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    實(shí)驗(yàn)報(bào)告結(jié)構(gòu)化評(píng)閱探索與研究

    2017-01-09 05:35:12朱燕紅史美萍謝海斌
    實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理 2016年12期
    關(guān)鍵詞:實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)教學(xué)模塊

    朱燕紅, 戴 斌, 史美萍, 謝海斌

    (國防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 機(jī)電工程與自動(dòng)化學(xué)院, 湖南 長沙 410073)

    實(shí)驗(yàn)報(bào)告結(jié)構(gòu)化評(píng)閱探索與研究

    朱燕紅, 戴 斌, 史美萍, 謝海斌

    (國防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 機(jī)電工程與自動(dòng)化學(xué)院, 湖南 長沙 410073)

    實(shí)驗(yàn)報(bào)告是實(shí)驗(yàn)過程的總結(jié)與提升,也是實(shí)驗(yàn)的一個(gè)重要環(huán)節(jié),但其重要性往往被忽略。該文分析了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)報(bào)告評(píng)閱方式存在的主要問題,針對(duì)性地提出3種解決措施:實(shí)驗(yàn)報(bào)告過程監(jiān)控、報(bào)告評(píng)閱結(jié)構(gòu)化建模和統(tǒng)計(jì)學(xué)數(shù)據(jù)分析,并結(jié)合國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)機(jī)電工程與自動(dòng)化學(xué)院控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),對(duì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告結(jié)構(gòu)化評(píng)閱進(jìn)行積極的探索與研究。

    實(shí)驗(yàn)報(bào)告;結(jié)構(gòu)化評(píng)閱; 過程監(jiān)控;結(jié)構(gòu)化建模

    實(shí)驗(yàn)教學(xué)在工科類高等教育中占有重要地位,各種教學(xué)改革措施隨著創(chuàng)新實(shí)踐教學(xué)改革的呼聲紛紛涌現(xiàn)[1-3],從實(shí)驗(yàn)中心硬件、軟件的改善到各種教學(xué)體系的探索,取得了豐碩的成果[4]。而實(shí)驗(yàn)報(bào)告環(huán)節(jié)作為實(shí)驗(yàn)過程的總結(jié)提升環(huán)節(jié),其重要性卻常被忽略。實(shí)驗(yàn)報(bào)告對(duì)實(shí)驗(yàn)的全過程進(jìn)行分析和總結(jié),有助于學(xué)生更牢固地掌握實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹⒃?更有助于提高學(xué)生的分析能力和文字表述能力,為科研論文打下基礎(chǔ)[5-7]。如何科學(xué)合理地設(shè)計(jì)好實(shí)驗(yàn)報(bào)告環(huán)節(jié),以達(dá)到實(shí)驗(yàn)教學(xué)目的,在實(shí)踐教學(xué)過程中應(yīng)當(dāng)予以重視并積極探索。

    1 傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)報(bào)告評(píng)閱存在的問題分析

    以國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)機(jī)電工程與自動(dòng)化學(xué)院控制系統(tǒng)綜合實(shí)踐公共實(shí)驗(yàn)為例,通過對(duì)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中實(shí)驗(yàn)報(bào)告評(píng)閱存在的問題分析,探索大型公共實(shí)驗(yàn)中實(shí)驗(yàn)報(bào)告環(huán)節(jié)的教學(xué)改革措施??刂葡到y(tǒng)綜合實(shí)踐公共實(shí)驗(yàn)是控制類研究生的必修基礎(chǔ)實(shí)踐課程,該課程遞進(jìn)式的設(shè)置有4個(gè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn),旨在讓控制類研究生加深對(duì)學(xué)科分析、設(shè)計(jì)方法的理解,提高研究生在控制系統(tǒng)分析、設(shè)計(jì)、仿真與調(diào)試的理論與實(shí)踐水平。2009年至2016年春,培養(yǎng)人數(shù)穩(wěn)定在70~90人,一般分為10個(gè)班次展開實(shí)驗(yàn),是典型的中大型公共基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)。

    傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)流程一般為:教師課前板書講述實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡染唧w內(nèi)容、學(xué)生動(dòng)手完成實(shí)驗(yàn)、教師驗(yàn)收、課后撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告、教師集中紙質(zhì)報(bào)告批閱、發(fā)放實(shí)驗(yàn)報(bào)告。就實(shí)驗(yàn)報(bào)告評(píng)閱而言,這樣的流程存在以下問題:

