基于柯氏評估模型的智慧實訓平臺使用效果評估

摘 要：針對實訓教學中的傳統實訓操作臺功能滯后，嚴重影響實訓效率等問題，設計出一種基于人工智能物聯網（AIoT）的智慧實訓平臺，實現實訓平臺可視化操作界面、即時互動評價機制及智能糾錯等功能，提升實訓培訓效率。為評價該平臺的使用效果，以動車組制動檢修實訓為例，采用柯氏評估法，對使用智慧實訓平臺實訓情況進行調查評估。結果表明，相比于傳統實訓平臺，學員對智慧實訓平臺各項功能的滿意度更高，且智慧實訓平臺可以提升實訓效能。

關鍵詞：實訓平臺;檢修培訓;AIoT;評估;柯氏評估法

中圖分類號：U239.5 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2024）30-0156-04

Abstract： In view of the problems that the traditional training console functions lag behind in practical training teaching， which seriously affects practical training efficiency， a smart training platform based on the Artificial Intelligence Internet of Things （AIoT） has been designed to realize a visual operation interface and instant interactive evaluation of the practical training platform. Mechanism and intelligent error correction and other functions to improve the efficiency of practical training. In order to evaluate the use effect of the platform， taking EMU braking maintenance training as an example， the Kirkpatrick Model was used to investigate and evaluate the practical training situation using the smart training platform. The results show that compared with traditional practical training platforms， students are more satisfied with various functions of the smart practical training platform， and the smart practical training platform can improve practical training efficiency.

Keywords： practical training platform; maintenance training; AIoT; evaluation; Kirkpatrick Model

近10年，我國建成了世界最大的高速鐵路網，全國鐵路營業里程由9.8萬km增加到15.9萬km[1]。鐵道車輛是鐵路運輸系統中的重要組成部分，對鐵路運輸安全順暢運營有著至關重要的作用。因此，提升檢修人員的工作效率與檢修水平，是確保鐵道車輛的安全運行必不可少的一環。以制動檢修實訓教學為例，學生使用實訓平臺進行模擬制動閥檢修作業。實訓平臺作為實操的重要工具，承載著工具收納、提供操作平臺等多項功能，是確保學生掌握制動裝置構造并且能進行良好維修的重要工具。

傳統實訓平臺存在諸多局限，如缺乏高效的零件管理機制，導致實訓環境中零件散亂無章，學生無法快速找到零件進行實訓，降低了學生實訓的有效性。還因實訓空間布局寬敞、桌位分散，而減弱教師對學生個體進度的關注度，限制即時反饋與指導的機會。同時，部分學生在專業知識與技能的基礎相對薄弱，在實際操作過程中技巧不夠熟練易引發錯誤操作，不僅可能對實訓設備造成損害，還隱藏著重大的安全隱患，威脅到學生的人身安全。

針對以上傳統實訓平臺存在的局限性，提出了一種基于人工智能物聯網（AIoT）的智慧實訓平臺。該平臺依托人工智能、數字孿生等技術，極大提升了實訓的互動性和實效性[2]。其通過搭載智能化工具收納管理系統，融合定制零件槽與先進壓感技術，實現實訓工具有序管理。并支持跨平臺互聯，促進學生間互動合作，搭載的先進評價系統則助力教師精準掌握學生實訓動態，實現個性化教學指導，全面提升實訓效率與成效。同時集成智能糾錯功能，可識別錯誤操作且在顯示屏實時提醒并展示正確流程，及時糾正錯誤，強化安全意識與知識技能掌握[3]。該智慧實訓平臺在實訓教育領域展現出顯著的革新優勢，與傳統實訓平臺形成鮮明對比。智慧實訓平臺效果圖如圖1所示。

1 評估過程

為反映智慧實訓平臺在職業實訓教學的使用效果，本文以動車組制動檢修實訓為例，運用了柯氏4級評估法進行評估。柯氏四級評估是一種用于評估培訓效果的方法[4]，它由國際著名學者威斯康辛大學教授唐納德·L·柯克帕特里克（Donald. L. Kirkpatrick）于1959年提出，這一模型將培訓效果的評估分為四個層次，包括學員反應、學習效果、行為改變、產生效果[5]。本文從學員反應、學習效果去評估智慧實訓平臺的效能，主要涵蓋學員對智慧實訓平臺功能的滿意度，學員在使用新舊平臺操作的知識、技能成績對比情況等方面去評估。通過問卷調查、設計對比實驗及技能考核等多種方式，采集滿意度、考核成績等相關數據并進行整理分析。同時遵循了客觀性原則、全面性原則，使評估結果客觀、公正、全面。

