數(shù)字化賦能拓展教學時空維度的創(chuàng)新方法推廣與實踐

摘 要：針對創(chuàng)新方法推廣中創(chuàng)新教育教師不足、線下教學時空維度受限的問題，提出數(shù)字化賦能拓展教學時空維度的創(chuàng)新方法教育的模式。通過分析學習與認知金字塔的關系，以學生創(chuàng)新能力發(fā)展為宗旨，采用以賽促學和帶題訓練的方式，在教學中剖析案例，面向OBE和工程實踐設計課程教學內(nèi)容，基于新工科和專創(chuàng)融合理念，推進學科專業(yè)融合，打破專業(yè)、院校界限，實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)師資和教學資源共享；通過分層遞進的教學設計，增強課程的代入感和互動性，提高學生的學習興趣；通過數(shù)字化賦能創(chuàng)新方法教育，打破傳統(tǒng)教育的時空界限，建立跨專業(yè)、跨學科的院?；訉W習平臺，優(yōu)化師徒互助合作學習模式，完善多元化學習評價機制，拓展教學時空維度，實現(xiàn)學生時時處處可學，以學生學習發(fā)展為中心。在近年的創(chuàng)新方法推廣中，建設完成黑龍江省精品在線課程、2022年智慧樹TOP人氣課程、黑龍江省級一流在線課程、龍江創(chuàng)新方法公益課程，2022年獲評黑龍江省優(yōu)秀志愿服務項目，推動學生創(chuàng)新能力的發(fā)展。

關鍵詞：學生中心；數(shù)字化賦能；創(chuàng)新方法推廣；教學時空維度

一、創(chuàng)新方法推廣背景

創(chuàng)新方法推廣中通過創(chuàng)新教育課程，開設跨學科、跨院校的課程，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維和應用創(chuàng)新方法實踐的能力。然而，各高校從事創(chuàng)新方法的教師專業(yè)不同，學生享受的學校資源也不同，特別大學生在創(chuàng)新方法學習中缺少工程實踐經(jīng)驗，同時創(chuàng)新方法的學習入門容易進階難，學生參加中國TRIZ杯大學生創(chuàng)新方法大賽的熱情不高，面對進階學習的學習興趣未能被完全激發(fā)，持續(xù)學習動力不足，進而影響學生創(chuàng)新能力發(fā)展的問題，已成為高校創(chuàng)新方法教育中的普遍問題之一。如何實施教學改革，數(shù)字賦能、課程重塑，從學生學情設計教學，以學生發(fā)展為中心，發(fā)揮學生的主體地位，提高課程的吸引力，突破教學時空維度，是當前課程亟須解決的問題。

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，打開創(chuàng)新工具庫，解決技術難題。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)、科學而又富有可操作性的創(chuàng)造性思維方法和發(fā)明問題的分析方法。在踐行大學生創(chuàng)新作品制作、解決工程實踐問題中，TRIZ技術系統(tǒng)的八大進化法則、最終理想解（IFR）、40個發(fā)明原理、39個工程參數(shù)及阿奇舒勒矛盾矩陣、物理矛盾和4大分離原理、物-場模型分析、功能分析及裁剪、發(fā)明問題的標準解法、發(fā)明問題解決算法（ARIZ）、科學效應和現(xiàn)象知識庫等都推動著產(chǎn)品的創(chuàng)新和發(fā)展。TRIZ解決工程實踐問題的流程如圖1所示。

TRIZ理論的核心思想，為大學生制作科技作品提供理論指導，其解決工程實踐問題的流程也為學生創(chuàng)新實踐提供有益的思考。無論是一個簡單產(chǎn)品還是復雜的技術系統(tǒng)，其核心技術的發(fā)展都是遵循客觀規(guī)律發(fā)展演變的，各種技術難題、矛盾和矛盾的不斷解決是推動這種進化過程的動力。課程組在原有TRIZ理論的基礎上，注重多方法融合，團隊教師積極參加國內(nèi)外會議，及時更新創(chuàng)新方法領域的最新動態(tài)，不斷更新授課內(nèi)容。因此，大學生學習和掌握創(chuàng)新方法，有助于大學生自身發(fā)展和創(chuàng)新能力的提升。