    (1) 教師評(píng)閱實(shí)驗(yàn)報(bào)告與實(shí)驗(yàn)過程分離,全憑印象不可能記住學(xué)生的實(shí)驗(yàn)特征,尤其對(duì)于大型公共實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)班級(jí)人數(shù)多,教師很難細(xì)致批改,導(dǎo)致一些有特殊意義的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和方法被掩蓋。

    (2) 實(shí)驗(yàn)報(bào)告評(píng)閱主觀性強(qiáng),隨機(jī)性強(qiáng)。在大型公共實(shí)驗(yàn)中,教師通常面對(duì)多達(dá)幾百份實(shí)驗(yàn)報(bào)告,每份報(bào)告只能停留約1 min時(shí)間,不能仔細(xì)斟酌,只能憑整體印象給分,導(dǎo)致成績?cè)u(píng)定不客觀,且基本只能利用零碎的時(shí)間,受情緒、學(xué)生偏愛等主觀因素的影響,不能前后連貫形成穩(wěn)定的評(píng)閱風(fēng)格,導(dǎo)致評(píng)閱過程不公平。

    (3) 缺少數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析。傳統(tǒng)流程里評(píng)閱完后發(fā)給學(xué)生,年復(fù)一年流于形式,缺少對(duì)實(shí)驗(yàn)成績的細(xì)致分析,沒有總結(jié)提升,沒有起到對(duì)教學(xué)的促進(jìn)作用。

    針對(duì)傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)流程中實(shí)驗(yàn)報(bào)告環(huán)節(jié)存在的問題,摸索出一套行之有效的解決途徑,主要包括3個(gè)方面:

    (1) 實(shí)驗(yàn)報(bào)告過程監(jiān)控。動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行實(shí)驗(yàn)過程存儲(chǔ)和選擇回放,實(shí)驗(yàn)報(bào)告與實(shí)驗(yàn)過程有機(jī)聯(lián)動(dòng)。

    (2) 實(shí)驗(yàn)報(bào)告評(píng)閱結(jié)構(gòu)化建模。構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)驗(yàn)報(bào)告評(píng)閱模型,細(xì)化評(píng)分因素,盡量減少主觀性和隨機(jī)性帶來的不良影響。

    (3) 采用SPSS或者Excel軟件進(jìn)行深入的統(tǒng)計(jì)學(xué)數(shù)據(jù)分析,有效地發(fā)揮實(shí)驗(yàn)報(bào)告對(duì)教學(xué)的促進(jìn)作用。

    經(jīng)過實(shí)踐證明,這一方法準(zhǔn)確、有效地解決傳統(tǒng)流程中存在的3個(gè)問題,取得了良好的實(shí)踐效果。

    2 構(gòu)建動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)庫 實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)報(bào)告過程監(jiān)控

    國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)控制科學(xué)與工程研究生綜合實(shí)驗(yàn)中心在“十一五”和“十二五”期間已經(jīng)建成比較完善的軟、硬件環(huán)境,尤其是軟環(huán)境在信息化建設(shè)上一直進(jìn)行積極的探索,建設(shè)了基于FTP的服務(wù)器數(shù)據(jù)傳輸存儲(chǔ)體系,這一點(diǎn)也為在中心開設(shè)實(shí)驗(yàn)課程的實(shí)驗(yàn)報(bào)告過程監(jiān)控提供了條件。

    為了方便實(shí)驗(yàn)過程的數(shù)據(jù)傳輸和存儲(chǔ),實(shí)驗(yàn)中心建設(shè)了基于專用服務(wù)器的數(shù)據(jù)傳輸存儲(chǔ)系統(tǒng),通過局域網(wǎng)與實(shí)驗(yàn)室其他工作電腦相連,在局域網(wǎng)上安裝文件傳輸軟件來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、傳輸和下載,文件通過構(gòu)建客戶機(jī)/服務(wù)器系統(tǒng)進(jìn)行傳輸,保證了數(shù)據(jù)傳輸和存儲(chǔ)的安全性,輕松實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的熱備份[8]。