1.1 反應評估

反應評估旨在實訓后評估學員對智慧實訓平臺的滿意度，以分析智慧實訓平臺能否滿足學員的學習需求。

通過問卷調查收集100名同期學員分別對傳統實訓平臺和智慧實訓平臺在工具管理和學習輔助功能兩方面的滿意度評分（百分制），并進行對比分析，如圖2所示。

根據調查數據分析結果表明，在工具管理和學習輔助兩個方面智慧實訓平臺相較于傳統實訓平臺都有顯著的優勢。再次通過問卷調查收集100名同期學員對于智慧實訓平臺各個核心功能的滿意度，具體包括檢修零部件結構展示、可視化操作界面、線上即時互動與點評系統及智能糾錯等功能，調查結果如圖3所示。

結果顯示，學員對各個核心功能的滿意度均較高，其中智能糾錯與引導功能表的滿意度最高。由此可得，從學員的主觀視角出發，智慧實訓平臺相比傳統實訓平臺，智慧實訓平臺的功能實用性更高，能夠在確保提升培訓質量的同時有效提升學習體驗和效果，更充分地滿足學員的學習需求，不僅增強了學習效率，還激發了學員的學習主動性，可以有效提高實訓質量。

1.2 學習評估

學習評估是衡量學生的知識、態度和技能是否因使用了智慧實訓操作平臺而發生擴充、轉變和提升。其衡量方法應該依照實訓內容特點設計。柯克帕特里克建議，學習的測評可以使用筆試檢測知識和態度類的學習效果，技能類的學習效果檢測則需要用行為測評[6]。對學員使用實訓平臺后的理論知識掌握水平采用筆試的方式，對于專業技能知識，采用實操考核。

為了深入探究不同教學模式對高職實訓教學效果的影響，本研究通過選取同專業但未學習過相關知識的100名高職院校學員作為樣本量，將樣本隨機分為A、B兩組進行對比實驗。實驗組A與實驗組B，每組各50名學員。實驗組A采用智慧實訓平臺進行為期4個月的密集培訓，而實驗組B則沿用傳統的實訓平臺，培訓周期延長至6個月，旨在控制時間變量的同時，比較兩種教學方式的效果。

為了科學、全面地評估學員的學習成果，設計了3次綜合考核，這些考核內容兼顧理論知識筆試與實踐操作技能測試，旨在多維度衡量學員的學習情況[7]。通過對這3次考核的筆試與實操成績進行統計分析，結果直觀展示了A、B兩組學員在不同考核階段的表現差異，以此數據提供的結果進行對比分析，增強結論的可靠性和說服力。筆試考核情況如圖4所示，實操考核結果如圖5所示。

根據圖表數據分析所示，A組受訓者相較于B組，在培訓時間縮減了三分之一的前提下，其在整個培訓期間的筆試評估與實踐操作考核中，成績均持續展現出優越表現。智慧實訓平臺能使學員實訓效率顯著提升，源于其核心功能：智能糾錯與引導功能。特別是對于基礎較為薄弱的學生[8]，通過個性化的指導輔助，有效促進學員順利完成實訓任務。相比傳統實訓模式，該平臺以更低的學習門檻和更為直觀的操作界面，極大簡化了學習路徑，從而深刻地激發了學員的積極性和參與熱情。

從教育者的視角審視，智慧實訓平臺同樣展現出了不可小覷的優勢。糾錯評價系統的集成，不僅使教師能夠精準掌握每位學員的學習動態，還為教學策略的優化與調整提供了數據支持，極大地促進了教學效能的提升。在知識拓展層面，平臺實現了與課程內容的無縫對接，內置豐富多樣的教育資源，為學生拓寬知識視野、深化理論理解創造了條件，進一步強化了學習的廣度與深度;在技能提升方面，智慧實訓平臺通過高度模擬實際工作場景，大幅增強了實訓的實效性，還確保了學生能夠牢固掌握專業知識與技能，為快速適應未來實際工作場景奠定了堅實基礎[9]。

