線上線下多元融合實驗教學模式與效果評價研究

吳立榮 程衛民 于巖斌

（[1]山東科技大學礦業工程國家級實驗教學示范中心 山東·青島 266590；[2]山東科技大學礦業與安全工程學院 山東·青島 266590）

1 緒論

工程教育是我國高等教育的主要組成部分，2003年我國開始試行工程教育認證，并于2016年6月正式加入國際工程教育認證組織——華盛頓協議，確定了以學生能力成長為宗旨的工程教育目標，明晰了12項工程專業教育畢業達成指標。實驗與實踐教學是工程教育中不可或缺的重要教育教學環節，科學有效地實施實驗教學是保障工程專業人才培養畢業達成的一項關鍵任務。

實驗教學是工科院校的重要教學環節，不僅有利于促進課堂理論學習效果，而且在培養學生表達溝通、團隊合作、組織協調、實踐操作和創新能力方面具有重要的作用，有利于發展素質教育，提升學生綜合素質。

目前實驗教學中存在以下問題：（1）實驗條件欠缺，為演示性實驗或實驗設備種類缺乏。實驗教學常常走過場、效率低，嚴重影響教學質量的提高。（2）實驗設備數量不足，不能使每個學生有效參與到實驗中去。（3）多為基礎性實驗，創新性和綜合性實驗缺乏。（4）實驗教學效果缺乏有效的評價體系，不能如實掌握學生的掌握情況。（5）實驗手段單一，缺乏與現代技術的結合，如虛擬實驗平臺的建設。

對于高校實驗教學的研究，呂念玲等探索出一套實驗教學過程管理系統方法。李磊等以工程能力培養為目標，以學生志趣為中心，將行業需求導向融入到教學實施過程中，充分發揮在線教學平臺和課程管理的作用，實現課程內容的快速更新和迭代。吳淮等提出了“以賽促學”的實驗教學模式探索與設計。葉紅等設計了“虛擬仿真實驗”鑲嵌在實驗室實驗教學中，組成了“線上線下”相結合的實驗教學模式，卞勇華，周曉濤，吳峰，魏薇等研究了微課、翻轉課堂在實驗教學的教學模式。孟昭霞，夏晉等研究了基于實驗教學創新型人才培養模式。楊選瑾，高東鋒，魏薇等研究了實驗教學與信息化技術的融合。

目前對于實驗教學的研究主要集中在實驗教學過程管理模式探索，信息化技術如虛擬實驗平臺的運用，以及翻轉課堂的融入，以提高實驗教學的效果。

為了使學生主動掌握、能夠掌握實驗課程的知識并具備相應的能力，有必要充分運用現代技術和先進的教學方法，從教師、學生、設備、教學方法、評價管理等方面出發，多角度、多環節構建一套多元融合的實驗教學創新模式，用于實踐教學，并建立實驗教學效果評價體系，及時發現存在的問題，動態管理，不斷更新改進。

2 實驗教學創新模式——“導、學、講、結、踐、核、新”

本文提出線上線下結合多元融合實驗教學方法體系——“導、學、講、結、踐、核、新”，從導（教師講解+線上學習資料），學（線下小實驗），講（PPT匯報），結（教師總結），踐（實驗環節、實驗模型/模擬、競賽環節、學研結合），核（考核、獎懲措施）和新（反饋、更新）等七個方面開展系統、全面的研究，見圖1，并在流體力學、壓力容器等實驗教學中進行了應用。

圖1 線上線下結合多元融合實驗教學方法體系

3 實驗教學效果評價

對某實驗課運用模糊綜合評判法評價實驗教學模式的效果。

第一步：普通因素集確定。

采用特爾斐法確定普通因素集U為：此時，U={理論知識的掌握（u1），綜合實驗能力的培養（u2）}，u2={實驗操作能力（u21），自我學習能力（u22），創新能力（u23），表達能力（u24），團隊合作精神（u25）}；

第二步：權重集確定。

利用特爾斐法對每種一級指標因素Ui（i=1，2），賦予一個相應的權重ai（i=1，2），構成權重集A1=（a1，a2）且 ，ai≥0（i=1，2），此時 A1=（0.32，0.68）；同理，二級指標權重集 A2i=（0.35，0.16，0.21，0.13，0.15）（i=1，2 …，5）。

第三步：評價集確定。

選擇與所研究對象相適應的評價集合V={v1，v2，…，vm}，其中元素Vj（j=1，2，…，m）分別代表各種可能的評價結果：評價集 V={非常好（v1），較好（v2），一般（v3），較差（v4），非常差（v5）}；

第四步：模糊綜合評價。

（1）二級指標單因素評價。

①對二級指標進行單因素評價，對一級指標“影響綜合實驗能力培養”的二級指標開展評價，利用特爾斐法確定評價集元素Vj（j=1，2，…，5）的隸屬程度rij，形成單因素模糊評價集Ri=（ri1，ri2，…，rim）（i=1，2，…，5）及單因素評價矩陣 R：

②二級指標綜合評價集可由模糊變換R1與因素權重集A2i（i=1，2…，5）相乘得到：

（2）一級指標單因素評價。

①對一級指標的各因素進行評價，利用特爾斐法確定評價集元素Vj（j=1，2，…，5）的隸屬程度rij，形成單因素模糊評價集 Ri=（ri1，ri2，…，rim）（i=1，2，…，5）及單因素評價矩陣 R：

②將模糊變換R與因素權重集A1相乘得到二級指標綜合評價集：

（3）將綜合評價集的評價指標進行歸一化，并作為評價結果。

由以上模糊綜合評價指標可知，34%的人認為該實驗教學模式效果是非常好的，36%的人認為該實驗教學模式效果是很好的，23%的人認為該實驗教學模式效果是一般，4%的人認為該實驗教學模式效果是較差，3%的人認為該實驗教學模式效果是非常差。

4 分析

在“導、學、講、結、踐、核、新”實驗教學模式中，學生通過“導”環節教師講解和泛雅平臺內容進行理論知識的學習，通過“學、講、結、踐”環節實現對理論知識的鞏固。通過“學、踐”環節的小實驗和實驗室實驗，實現學生實驗操作能力的培養。通過“講、踐”環節的PPT制作，實驗模型制作/實驗模擬、知識競賽和學研結合環節實現學生創新能力、自我學習能力和團結合作能力的培養。通過“講、踐”環節的PPT匯報和競賽活動環節實現學生表達能力的培養。通過“核”環節實現教學過程的有效開展。

通過對實驗教學模式實驗效果進行模糊綜合評判可知，34%的人認為教學效果是非常好的，36%的人認為教學效果是很好的，可見，該實驗教學模式通過線上環節和線下環節從各個角度對學生的知識和能力進行了有效的學習和培養。

5 結論

（1）從線上環節、線下環節出發，提出了多元融合的實驗教學創新模式——“導、學、講、結、踐、核、新”。

（2）運用模糊綜合評判法，從知識和能力兩個方面出發，對實驗教學模式的教學效果進行了評價，分析了存在的問題，有利于不斷改進、更新，提高實驗教學效果。