金工實(shí)訓(xùn)檢測(cè)評(píng)分系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)踐

邵偉平 張洪旭

摘? 要：為解決傳統(tǒng)金工實(shí)訓(xùn)教學(xué)中學(xué)生檢測(cè)能力下降、教師檢測(cè)評(píng)分任務(wù)繁重的問(wèn)題，以數(shù)字化賦能、優(yōu)化創(chuàng)新傳統(tǒng)實(shí)訓(xùn)課程的評(píng)價(jià)方式方法，開(kāi)發(fā)出一套智能檢測(cè)評(píng)分系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)金工實(shí)訓(xùn)教學(xué)中工件檢測(cè)、數(shù)據(jù)傳輸、評(píng)分與分析由系統(tǒng)一體自動(dòng)完成的目標(biāo)。實(shí)踐證明，智能檢測(cè)評(píng)分系統(tǒng)提高學(xué)生的檢測(cè)能力與質(zhì)量意識(shí)，教師工作效率提升80%，為實(shí)踐教學(xué)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型提供可借鑒的新途徑。

關(guān)鍵詞：教學(xué)評(píng)價(jià)；數(shù)字化轉(zhuǎn)型；數(shù)據(jù)采集；檢測(cè)；評(píng)分

中圖分類(lèi)號(hào)：G712? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ? 文章編號(hào)：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(shí)訓(xùn)是廣大高校和職業(yè)院校工科專(zhuān)業(yè)中的一門(mén)實(shí)踐基礎(chǔ)課，結(jié)合了理論知識(shí)的傳授和實(shí)際技能的操作訓(xùn)練，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的技能與勞動(dòng)意識(shí)有重要意義[1]。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、科技的進(jìn)步以及工作崗位技能要求的提高，金工實(shí)訓(xùn)的課程內(nèi)容和教學(xué)方法也面臨新的挑戰(zhàn)[2]。同時(shí)，傳統(tǒng)的金工實(shí)訓(xùn)在多年的教學(xué)實(shí)踐中也積累了一些問(wèn)題。學(xué)生在零件檢測(cè)技能方面逐漸出現(xiàn)下降現(xiàn)象，教師在檢測(cè)練習(xí)件和教學(xué)評(píng)價(jià)方面的工作負(fù)擔(dān)較重，教學(xué)效率較低。針對(duì)目前金工實(shí)訓(xùn)中存在的問(wèn)題，數(shù)字化賦能，利用數(shù)字化技術(shù)驅(qū)動(dòng)金工實(shí)訓(xùn)教學(xué)方式創(chuàng)新，以根除教學(xué)中的難題[3-7]。無(wú)錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“我?！保C(jī)械工程訓(xùn)練中心結(jié)合多年實(shí)訓(xùn)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，開(kāi)發(fā)了金工實(shí)訓(xùn)智能檢測(cè)評(píng)分系統(tǒng)，此系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了實(shí)訓(xùn)教學(xué)工件檢測(cè)、成績(jī)?cè)u(píng)定由系統(tǒng)一體自動(dòng)完成的目標(biāo)。

1? 金工實(shí)訓(xùn)檢測(cè)評(píng)分現(xiàn)狀

作為技能教學(xué)課程，金工實(shí)訓(xùn)在教學(xué)過(guò)程中需要對(duì)加工零件進(jìn)行檢測(cè)與評(píng)分。過(guò)程為：學(xué)生每次練習(xí)結(jié)束，把零件交給老師檢測(cè)；老師用測(cè)量工具測(cè)量，按評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)要求在評(píng)分表上記錄成績(jī)；數(shù)周實(shí)訓(xùn)課結(jié)束后，老師根據(jù)所記錄的各項(xiàng)練習(xí)分?jǐn)?shù)，按分值比重對(duì)每位學(xué)生進(jìn)行期末成績(jī)?cè)u(píng)分；成績(jī)?cè)u(píng)定后，老師把學(xué)生的成績(jī)等次輸入教務(wù)信息化系統(tǒng)。這種檢測(cè)、評(píng)分模式存在著以下一些問(wèn)題。

學(xué)生檢測(cè)技能下降、不達(dá)標(biāo)。金工實(shí)訓(xùn)過(guò)程中，學(xué)生操作機(jī)床做完練習(xí)，往往自己不檢測(cè)，直接把練習(xí)件交給老師檢測(cè)，這種甩手給老師檢測(cè)的狀況導(dǎo)致了學(xué)生失去對(duì)工件檢測(cè)的練習(xí)機(jī)會(huì)。學(xué)生的檢測(cè)技能不能達(dá)標(biāo)，檢測(cè)數(shù)據(jù)的錯(cuò)誤率很高。