    基于FTP在服務(wù)器端為需要監(jiān)控的實(shí)驗(yàn)課程建立一個(gè)存儲(chǔ)路徑,以課程名字命名構(gòu)建一個(gè)專屬的動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)庫,學(xué)生在實(shí)驗(yàn)終端以自己的組別信息建立個(gè)人文件夾并發(fā)送到實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)庫??梢栽趯?shí)驗(yàn)過程中隨時(shí)把各個(gè)階段性實(shí)驗(yàn)結(jié)果的數(shù)據(jù)發(fā)送到實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)庫,教師在服務(wù)器端及時(shí)維護(hù)和整理學(xué)生上傳的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),保證實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)庫的及時(shí)動(dòng)態(tài)更新,并在評(píng)閱實(shí)驗(yàn)報(bào)告時(shí)根據(jù)需要選擇性回放。此外,實(shí)驗(yàn)中心基于局域網(wǎng)構(gòu)建了電子教室,教員可以在教師端監(jiān)控學(xué)生實(shí)驗(yàn)過程,及時(shí)發(fā)現(xiàn)學(xué)生實(shí)驗(yàn)過程中的錯(cuò)誤,并督促學(xué)生及時(shí)把階段性實(shí)驗(yàn)成果發(fā)送到指定的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)庫。

    學(xué)生一般在實(shí)驗(yàn)全部結(jié)束后才寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告,等實(shí)驗(yàn)報(bào)告收齊后再交給教師統(tǒng)一評(píng)閱。這一過程需要較長的周期,教師很難記得每份報(bào)告的實(shí)驗(yàn)過程,而忽略一些需要特別關(guān)注的實(shí)驗(yàn)報(bào)告。通過過程監(jiān)控的途徑,教師可以在動(dòng)態(tài)的數(shù)據(jù)庫中備注信息,并在評(píng)閱過程中根據(jù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告的提示隨時(shí)回放,有效地解決了實(shí)驗(yàn)過程和報(bào)告評(píng)閱間脫節(jié)的問題。

    3 建立細(xì)化模型 進(jìn)行實(shí)驗(yàn)報(bào)告結(jié)構(gòu)化評(píng)閱

    通過對(duì)各大高校實(shí)驗(yàn)課程的統(tǒng)計(jì)分析,大致把實(shí)驗(yàn)分為幾種類型:基本技能型、設(shè)計(jì)型、驗(yàn)證型、演示型、綜合型,根據(jù)實(shí)驗(yàn)類型不一,實(shí)驗(yàn)報(bào)告的模塊結(jié)構(gòu)也各不相同[9-10]。如基本技能型主要使學(xué)生掌握某種常用設(shè)備的使用方法,實(shí)驗(yàn)報(bào)告中應(yīng)體現(xiàn)具體操作步驟;驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)報(bào)告應(yīng)包括儀器設(shè)備介紹和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄、處理及結(jié)果。

    3.1 模塊劃分及基于模塊獨(dú)立評(píng)分

    高等教育的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中一般以設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)為主,以控制系統(tǒng)綜合實(shí)踐公共實(shí)驗(yàn)為例,進(jìn)行模塊劃分。本課程遞進(jìn)式地設(shè)置4個(gè)獨(dú)立實(shí)驗(yàn),即基于Simulink的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)建模與仿真(實(shí)驗(yàn)1)、多功能信號(hào)發(fā)生器的快速原型設(shè)計(jì)(實(shí)驗(yàn)2)、步進(jìn)電機(jī)開環(huán)控制系統(tǒng)快速原型設(shè)計(jì)(實(shí)驗(yàn)3)和步進(jìn)電機(jī)閉環(huán)控制系統(tǒng)快速原型設(shè)計(jì)(實(shí)驗(yàn)4)。實(shí)驗(yàn)1和實(shí)驗(yàn)2主要基于Simulink進(jìn)行仿真設(shè)計(jì);實(shí)驗(yàn)3和實(shí)驗(yàn)4結(jié)合dSPACE和Control Desk進(jìn)行快速原型設(shè)計(jì),都屬于設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)報(bào)告劃分的模塊包括設(shè)計(jì)思想、模型截圖和介紹、設(shè)計(jì)過程中遇到的問題與處理方式、實(shí)驗(yàn)過程的體會(huì)與建議。