（二）教學內(nèi)容的難點、重點

TRIZ理論源于蘇聯(lián)，被各國的企業(yè)廣泛使用，因其高效的創(chuàng)新性，在我國的中車、中航工業(yè)、中石油、中石化、中廣核、大船、神華、一汽、哈電集團、格力、美的、海爾等企業(yè)均已開展TRIZ理論應用與研究。每年中國科協(xié)與科技部聯(lián)合舉辦的中國創(chuàng)新方法大賽，下設大學生賽道（中國TRIZ杯大學生創(chuàng)新方法大賽）和企業(yè)賽道，涌現(xiàn)出一批又一批的優(yōu)秀設計作品。目前，TRIZ作為創(chuàng)新方法，越來越成為企業(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、技術矛盾與40個發(fā)明原理、最終理想解、功能分析與功能模型等是較實用的解題工具，是課程的重點，需要學生透徹掌握；小人法、物-場模型、功能裁剪、科學知識庫、ARIZ等需要較高的實踐和理論水平，相對較難，是授課的難點，需要透徹講解和反復練習。

（三） 案例選擇和內(nèi)容更新

創(chuàng)新方法學以創(chuàng)新方法有效的理論TRIZ工具學習為主線，選用歷年大學生競賽優(yōu)秀作品和企業(yè)工程實踐指導的實戰(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)推廣首席專家和企業(yè)科技特派員的優(yōu)勢，課程團隊成員和黑龍江省創(chuàng)新方法推廣團隊其他專家一起，結合黑龍江近17年創(chuàng)新方法推廣應用經(jīng)驗，結合負責人企業(yè)科技特派員的優(yōu)勢，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、中石油、一汽、鞍鋼、大船、博實、哈電集團等企業(yè)，積極把自身的科研融入教學中，課程團隊積極以科研促教研，以教研促教學。

授課過程中，在傳統(tǒng)案例基礎上，優(yōu)選中國TRIZ杯大學生創(chuàng)新方法大賽和團隊在企業(yè)服務過程中百余個企業(yè)實際案例，以企業(yè)的課題真題真講，真題真做，引導學生投入課題情境，激發(fā)學生的創(chuàng)新熱情和潛力，答疑解惑，推動小規(guī)模限制性在線課程（Small Private Online Course，SPOC）和大型開放式網(wǎng)絡課程（Massive Open Online Course，MOOC）的結合模式，有針對性地進行SPOC和MOOC的多種選課方式，打造線上線下混合式一流課程，服務好本科生、研究生，同時做好在全國高校的推廣和應用。

針對課程難度較大的部分，建立線上線下結合的見面課答疑制度。由教學團隊梳理線上教學平臺互動的共性問題，結合線下教學學生理解中的盲區(qū)，有針對性地設置見面課，增強課程的代入感，增強學生學習的信心。

三、創(chuàng)新方法推廣過程與方法

以OBE教學理念為指導，以企業(yè)的需求為導向，針對網(wǎng)絡教學監(jiān)管弱、持續(xù)學習動力不足，傳統(tǒng)線下教學學生主體地位發(fā)揮不足的問題，采用線下線上混合，多種教學手段綜合運用的教學時空維度拓展的“創(chuàng)新方法學”課程教學創(chuàng)新模式。