學(xué)生對(duì)教師評(píng)分的質(zhì)疑較多。檢測(cè)、評(píng)分都處于教師端，學(xué)生對(duì)其加工工件尺寸的信息獲取較少。學(xué)生有時(shí)對(duì)老師所評(píng)的分?jǐn)?shù)會(huì)產(chǎn)生疑惑，甚至為了獲取高分而進(jìn)行質(zhì)疑。實(shí)訓(xùn)過(guò)程中需要提高學(xué)生對(duì)練習(xí)件質(zhì)量的知情度。

教師檢測(cè)評(píng)分工作量大、效率低。金工實(shí)訓(xùn)，一個(gè)練習(xí)件的尺寸往往有多個(gè)，一個(gè)班級(jí)實(shí)訓(xùn)過(guò)程中有多輪練習(xí)，老師對(duì)每個(gè)學(xué)生的每個(gè)工件進(jìn)行測(cè)量，檢測(cè)的工作量非常大。同時(shí)期末成績(jī)?cè)u(píng)定過(guò)程中，各項(xiàng)分值的計(jì)算繁雜，教師在成績(jī)?cè)u(píng)定上耗費(fèi)了過(guò)多的精力。檢測(cè)評(píng)分的效率期待提高。現(xiàn)有學(xué)校的教學(xué)信息化平臺(tái)，一般只涉及到實(shí)訓(xùn)課程排課、日常教學(xué)日志填寫(xiě)、期末學(xué)生成績(jī)輸送等。這種以教師為主的教學(xué)方式亟待打破。

針對(duì)金工實(shí)訓(xùn)檢測(cè)、評(píng)分過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題與頑疾，數(shù)字化賦能，采用數(shù)字化手段實(shí)現(xiàn)以學(xué)生為主的教學(xué)評(píng)測(cè)方式，提升實(shí)訓(xùn)教學(xué)效率和質(zhì)量。

2? 智能檢測(cè)評(píng)分信息化系統(tǒng)設(shè)計(jì)與運(yùn)行

2.1? 實(shí)訓(xùn)檢測(cè)評(píng)分一體化方案

檢測(cè)、評(píng)分一體化需要采用數(shù)字化技術(shù)把檢測(cè)數(shù)據(jù)采集與評(píng)分整合起來(lái)。方案考慮采用智能化量具，此量具具有測(cè)量完即可通過(guò)無(wú)線傳輸上傳至服務(wù)器的功能，同時(shí)由系統(tǒng)直接記錄測(cè)量結(jié)果。方案利用統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制（Statistical Process Control，SPC）技術(shù)構(gòu)建教學(xué)過(guò)程成績(jī)?cè)u(píng)定智能化系統(tǒng)[8-10]。

金工實(shí)訓(xùn)檢測(cè)評(píng)分一體化方案由檢測(cè)數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)通信傳輸模塊和智能信息化系統(tǒng)所組成，如圖1所示。其中，智能信息化系統(tǒng)由數(shù)據(jù)庫(kù)模塊、數(shù)據(jù)處理、用戶界面模塊組成。工件的檢測(cè)由實(shí)訓(xùn)學(xué)生完成。檢測(cè)時(shí)，學(xué)生按照規(guī)范測(cè)量姿勢(shì)檢測(cè)工件，在確認(rèn)測(cè)量姿勢(shì)正確的條件下，按其測(cè)量尺上方的數(shù)據(jù)確認(rèn)按鈕，測(cè)量數(shù)據(jù)經(jīng)無(wú)線傳輸模塊傳送至智能信息化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)。數(shù)據(jù)庫(kù)根據(jù)數(shù)據(jù)類(lèi)別，進(jìn)行處理、計(jì)算，然后由系統(tǒng)直接輸出各項(xiàng)評(píng)分與分析態(tài)勢(shì)。方案中，由于檢測(cè)過(guò)程為實(shí)訓(xùn)學(xué)生的操作訓(xùn)練，難免會(huì)因檢測(cè)操作姿勢(shì)不準(zhǔn)確或失誤導(dǎo)致測(cè)量數(shù)據(jù)不正確，因此采用了對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)的確認(rèn)步驟。測(cè)量者確認(rèn)自己的檢測(cè)方式無(wú)誤，然后數(shù)據(jù)傳送至智能信息化系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)算評(píng)分、分析。數(shù)據(jù)庫(kù)模塊的設(shè)計(jì)按零件加工工序的要求建立數(shù)據(jù)模型，定義數(shù)據(jù)對(duì)象、制定數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、建立各工序訪問(wèn)的基本數(shù)據(jù)。用戶界面包括系統(tǒng)向用戶提問(wèn)、各種文字圖表等結(jié)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(tǒng)提問(wèn)、下達(dá)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(tǒng)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)