    根據(jù)以上模塊,分別獨(dú)立地給出模塊成績,這樣看似增大工作量,實(shí)則不然。評(píng)閱教師對(duì)每個(gè)模塊都相當(dāng)熟悉,針對(duì)模塊給分基本不需要考慮時(shí)間,也不會(huì)因?yàn)槭艿礁蓴_打斷思路導(dǎo)致需要重新查看前面的整篇報(bào)告,節(jié)省了各種糾結(jié)和反復(fù)的時(shí)間,同時(shí)減少評(píng)閱教師腦力消耗,提高了整體效率。

    3.2 綜合成績?cè)u(píng)定

    基于各個(gè)模塊的獨(dú)立評(píng)分表格,評(píng)閱教員需要根據(jù)實(shí)驗(yàn)的具體情況合理設(shè)計(jì)權(quán)重、加權(quán)計(jì)算綜合成績,并根據(jù)加權(quán)成績劃分實(shí)驗(yàn)報(bào)告等級(jí),上報(bào)至課程體系上一級(jí)。

    合理設(shè)計(jì)權(quán)重:根據(jù)每個(gè)實(shí)驗(yàn)的難度和重要性設(shè)計(jì)權(quán)重、根據(jù)實(shí)驗(yàn)中每個(gè)具體模塊的難度和重要性設(shè)計(jì)權(quán)重。控制系統(tǒng)綜合實(shí)踐公共模塊的4個(gè)實(shí)驗(yàn)存在遞進(jìn)關(guān)系,實(shí)驗(yàn)3和實(shí)驗(yàn)4難度較大,占的權(quán)重應(yīng)大于實(shí)驗(yàn)1和實(shí)驗(yàn)2,實(shí)驗(yàn)中的各個(gè)模塊重要性在同一平面,因此這份評(píng)閱結(jié)果中設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)一和實(shí)驗(yàn)二比重分別0.2,分別獨(dú)立劃分成5個(gè)模塊,每個(gè)模塊權(quán)重為0.04;實(shí)驗(yàn)3和實(shí)驗(yàn)4比重分別0.3,分別獨(dú)立劃分成6個(gè)模塊,每個(gè)模塊權(quán)重為0.05。因此,最后建立的綜合評(píng)分模型為:

    (1)

    其中SUM為綜合成績,Mij是實(shí)驗(yàn)i第j個(gè)模塊的獨(dú)立成績,Pij是實(shí)驗(yàn)i第j個(gè)模塊的權(quán)重,P11、P12、P13、P14、P15、P21、P22、P23、P24、P25 =0.04,P31、P32、P33、P34、P35、P36、P41、P42、P43、P44、P45、P46=0.05。得到每位學(xué)員的綜合成績后,根據(jù)需要的檔位劃分等級(jí)。一般情況下,把90分以上的劃為優(yōu),80~90為良,70~80分為中,60~70分為及格,60分以下為不及格。受篇幅限制,僅以10∶1的比例截取實(shí)驗(yàn)報(bào)告評(píng)閱表(見表1)。

    表1 模塊獨(dú)立評(píng)分

    對(duì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告進(jìn)行實(shí)驗(yàn)類型、模塊劃分、模塊獨(dú)立評(píng)分、合理設(shè)計(jì)權(quán)重、綜合成績、實(shí)驗(yàn)報(bào)告等級(jí)劃分等工作后,使各個(gè)環(huán)節(jié)在內(nèi)容上緊緊相扣,形式上相互獨(dú)立。建立一套完整的模型后,評(píng)閱教師可以利用零散的時(shí)間來完成這項(xiàng)工作,不僅節(jié)省腦力消耗,也能減少主觀因素帶來的評(píng)分不公平。至此,實(shí)驗(yàn)報(bào)告的主體工作已經(jīng)完成,很多課程都可以把這個(gè)成績上交至上一級(jí)課程體系。然而,不注重總結(jié)提升的方式,會(huì)導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)?zāi)陱?fù)一年重復(fù),這樣大勞動(dòng)量的評(píng)閱實(shí)驗(yàn)報(bào)告僅針對(duì)此次課程做出一個(gè)終結(jié),并不能對(duì)下一輪實(shí)驗(yàn)起到啟示作用。因此,對(duì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告的評(píng)閱結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析[11-13],也是很重要的一項(xiàng)研究內(nèi)容。

