)生的特點(diǎn)、學(xué)習(xí)風(fēng)格均不同，只有準(zhǔn)確把握學(xué)生的類型，才能進(jìn)行合理的團(tuán)隊(duì)劃分，并充分發(fā)揮團(tuán)隊(duì)中每個(gè)成員的特長[9-10]。

（2）根據(jù)KOLB 分析結(jié)果，將學(xué)生按照不同的類型組成項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)。

（3）對團(tuán)隊(duì)成員進(jìn)行角色劃分和任務(wù)分解。例如，在尋跡機(jī)器人項(xiàng)目中，可以將團(tuán)隊(duì)成員角色劃分為：①外觀設(shè)計(jì)工程師，負(fù)責(zé)用仿生學(xué)、人機(jī)工程學(xué)等外形設(shè)計(jì)理論設(shè)計(jì)機(jī)器人外觀造型；②結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工程師，負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)機(jī)器人內(nèi)部結(jié)構(gòu)并進(jìn)行有限元分析；③電路設(shè)計(jì)師，負(fù)責(zé)搭建傳感器及控制系統(tǒng)的電路并編寫代碼；④工藝工程師，負(fù)責(zé)編排機(jī)器人的實(shí)物制作工藝，并根據(jù)機(jī)械工藝學(xué)知識(shí)完成實(shí)物制作。

（4）按照C（構(gòu)思）—D（設(shè)計(jì)）—I（制作）—O（實(shí)現(xiàn)）的流程，開展融合項(xiàng)目[11]。其中，構(gòu)思環(huán)節(jié)涉及創(chuàng)新方法應(yīng)用，應(yīng)通過創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法確定最終的項(xiàng)目方案；設(shè)計(jì)和制作環(huán)節(jié)中涉及多學(xué)科知識(shí)的應(yīng)用與整合。

（5）完成智能產(chǎn)品實(shí)物或模型的制作和性能參數(shù)測試。

2.3 學(xué)生作品創(chuàng)意評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的確定

當(dāng)學(xué)生完成產(chǎn)品制作后，需要對這些作品創(chuàng)意進(jìn)行評定。評定標(biāo)準(zhǔn)按照阿奇舒勒的創(chuàng)新級別標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定，即將學(xué)生作品的創(chuàng)新性劃分為I、II、III 級，其中，I 級為最低創(chuàng)新標(biāo)準(zhǔn)，III 級為最高標(biāo)準(zhǔn)[12]，如表5所示。

表5 學(xué)生作品的創(chuàng)意評定標(biāo)準(zhǔn)

3 教學(xué)測試

3.1 學(xué)生作品創(chuàng)意評定

課程體系及多學(xué)科融合項(xiàng)目的設(shè)計(jì)是否有利于學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，需要進(jìn)行效果驗(yàn)證。本文于2018年進(jìn)行了為期1 年的教學(xué)測試。以我院2016 級和2017級智能專業(yè)學(xué)生為研究對象，2016 級未采用創(chuàng)新方法構(gòu)建課程體系，但仍實(shí)行多學(xué)科融合項(xiàng)目方案，作品的創(chuàng)新方案設(shè)計(jì)主要通過團(tuán)隊(duì)頭腦風(fēng)暴。2017 級智能專業(yè)在“創(chuàng)新設(shè)計(jì)與實(shí)踐”的課程教學(xué)中，按表4 的教學(xué)設(shè)計(jì)進(jìn)行，并在多學(xué)科融合項(xiàng)目中應(yīng)用創(chuàng)新方法。

在三級項(xiàng)目開展過程中，2016 級智能專業(yè)共計(jì)22個(gè)團(tuán)隊(duì)，2017 級智能專業(yè)共計(jì)20 個(gè)團(tuán)隊(duì)。學(xué)生作品創(chuàng)意的評定結(jié)果如表6 所示。

表6 學(xué)生創(chuàng)意評定結(jié)果

由表6 可見，采用基于創(chuàng)新方法的課程體系后，2017 級智能專業(yè)學(xué)生團(tuán)隊(duì)作品的II 級和III 級創(chuàng)意作品數(shù)量較多，占比為70%，且有6 個(gè)作品申報(bào)專利（其中發(fā)明專利2 項(xiàng)），4 項(xiàng)專利已獲得授權(quán)。而未采取創(chuàng)新方法課程體系的2016 級學(xué)生，II 級和III 級創(chuàng)意作品僅占45.5%，僅有2 項(xiàng)作品申報(bào)專利。由此可見，基于創(chuàng)新方法的課程體系，能夠有效培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用創(chuàng)新方法的習(xí)慣并增加創(chuàng)意作品輸出，在一定程度上起到了提升學(xué)生創(chuàng)新能力的效果。

3.2 問卷調(diào)查

采用主動(dòng)學(xué)習(xí)教學(xué)模式的目的是使學(xué)生獲得良好的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。因此，在對學(xué)生作品進(jìn)行創(chuàng)意評定的同時(shí)，還進(jìn)行了問卷調(diào)查。對問卷問題的設(shè)置，主要以CDIO 標(biāo)準(zhǔn)中對學(xué)生的能力要求為依據(jù)[13-14]，并采用了新加坡理工學(xué)院的學(xué)習(xí)反饋信息搜集方法。問卷問題的設(shè)計(jì)維度如圖1 所示，部分問卷問題如表7 所示。

問卷將學(xué)生對問題的認(rèn)可度劃分為強(qiáng)烈同意、同意、一般、不同意、強(qiáng)烈不同意等5 個(gè)等級，分別對應(yīng)5、4、3、2、1 的分值。隨機(jī)抽取2017 級智能專業(yè)的20 名學(xué)生，問卷調(diào)查結(jié)果如表8 所示。

從表8 可見，除能力整合方面的兩個(gè)問題認(rèn)可度稍低外，學(xué)生對自己技能提升、教師教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)、自信心提升等方面的認(rèn)可度均超過50%，且持否定態(tài)度的人較少。由此可見，以創(chuàng)新方法為引導(dǎo)，以課程集群融合為項(xiàng)目基礎(chǔ)，以主動(dòng)學(xué)習(xí)方法為教學(xué)方案的培養(yǎng)模式，對于學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)和良好的學(xué)習(xí)體驗(yàn)是行之有效的。

圖1 問卷問題的設(shè)計(jì)維度

表7 5 個(gè)維度下的部分問卷問題設(shè)計(jì)

表8 問卷調(diào)查結(jié)果

4 結(jié)語

以“創(chuàng)新設(shè)計(jì)與實(shí)踐”課程為基礎(chǔ)，構(gòu)建基于創(chuàng)新方法應(yīng)用的智能制造課程集群體系，并采用多學(xué)科融合項(xiàng)目形式實(shí)現(xiàn)相關(guān)課程的知識(shí)整合。在創(chuàng)新方法的引導(dǎo)下，學(xué)生的作品創(chuàng)意水平得到提升，創(chuàng)新能力得到良好訓(xùn)練。從問卷調(diào)查情況看，在教學(xué)中采取主動(dòng)學(xué)習(xí)模式，提升了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。今后在現(xiàn)有基礎(chǔ)上，將在進(jìn)一步提升學(xué)生知識(shí)整合能力等方面進(jìn)行進(jìn)一步分析和探索，實(shí)現(xiàn)教學(xué)質(zhì)量的持續(xù)提升。