質量管理工程綜合實驗的創新性教育改革探索

張正勇 沙敏 李大芳 金燦燦 劉軍

摘? ?要： 本文從學術研究、課程模塊融合驅動的創新實驗項目研發，實驗預習、實施、總結階段的學生創新性實驗能力培養，以及基于學生滿意和多指標專業論證的創新實驗項目動態調整評估規范等方面展開了較系統的研究討論，提出了綜合實驗創新性教育改革與探索的實施路徑，為卓越質量人才培養提供參考。

關鍵詞： 質量管理工程? ?實驗改革? ?創新項目? ?專業建設

質量管理工程專業作為一個新興專業，旨在培養順應社會主義市場經濟高質量發展需要，服務國家“質量強國戰略”“中國制造2025”等重大戰略需求，系統掌握經濟、管理與工程相關理論、方法與技術，能夠靈活運用質量管理理論、質量工程基本工具、質量計量檢測技術、質量統計與分析方法、試驗設計等知識與技能，能夠勝任企事業單位或政府職能部門中質量設計、監督管理、標準化與認證、檢驗檢測等相關工作崗位要求的復合應用型人才[1]（70-71）[2]（1-6）[3]（157-158）。經過近年來專業師生的共同努力，我校質量管理工程專業日前入選校級品牌專業培育項目，為持續培養高質量人才奠定了堅實基礎。高水平質量人才培養涉及師資隊伍建設、課程資源開發、實驗實踐訓練等多個方面，其中實驗環節的重要性不言而喻，通過實驗課程的高效組織與實際訓練可以有效強化學生對理論課程體系的核心知識、方法的理解，鍛煉學生的基本實驗技能及動手能力，培養學生運用專業知識解決實際問題的能力。

綜合實驗訓練作為獨立的實驗課程，與一般的課程內實驗訓練又有所不同，按照實驗訓練層次可分為基礎技能訓練、專項綜合技能訓練、創新創業訓練，綜合實驗訓練更加強調學生綜合能力、創新能力的訓練[4]（212-213）。在教育實踐中，美國教育學家布魯姆將教學目標分為6個層級，分別是記憶、理解、運用、分析、評價和創造，與之對應的學生能力的培養常常被分為單項能力、綜合運用能力及創新能力，可見教育的最高層級要求是創新創造[5]（131-134）。在實驗教學實踐中，按照實驗項目實施的一般要求可細分為演示性、操作性、驗證性、設計性和綜合性實驗，不同類型的實驗項目對學生的動手能力、思辨能力、創新能力的培養側重點不一。隨著社會現實問題日益復雜化、多元化，高等教育人才培養模式的持續優化，以及人才創新能力的培養愈發重要，我們需要在傳統實驗教學培養學生操作技能的基礎上，更加注重探索培養學生的科學研究技能，在設計性、綜合性的實驗訓練中錘煉學生觀察現象與發現問題、做出實驗假設與推理分析、開展測試與數據處理、系統總結與合理評估的能力。以下將結合實驗教學實踐，從創新實驗項目研發、學生創新性實驗能力培養及評估規范與動態調整機制建立等方面展開進一步的討論。

一、創新實驗項目研發策略

質量管理工程綜合實驗作為質量管理工程專業學生的必修實驗課程，課程設置的目的在于通過該課程系統的實驗訓練，培養學生基本的實驗技能，鞏固和加深學生本科學習期間所學的專業理論知識，使他們能夠運用相關專業知識進行問題分析并解決若干常見的問題，培養他們嚴謹務實、細致認真、精益求精的科學精神。在實踐過程中，該課程專門配備了質量管理工程應用系統，集成了自動控制技術、視頻測量技術、射頻識別物流技術、計算機語言編程組態監控、人工智能、信息管理技術及生產過程管理等多項先進技術，實現了物料安裝搬運、自動傳輸、立體倉儲、質量檢測、數控加工、拆卸分揀、零件安裝、質量控制等多項功能。通過實驗訓練，學生能夠切身感受生產過程的多個關鍵環節和質量鏈流向，學會觀察與基本工序操作、實驗記錄與質量數據分析等多項技能。在此基礎上，研發設置合適的創新性實驗項目，將有利于培養基礎扎實、開拓創新的新時代質量人。