智能信息化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，根據(jù)金工實(shí)訓(xùn)教學(xué)特點(diǎn)，設(shè)立了資源庫(kù)、課程管理、考核管理、設(shè)備管理、工具管理、統(tǒng)計(jì)報(bào)表和系統(tǒng)設(shè)置等功能項(xiàng)，如圖2所示。

資源庫(kù)為實(shí)訓(xùn)課程的所有資源數(shù)據(jù)庫(kù)，設(shè)置共享資源與任務(wù)資源項(xiàng)，可以上傳、修改、刪除與在線預(yù)覽文檔圖紙音頻和視頻等。課程管理設(shè)置課程設(shè)計(jì)、錄課視頻、題庫(kù)、實(shí)訓(xùn)任務(wù)項(xiàng)。教師可以在課程設(shè)計(jì)項(xiàng)里添加、修改課程的授課計(jì)劃與配套資源等。題庫(kù)設(shè)計(jì)為學(xué)生在實(shí)訓(xùn)課程練習(xí)操作前完成一些操機(jī)注意事項(xiàng)的選擇題，以免學(xué)生在一無(wú)所知的情況下操作機(jī)床造成安全事故。實(shí)訓(xùn)任務(wù)列出了實(shí)訓(xùn)課程的所有實(shí)訓(xùn)內(nèi)容，可以添加、修改、查詢(xún)和導(dǎo)入實(shí)訓(xùn)的內(nèi)容，里面有任務(wù)內(nèi)容、任務(wù)時(shí)間、評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)、評(píng)分方式和任務(wù)類(lèi)型等。考核管理設(shè)置實(shí)訓(xùn)成績(jī)?cè)u(píng)定表與審核列表項(xiàng)，由系統(tǒng)根據(jù)設(shè)定的條件自動(dòng)計(jì)算、評(píng)分、出成績(jī)。在實(shí)訓(xùn)課程的檢測(cè)模式中設(shè)計(jì)了自檢、互檢與師檢，見(jiàn)表1。難度簡(jiǎn)單的課程基礎(chǔ)訓(xùn)練項(xiàng)目設(shè)計(jì)為自檢，由學(xué)生自己檢測(cè)工件，檢測(cè)數(shù)據(jù)傳入系統(tǒng)，即可獲得相應(yīng)訓(xùn)練項(xiàng)目的分?jǐn)?shù)。難度適中的課程專(zhuān)項(xiàng)訓(xùn)練項(xiàng)目設(shè)計(jì)為自檢與互檢結(jié)合，由訓(xùn)練的兩名學(xué)生檢測(cè)練習(xí)件，其檢測(cè)數(shù)據(jù)輸入系統(tǒng)，經(jīng)系統(tǒng)對(duì)比確認(rèn)后取得訓(xùn)練項(xiàng)目分?jǐn)?shù)，這樣有利于學(xué)生相互學(xué)習(xí)提高檢測(cè)技能。在學(xué)生自檢基礎(chǔ)上，難度較大的綜合訓(xùn)練項(xiàng)目需要教師進(jìn)行師檢，如教師輸入的檢測(cè)數(shù)據(jù)在學(xué)生檢測(cè)數(shù)據(jù)的波動(dòng)范圍內(nèi)，則按學(xué)生的數(shù)據(jù)獲得項(xiàng)目分?jǐn)?shù)；如教師的檢測(cè)數(shù)據(jù)與學(xué)生的檢測(cè)數(shù)據(jù)相差太大，則按教師檢測(cè)數(shù)據(jù)獲得項(xiàng)目分?jǐn)?shù)。

設(shè)備管理設(shè)置設(shè)備報(bào)警與設(shè)備保養(yǎng)規(guī)程項(xiàng)，實(shí)時(shí)推送報(bào)警信息和報(bào)警記錄，以及設(shè)備的常規(guī)保養(yǎng)維護(hù)記錄。工具管理設(shè)置工具領(lǐng)用與耗材管理項(xiàng)，記錄實(shí)訓(xùn)課程實(shí)施過(guò)程中各種工量具以及耗材的領(lǐng)用與損耗。