2 智慧實訓平臺功能介紹

智慧實訓平臺在當代實訓教育領域中，以其創新特性，引領了一場深刻的教育模式變革，與沿襲已久的傳統實訓平臺形成了強烈而鮮明的對比。該平臺依托人工智能、數字孿生等技術，極大提升了實訓的互動性和實效性。

平臺的智能化工具收納管理系統是一大亮點，它基于RFID的實訓工具管理研究。以空氣制動閥為例，對拆裝閥的實訓工具植入感應線圈和芯片作為從設備，并將對應工具的信息寫入芯片中，在實訓工作臺中設置實訓工具的固定存放點，并在實訓工具存放點安裝RFID閱讀器作為主設備，實現系統自動識別、采集、記錄和跟蹤實訓工具，確保實訓環境的整潔與秩序，并優化資源配置。

平臺運用現代化信息技術和系統設備，不僅應用于實訓教學，更可以應用于實訓考核，兩種模式多功能使用，任意切換，系統多角度拍攝與多維度聯動，可隨時記錄學生實訓教學、實訓考核操作完整過程，更加高效智能。為教師提供了詳實的數據支持。教師可以根據這些精準的數據分析結果，實施個性化的教學指導策略，針對不同學生的學習特點和需求，制定差異化教學計劃，從而最大化地提升每個學生的實訓效果和整體學習成效。課前和課后學生可在平臺上進行自主實訓學習，提前預習實訓課程內容，有效提高實訓操作安全性;課堂實訓教學資源存檔，課后復習積累，共享教學資源，大力提高實訓教學、實訓考核操作質量，加快推進信息化教育變革。

針對基礎薄弱學生在學習制動閥拆裝過程中易出現的拆裝順序錯誤的問題，平臺搭載一種基于支持向量機的自動糾錯方法。由于制動閥內部結構復雜、零部件繁多，利用企業制動閥規范拆裝流程數據訓練目標函數，訓練得到的錯誤信息向量集被傳送到系統執行糾正模塊中，在集成化模塊中按照錯誤信息設計相應的修正方案，這一機制能夠實時監測學生的操作行為，一旦發現錯誤立即識別并作出響應，不僅在高清顯示屏上即時展示正確的操作流程，還會提供相關的教學視頻作為輔助材料，幫助學生快速糾正錯誤，加深對安全規范和專業技能的理解與掌握。從而實現拆裝過程中自動糾錯與引導。這種即時反饋機制大大提高了學習效率，同時也強化了實訓的安全性。

智慧實訓平臺實現了跨平臺的無縫互聯，打破了時間和空間的限制，促進了學生之間的有效互動與合作。學生們可以通過平臺進行小組討論、協作完成項目，這種互動不僅增強了團隊合作能力，也激發了學習的積極性和創造力。

綜上所述，新型智慧實訓平臺以其全面的革新優勢，正逐步重塑實訓教育的未來，開啟了一個更加高效、互動且個性化的學習新時代。

3 結束語

本文對智慧實訓平臺的使用效果進行了廣泛的問卷調查與統計分析，通過柯氏評估法，得出了相比于傳統實訓平臺，學生對智慧實訓平臺的各項功能滿意度更高，在更短的培訓時間內，使用智慧實訓平臺進行培訓的學員成績整體優于傳統實訓培訓的學員。總體表現為使用智慧實訓平臺能夠縮短培訓周期，提高學員的實訓質量[10]，進一步提升實訓效能。智慧實訓平臺以其創新的教學模式為教育質量和學習成效的雙重提升開辟了新路徑，解決了實訓教學現有的問題。

參考文獻：

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[10] 種磊.城際動車組高級修成本管理研究[J].現代城市軌道交通，2024（2）：75-79.

基金項目：2022年度市級高等教育教學質量工程項目（pdjh2023b0952）

第一作者簡介：袁泉（1979-），男，副教授。研究方向為鐵道車輛制動、車輛空調。