1.學術研究引領的創新實驗項目研發

學術研究的本質是創新，以學術研究引領、反哺實驗教學有利于培養創新人才。近年來，我院教師先后承擔和完成了國家級、省部級和國際合作等各類研究項目70余項，學生完成的挑戰杯、大學生創新創業等各類競賽項目100余項，積累了豐富的研發資源，涵蓋操作方法改進、工序流程優化、實驗數據挖掘、實驗本體集成、模擬仿真等多個方面。以質量檢測模塊為例，常規測試主要是獲知樣品的幾何量信息，如長度尺寸、角度、形狀等，進而結合質量統計控制分析開展質量判別等工作。進一步研究發現該常規分析存在測試數據維度單一、分析方法靈敏度有限等問題，針對上述實驗瓶頸開展創新設計，測試維度方面增加光譜、色譜、質譜等化學譜圖測試方法研發，洞悉樣品組分、含量信息;分析評價方法方面增加支持向量機、人工神經網絡等智能學習算法研發，構建高效、智能、快速的質量判別新方法。

2.課程模塊融合的創新實驗項目研發

質量管理工程專業課程主要包括質量經濟管理課程模塊、質量計量檢測課程模塊、質量數據統計分析軟件課程模塊、質量標準化與認證認可課程模塊，通過模塊化培養有利于學生系統地建立各專業課程群內的基礎理論、知識和技能體系，課程模塊間本質存在內在的學術交聯，以實驗系統故障排查、生產流程質量預警等案例為切入點，培養學生以科學問題為導向的融合聯通專業內部的多課程體系交叉分析能力，鍛煉學生質量工程應用系統功能流程圖的正確設計（質量管理學、質量工程學、系統工程）、實驗設備及材料的正確選擇（儀器分析概論、質量成本管理、質量經濟學）、實驗手段的正確運用（質量檢驗原理、測試技術基礎、試驗設計）、實驗圖表的繪制與實驗結果的準確解析（質量統計學、質量軟件）等綜合實驗實施與評估能力。

二、學生創新性實驗能力培養

創新實驗項目的研發是培養學生創新實驗能力的基礎，學生創新素質的全面培養必然貫穿于綜合實驗的全過程，涵蓋實驗的預習階段、實施階段及總結階段。

1.實驗預習階段的學生創新性實驗能力培養

實驗預習階段的一般目的在于讓學生通過閱讀實驗教程及相關參考資料初步了解實驗類型、基本原理、項目內容、實驗步驟、處理方法及注意事項等實驗要素。創新性實驗能力的要求在此基礎上有所提升，包括文獻調研與總結分析、試驗設計與仿真模擬等[6]（56-64）。針對實驗任務，學生需要自行收集相關圖書、期刊、專利、報告等文獻資料，查閱中外文期刊數據庫，以及能夠初步利用文獻計量學手段統計分析相關研究脈絡與發展趨勢，能夠根據實驗特點開展試驗設計，模擬預測實驗過程與結果，深刻理解實驗關鍵環節，提煉實驗優化改進預案。

2.實驗實施階段的學生創新性實驗能力培養

實驗實施階段的一般流程是學生按照實驗教程，遵照教師講解，開展實驗操作，觀察實驗現象，記錄實驗數據。創新性實驗能力的要求在此基礎上有所提升，包括實驗操作的規范性執行、實驗結果的有效性評價、實驗偏差的及時判別、實驗故障的準確排查、實驗方案的現場改進、實驗結果與試驗設計預期不一致時的現場分析等。這種高要求的創新性研究訓練對于本科階段獨立的學生個體而言壓力較大，因此在實際實踐過程中常采用3人—6人的研究小組形式，不僅小組內同學間團結協作、集思廣益、共同進步，還能夠實現各小組間的有序競爭[7]（136-137）。