    4 進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析,注重總結(jié)提升

    本學(xué)期采用了2種不同的授課模式,主要在講授方式上有所不一樣。在這里用A組和B組來表示。A組采用課前一次性講解演示的方式,學(xué)生自己把控實(shí)驗(yàn)過程的時(shí)間,進(jìn)度快的學(xué)生留有拓展的余地;B組采用一步一講模式,實(shí)驗(yàn)過程統(tǒng)一把控,在一個(gè)小實(shí)驗(yàn)中重點(diǎn)輔導(dǎo)進(jìn)度慢的學(xué)生,使其跟上統(tǒng)一節(jié)奏。

    利用excell統(tǒng)計(jì)函數(shù)(見圖1),可以得到以下結(jié)論:

    圖1 相關(guān)系數(shù)統(tǒng)計(jì)分析

    平均值:A組學(xué)生綜合成績平均值79.98分,B組學(xué)生綜合成績平均值80.45分,表明2種方法對(duì)整體成績影響不大。

    方差:A組學(xué)生方差36.54,B組學(xué)生方差21.53。方差和標(biāo)準(zhǔn)差是用來描述一組數(shù)據(jù)離散情況的常用統(tǒng)計(jì)量,用來表征數(shù)據(jù)的離散程度,數(shù)據(jù)越大,表征組數(shù)值分布越不均勻。因此,A組采用的課程講授方法使得實(shí)驗(yàn)結(jié)果更具有區(qū)分性,更能體現(xiàn)不同學(xué)生間的水平差異。

    相關(guān)系數(shù):A組學(xué)生和B組學(xué)生的兩組成績數(shù)據(jù)相關(guān)系統(tǒng)高達(dá)0.902,相關(guān)系數(shù)是兩個(gè)樣本間的相關(guān)程度,取之從-1到+1表征負(fù)相關(guān)、零相關(guān)到正相關(guān)。通常情況下,相關(guān)系數(shù)絕對(duì)值在0.7以上為密切相關(guān),0.3~0.7之間為中等相關(guān),0.3以下為不相關(guān)。因此,2組樣本是密切相關(guān)的,基于密切相關(guān)的2組樣本之間的統(tǒng)計(jì)學(xué)分析是可信的。

    5 結(jié)語

    實(shí)驗(yàn)報(bào)告的評(píng)閱因其工作量大、效果不突出,其重要性經(jīng)常被忽視,也鮮有人探討研究這方面的問題。需要認(rèn)真地批閱每一份實(shí)驗(yàn)報(bào)告,這是對(duì)工作的負(fù)責(zé),亦是對(duì)學(xué)生的尊重。學(xué)生的努力成果得到認(rèn)真、公平、公正的評(píng)判,才能調(diào)動(dòng)其積極性,認(rèn)真地對(duì)待下一次實(shí)驗(yàn)。若優(yōu)秀的實(shí)驗(yàn)報(bào)告被一帶而過、馬虎的實(shí)驗(yàn)報(bào)告可以蒙混過關(guān),必將給學(xué)生心理帶來不正確的引導(dǎo)。教學(xué)工作是育人工程,每一個(gè)環(huán)節(jié)都很重要,因此不流于形式的實(shí)驗(yàn)報(bào)告評(píng)閱,才能使實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)入良性循環(huán),促進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量不斷提高,真正為育人工程增磚添瓦。

    References)

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    Exploration and study for structured review of experimental reports

    Zhu Yanhong, Dai Bin,Shi Meiping, Xie Haibin

    (College of Mechanical and Electrical Engineering and Automation, National University of Defense Technology, Changsha 410073, China)

    The experimental report is a summary and enhancement of the experimental process and is also an important part of the experiment, but its importance is often ignored. This paper analyzes the main problems existing in the traditional review methods of experimental reports, and puts forward three targeted solutions: monitoring and control of the experimental report process, structured modeling of report review, and statistical analyzing of data. Based on the practical experience of Control System Laboratory at College of Mechanical and Electrical Engineering and Automation of National University of Defense Technology, the positive exploration and study on the structured review of experimental reports are carried out.

    experimental report; structured review; process monitoring and control; structured modeling

    10.16791/j.cnki.sjg.2016.12.064

    2016-06-30

    國防科技大學(xué)研究生教育教學(xué)改革研究課題(YJSY2012018)

    朱燕紅(1985—),女,湖南長沙,碩士,實(shí)驗(yàn)師,主要從事控制學(xué)科實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究.

    E-mail:zyhbelieve@yeah.net

    G542.0

    : A

    : 1002-4956(2016)12-0254-04

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