通過分析學習與認知金字塔的關系，以學生創(chuàng)新能力發(fā)展為根本宗旨，采用以賽促學和帶題訓練的方式，在教學中剖析案例，面向OBE和工程實踐設計課程教學內(nèi)容，基于新工科和專創(chuàng)融合理念，推進學科專業(yè)融合，打破專業(yè)、院校界限，實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)師資和教學資源共享，激發(fā)學生學習動力；通過分層遞進的教學設計，增強課程的代入感和互動性，提高學生的學習興趣，通過思政引領、創(chuàng)新大賽的雙輪驅(qū)動，實現(xiàn)三全育人，提高學生的創(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)新方法學課堂，打破傳統(tǒng)教育的時空界限，建立跨專業(yè)、跨學科的院?；訉W習平臺，優(yōu)化師徒互助合作學習模式，完善多元化學習評價機制，拓展教學時空維度，實現(xiàn)學生時時處處可學，以學生學習發(fā)展為中心、TRIZ雙輪驅(qū)動和數(shù)字化賦能拓展教學時空維度的課程教學創(chuàng)新模式的教學設計如圖2所示。

學生課前通過網(wǎng)絡共享課程進行MOOC線上學校、SPOC混合式學習，COOK自主學習等方式，通過帶題學習，項目驅(qū)動，積極開展課程思政融入教學全過程。課后通過智慧樹網(wǎng)址平臺完成在線知識點考核，線下通過實踐報告、作品設計和平時成績（線上、線下作業(yè)+實驗+課堂表現(xiàn)）完成考核。積極引導學生參加TRIZ競賽和科研活動，競賽獲獎計入平時成績；積極引導學生申請專利，專利申請計入實踐報告成績。通過智慧樹平臺年度報告和線下問卷調(diào)查完成課程反饋，依據(jù)OBE教學理念完成課程整改。

四、創(chuàng)新方法推廣應用效果

（一）網(wǎng)絡共享課程教學

教育平臺依托智慧樹、國家高等教育智慧教學平臺，推廣和應用創(chuàng)新方法學網(wǎng)絡課程。課程運行中不斷豐富教學資源，確保本校課程開設質(zhì)量，課程也通過多種形式與線下的其他專業(yè)和高校的本碩生結合。課程被評為黑龍江省省級精品在線課程、黑龍江省級一流本科課程、智慧樹TOP100人氣課程（全國排名第22名）。目前，平臺選課4.62萬人，選課高校及科研院所202所，其中選課高校累計124所，公眾學習者所在高校和科研院所78所，累計互動62.72萬次。

（二）數(shù)字化賦能的課堂教學，跨專業(yè)和跨院校的交流，拓展教學時空維度的教學

采用“網(wǎng)絡共享課程+線上直播”混合教學方式開展教學，拓展教室、學校的教學時空維度限制。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空邊界，建構出新的網(wǎng)絡空間，引發(fā)課堂教學方面時間與空間維度的雙重轉(zhuǎn)換，確保學生通過網(wǎng)絡共享課程進行自主學習、預習和復習等環(huán)節(jié)。

針對網(wǎng)絡課程互動和監(jiān)控不足的問題，采用“視頻直播+網(wǎng)絡共享課程”雙通道線上課程教學。直播時，充分利用雨課堂、騰訊課堂、QQ分屏等直播平臺的優(yōu)勢，采用多平臺混合互動直播，一直播一監(jiān)控，實時與學生互動，營造線下課堂氣氛，實現(xiàn)虛擬線下環(huán)境，并應用在線平臺彈出測試題庫、在線測試試題庫等在線對學生學習情況進行考核。

（三）學生互助學習，教師帶題指導，將被動學習轉(zhuǎn)換為主動學習

傳統(tǒng)線下教學學生參與度相對較低，在部分難度相對較低的知識點采用翻轉(zhuǎn)課堂教學，充分發(fā)揮學生的主體地位，建立學生討論小組。開展課堂教學時，提前布置討論內(nèi)容，由學生課下收集資料，課堂上以小組為單位開展講授和討論。課堂中教師由講授者變?yōu)檎n堂主持者和點評者，建立師生學習共同體。在整個課堂教學過程中，學生承擔相應知識點的講解和討論，學生根據(jù)網(wǎng)絡課程和相關資料的學習，制作小組交流PPT。交流過程中，學生可以根據(jù)內(nèi)容需要與其他學生充分地交流互動。教師控制討論的時間、進度，對講授和討論的內(nèi)容進行點評，并對各知識點的重點、難點進行總結概括，補充學生遺漏部分，講解TRIZ工具使用中容易發(fā)生的問題及解決辦法。在整個課堂教學過程中教師是學習的推動者和指導者，是學生獲取資源、利用資源、處理信息、應用知識的幫手。課堂成為學生內(nèi)化知識、運用知識的場所，學生講解自己正在學習的知識點，更了解哪個地方不明白、哪個地方遇到了障礙，整個過程中講的學生鍛煉了能力，深刻地理解了知識點，聽的同學心有戚戚焉，提升了學生的學習主動性和興趣。