統(tǒng)計(jì)報(bào)表設(shè)置了考勤情況統(tǒng)計(jì)表、教學(xué)任務(wù)統(tǒng)計(jì)表、實(shí)訓(xùn)考核統(tǒng)計(jì)表、設(shè)備使用統(tǒng)計(jì)表及工具借還統(tǒng)計(jì)表。學(xué)生考勤簽到，需學(xué)生用手機(jī)通過(guò)WLAN連接教學(xué)場(chǎng)地?zé)o線局域網(wǎng)，通過(guò)場(chǎng)地內(nèi)網(wǎng)訪問(wèn)簽到頁(yè)面才能簽到。此設(shè)計(jì)使上實(shí)訓(xùn)課的學(xué)生只有到了實(shí)訓(xùn)場(chǎng)地，才能簽到，避免學(xué)生在其他場(chǎng)所也能在手機(jī)APP上簽到而逃課。同時(shí)簽到采用人臉識(shí)別技術(shù)，避免由其他同學(xué)代簽。每次簽到后，平臺(tái)自動(dòng)記錄計(jì)算課程考勤得分，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化自動(dòng)點(diǎn)名功能。

系統(tǒng)設(shè)置有管理員管理、教師管理、學(xué)生管理、訪客登記和審核設(shè)置等項(xiàng)。智能信息化系統(tǒng)平臺(tái)PC端WEB版采用B/S架構(gòu)，跨平臺(tái)、跨設(shè)備、跨地域?yàn)g覽器打開(kāi)登錄賬號(hào)即可使用。

2.3? 智能信息化系統(tǒng)運(yùn)行

智能信息化系統(tǒng)的運(yùn)行，需要教師在PC端打開(kāi)WEB版信息化系統(tǒng)。通過(guò)課程管理、資源庫(kù)選項(xiàng)，教師對(duì)所授實(shí)訓(xùn)課程的課程設(shè)計(jì)、實(shí)訓(xùn)任務(wù)、題庫(kù)和授課資源等進(jìn)行編輯、修改。然后添加授課班級(jí)，教師即可對(duì)實(shí)訓(xùn)課程實(shí)施教學(xué)。圖3為智能信息化系統(tǒng)教學(xué)實(shí)施過(guò)程中的成績(jī)?cè)u(píng)分圖。圖3中，學(xué)生在完成數(shù)控銑削綜合訓(xùn)練后，根據(jù)每項(xiàng)考核內(nèi)容對(duì)所做的練習(xí)件每項(xiàng)自行檢測(cè)，檢測(cè)值通過(guò)無(wú)線傳輸方式，輸入信息化系統(tǒng)的檢測(cè)結(jié)果欄，系統(tǒng)根據(jù)設(shè)置的評(píng)分條件與要求，自動(dòng)進(jìn)行評(píng)分。教師在系統(tǒng)教師端就能直接看到學(xué)生實(shí)訓(xùn)的訓(xùn)練情況（練習(xí)件的尺寸數(shù)據(jù)、練習(xí)次數(shù)與得分等）。

學(xué)校機(jī)械工程訓(xùn)練中心采用智能信息化系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)檢測(cè)、評(píng)分?jǐn)?shù)字化一體完成。學(xué)生從進(jìn)入實(shí)訓(xùn)場(chǎng)地簽到，到工件練習(xí)、衛(wèi)生打掃、工具整理和實(shí)訓(xùn)課結(jié)束簽退，都由學(xué)生在系統(tǒng)相應(yīng)考核要求下完成。同時(shí)，信息化系統(tǒng)對(duì)金工實(shí)訓(xùn)所用機(jī)床進(jìn)行編號(hào)，學(xué)生來(lái)到實(shí)訓(xùn)場(chǎng)地操作機(jī)床，經(jīng)過(guò)安裝在機(jī)床上的視頻確認(rèn)，操機(jī)訓(xùn)練學(xué)生的操作信息與機(jī)床信息對(duì)應(yīng)起來(lái)，避免實(shí)訓(xùn)過(guò)程中學(xué)生代替操作訓(xùn)練現(xiàn)象的出現(xiàn)。金工實(shí)訓(xùn)教學(xué)的智能化、數(shù)字化、物聯(lián)化，實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)實(shí)踐教學(xué)的轉(zhuǎn)型升級(jí)。