3.實驗總結階段的學生創新性實驗能力培養

實驗總結階段的重要輸出是實驗報告，一般要求學生能夠根據實驗訓練完成實驗目的、原理、內容、操作步驟、設備、結果分析、結論及思考題的合理總結、作答。創新性實驗能力的要求在此基礎上有所提升，包括實驗結果的準確描述與合理解釋、實驗圖表的清晰繪制、實驗創新與改進的有效凝練、參考文獻的標準化標注等，涉及深層次專業知識的靈活應用，數據處理軟件、繪圖軟件、文獻管理軟件等工具的合理使用，有利于塑造學生嚴謹務實、創新卓越的科學精神。

三、實驗項目評估規范

綜合實驗訓練的本質目的是培養適應時代需求的高素質人才，實踐過程中需要根據實際情況不斷調整優化實驗項目，因此，有必要建立合理的實驗項目評估規范與動態調整機制，為實驗項目的準入、改進、退出提供科學依據。

1.基于學生滿意的創新性實驗項目評估規范

學生作為綜合實驗的受眾，掌握技能、錘煉意識、洞悉高深知識是求學的初心，創新性實驗的實施能有效強化學生的創新性實驗能力，創新性實驗項目涉及研發、試點、設置、調整、完善、標準化、退出等多個環節，因此，建立適當的評估反饋機制和指標評價體系對于創新性實驗項目的實施與合理調整具有重要的指導意義。學生作為實驗培養的“顧客”，對實驗有著最直觀的認知，引入學生實驗滿意度調研，可以有效獲悉學生的實驗接受度和能力提升水平，成為評估實驗教學效果、服務學生成才的重要參考[8]（138-139）。當學生進入工作崗位后或進一步求學深造時，創新性實驗能力影響著學生的職業發展和學術水平，持續的滿意度追蹤調研與評估，建立長效反饋機制將為綜合實驗的持續優化提供依據。與此同時，針對企事業用人單位的滿意度調研可做進一步拓展評估，為綜合實驗創新性教育改革與探索提供需求側指引。

2.基于專業論證的創新性實驗項目評估規范

創新性實驗項目評估還需要開展科學、充分的專業評估，涉及指標包括實驗項目的科學性與前瞻性、教學組織和管理的難易度、實驗操作的復雜性、實驗創新的挑戰度、實驗耗時、實驗材料成本、實驗設備可調性、實驗安全等級等。在創新實驗項目選擇方面，建立待選項目清單制，入選基本要求包括研究成果發表于國內外權威學術期刊，再經由專家評估、調研論證，而后開展教學試點，充分考核測評實驗組和對照組學生的實驗報告，完成教學效果評估報告。設定適度的綜合實驗項目數，保障核心實驗知識點的教學工作，逐步淘汰已不適應現代教學要求的實驗項目或者采取網絡教學演示的方式減少操作性、驗證性實驗項目的課時，逐步提高設計性、綜合性實驗項目的比重。

質量管理工程綜合實驗是培養高水平、有創造性、質量人才的重要支撐，通過綜合實驗訓練能夠有效提高學生對理論課程體系的認知水平，實踐鍛煉學生發現問題、現場分析與解決問題的能力。為適應新時代對質量創新人才的迫切需求，開展綜合實驗創新性教育改革與探索，本文嘗試從創新實驗項目研發、實驗各階段學生創新性實驗能力培養，以及基于學生滿意和專業論證的實驗項目動態調整評估規范等方面較系統地總結分析了實施路徑，為綜合實驗的改革、優化提供了參考。

參考文獻：

[1]張正勇，袁亞雯，趙勤，高陳璐，沙敏.服務多元需求的高校特色一流專業建設研究[J].當代教育實踐與教學研究，2018（3）.

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[3]曲澤靜，劉晨.質量管理工程新專業建設探索[J].產業與科技論壇，2016，15（10）.

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[7]張正勇.論研究學習小組在大學生成才轉型教育中的實踐意義[J].文教資料，2016（19）.

[8]石小晶，張杰，孫倩，張慶民，張正勇.專業滿意度視角下的一流專業建設分析[J].文教資料，2017（18）.

基金項目：南京財經大學教學改革課題“《質量管理工程綜合實驗》課程實驗教學模式改革的探索與實踐”資助項目（JGY19070）。