（四）案例教學與實踐教學

選用課程團隊實際承擔的70個企業(yè)產(chǎn)品研發(fā)案例作為教學案例，不斷豐富和更新大學生專項賽和企業(yè)賽項的案例作為教學案例庫的資源。

建立了創(chuàng)新方法實驗室，成立了雞西煤礦機械有限公司省級研究生創(chuàng)新實踐基地，建立了納諾藥機、德沃農(nóng)機、冠東科技、大慶油田采油六廠等校外本科生創(chuàng)新實踐基地，以企業(yè)真課題，開展學生創(chuàng)新實踐。選派TRIZ理論學習較好的同學進入冠東科技等企業(yè)應用TRIZ理論開展發(fā)明設計與專利撰寫實踐。選派研究生進入德沃農(nóng)機、納諾藥機進行創(chuàng)新設計實踐。選派本科生參與黑龍江省技術創(chuàng)新方法研究會創(chuàng)新方法服務油田工作。

（五）思政融入課程，全過程全方位培育創(chuàng)新人才

習近平總書記在全國高校思想政治工作會議上指出，要堅持把立德樹人作為中心環(huán)節(jié)，把思想政治工作貫穿教育教學全過程，實現(xiàn)全程育人、全方位育人，努力開創(chuàng)我國高等教育事業(yè)發(fā)展新局面。礦山機械課程作為礦業(yè)人才培養(yǎng)的重要專業(yè)課程，也要“守好一段渠、種好責任田，與思想政治理論課同向同行，形成協(xié)同效應”。培養(yǎng)學生客觀地認識當代社會，了解我黨的百年奮斗路，用當代馬克思主義——習近平新時代中國特色社會主義思想、社會主義核心價值觀、中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化武裝自己，明理、增信，樹牢“四個意識”，堅定“四個自信”。黑龍江省作為與俄羅斯接壤的邊境省份，建黨百年來，全省各族人民在黨的領導下，在革命、建設和改革開放的過程中，艱辛求索、不怕犧牲、百折不撓、浴血奮戰(zhàn)、艱苦創(chuàng)業(yè)、奮勇開拓，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)。在授課過程中，融入龍江四種精神和龍煤艱苦奮斗精神的講解，使學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)與加工制造過程中融入“忠厚吃苦、敬業(yè)奉獻、開拓創(chuàng)新、卓越至上”的 “龍煤精神”；結合與大國工匠合作研發(fā)的實例，講解工匠精神；融入劉永坦、黃大年等專家科研精神，培養(yǎng)學生細致、務實、好學、創(chuàng)新的工作原則和作風。針對學生畢業(yè)后大部分服務于煤炭生產(chǎn)的情況，講解煤礦安全規(guī)程，培養(yǎng)學生遵紀守法、崇德、守信美德，成長為社會主義合格建設者和接班人。挖掘歷年大學生TRIZ杯大賽中的思政精神，將中國心、中國夢融入教學設計中，爭做時代追夢人。

（六） 項目驅(qū)動教學，以賽促學提升創(chuàng)新能力

培養(yǎng)學生實際動手能力，以學院、校及省各級大學生科研立項，中國TRIZ杯大學生創(chuàng)新方法大賽為依托，引導學生真題真做，開展創(chuàng)新實踐；開課之初，讓學生選題，開展課題實踐，課程結束，需要學生上交課題實踐報告和創(chuàng)新作品。做到學習有目標，練習有抓手。

責編 / 馬銘陽