學(xué)校金工實(shí)訓(xùn)采用智能檢測(cè)評(píng)分系統(tǒng)，教師在實(shí)訓(xùn)課程教學(xué)實(shí)施過(guò)程中，可隨時(shí)利用系統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)分析功能，了解學(xué)生的實(shí)時(shí)實(shí)訓(xùn)動(dòng)態(tài)。圖4和圖5分別為學(xué)生訓(xùn)練次數(shù)與失分分析圖。學(xué)生實(shí)訓(xùn)期間，教師打開(kāi)系統(tǒng)相應(yīng)的分析圖表即可詳細(xì)掌握課程的實(shí)施情況。系統(tǒng)的數(shù)字化分析功能可及時(shí)反映問(wèn)題，對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)訓(xùn)練情況實(shí)時(shí)預(yù)警、掌握。數(shù)字技術(shù)的精準(zhǔn)化服務(wù)，還可以實(shí)時(shí)捕獲和識(shí)別學(xué)生的課堂行為數(shù)據(jù)、心理數(shù)據(jù)等多模態(tài)數(shù)據(jù)，更加全面、準(zhǔn)確反映學(xué)生的認(rèn)知提升、高階思維發(fā)展等情況，精準(zhǔn)預(yù)測(cè)和干預(yù)學(xué)生學(xué)習(xí)狀態(tài)，使學(xué)生管理更加精準(zhǔn)。

3? 運(yùn)行成效

金工實(shí)訓(xùn)檢測(cè)評(píng)分系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與運(yùn)行，解決了原先金工實(shí)訓(xùn)練習(xí)件檢測(cè)依賴(lài)?yán)蠋煖y(cè)量，學(xué)生檢測(cè)技能下降的頑疾，促使學(xué)生掌握檢測(cè)技能。同時(shí)提升了學(xué)生的生產(chǎn)加工質(zhì)量意識(shí)，學(xué)生能認(rèn)識(shí)到技能學(xué)習(xí)不是簡(jiǎn)單地了解一下加工過(guò)程，而是要對(duì)加工零件有全面深入的了解和熟悉。智能檢測(cè)評(píng)分系統(tǒng)的應(yīng)用，大大減輕了教師評(píng)分的工作量，由系統(tǒng)直接根據(jù)實(shí)訓(xùn)訓(xùn)練進(jìn)度出分?jǐn)?shù)，消除了打分的人為因素，使學(xué)生能直觀、迅速地獲知自己的實(shí)訓(xùn)訓(xùn)練情況。

智能檢測(cè)評(píng)分系統(tǒng)經(jīng)過(guò)一年多金工實(shí)訓(xùn)四門(mén)課程（數(shù)控車(chē)操作實(shí)訓(xùn)、數(shù)控銑操作實(shí)訓(xùn)、車(chē)工實(shí)訓(xùn)和鉗工實(shí)訓(xùn)）的運(yùn)行，累計(jì)2 000多人次檢測(cè)評(píng)分。實(shí)訓(xùn)學(xué)生出勤遲到人次下降了95%，學(xué)生使用工量具檢測(cè)的正確率提升了90%。學(xué)生對(duì)工件的尺寸和要求更加關(guān)注，學(xué)生的質(zhì)量意識(shí)明顯提高。教師也從頻繁的檢測(cè)中解脫出來(lái)，教學(xué)的工作效率提升了80%。如今，教師把精力更多地投入到了對(duì)教學(xué)內(nèi)容的研究之中。系統(tǒng)應(yīng)用后，完成200多人次的相關(guān)工種考證培訓(xùn)，完成和申報(bào)江蘇省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目3項(xiàng)，獲得江蘇省職業(yè)院校技能大賽一等獎(jiǎng)2項(xiàng)。智能檢測(cè)評(píng)分信息化系統(tǒng)支撐了我?！半p高計(jì)劃”數(shù)控技術(shù)高水平專(zhuān)業(yè)群的建設(shè)，同時(shí)學(xué)校機(jī)械工程訓(xùn)練中心成功申報(bào)江蘇省高職院?！皟?yōu)秀實(shí)訓(xùn)基地”。

4? 結(jié)束語(yǔ)

針對(duì)教學(xué)過(guò)程、教學(xué)評(píng)價(jià)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型，大大提升了教學(xué)的質(zhì)量和效率，根治了傳統(tǒng)教學(xué)中的頑疾和痛點(diǎn)，讓教學(xué)重新轉(zhuǎn)為以學(xué)生為中心的教和學(xué)，增強(qiáng)了學(xué)生的主動(dòng)性和能動(dòng)性。金工實(shí)訓(xùn)檢測(cè)評(píng)分系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了教學(xué)評(píng)價(jià)方式的變革，提升了高校實(shí)踐教學(xué)數(shù)字化教學(xué)、管理和服務(wù)水平，驅(qū)動(dòng)高校傳統(tǒng)實(shí)踐教學(xué)的現(xiàn)代化進(jìn)程和技能教育教學(xué)高質(zhì)量發(fā)展，為兄弟院校機(jī)械工程訓(xùn)練中心的建設(shè)與轉(zhuǎn)型提供了借鑒和參考。

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