線上線下多元融合實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式與效果評(píng)價(jià)研究

吳立榮 程衛(wèi)民 于巖斌

（[1]山東科技大學(xué)礦業(yè)工程國家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心 山東·青島 266590；[2]山東科技大學(xué)礦業(yè)與安全工程學(xué)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(rèn)證，并于2016年6月正式加入國際工程教育認(rèn)證組織——華盛頓協(xié)議，確定了以學(xué)生能力成長為宗旨的工程教育目標(biāo)，明晰了12項(xiàng)工程專業(yè)教育畢業(yè)達(dá)成指標(biāo)。實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐教學(xué)是工程教育中不可或缺的重要教育教學(xué)環(huán)節(jié)，科學(xué)有效地實(shí)施實(shí)驗(yàn)教學(xué)是保障工程專業(yè)人才培養(yǎng)畢業(yè)達(dá)成的一項(xiàng)關(guān)鍵任務(wù)。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是工科院校的重要教學(xué)環(huán)節(jié)，不僅有利于促進(jìn)課堂理論學(xué)習(xí)效果，而且在培養(yǎng)學(xué)生表達(dá)溝通、團(tuán)隊(duì)合作、組織協(xié)調(diào)、實(shí)踐操作和創(chuàng)新能力方面具有重要的作用，有利于發(fā)展素質(zhì)教育，提升學(xué)生綜合素質(zhì)。

目前實(shí)驗(yàn)教學(xué)中存在以下問題：（1）實(shí)驗(yàn)條件欠缺，為演示性實(shí)驗(yàn)或?qū)嶒?yàn)設(shè)備種類缺乏。實(shí)驗(yàn)教學(xué)常常走過場(chǎng)、效率低，嚴(yán)重影響教學(xué)質(zhì)量的提高。（2）實(shí)驗(yàn)設(shè)備數(shù)量不足，不能使每個(gè)學(xué)生有效參與到實(shí)驗(yàn)中去。（3）多為基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)，創(chuàng)新性和綜合性實(shí)驗(yàn)缺乏。（4）實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果缺乏有效的評(píng)價(jià)體系，不能如實(shí)掌握學(xué)生的掌握情況。（5）實(shí)驗(yàn)手段單一，缺乏與現(xiàn)代技術(shù)的結(jié)合，如虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的建設(shè)。

對(duì)于高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)的研究，呂念玲等探索出一套實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程管理系統(tǒng)方法。李磊等以工程能力培養(yǎng)為目標(biāo)，以學(xué)生志趣為中心，將行業(yè)需求導(dǎo)向融入到教學(xué)實(shí)施過程中，充分發(fā)揮在線教學(xué)平臺(tái)和課程管理的作用，實(shí)現(xiàn)課程內(nèi)容的快速更新和迭代。吳淮等提出了“以賽促學(xué)”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式探索與設(shè)計(jì)。葉紅等設(shè)計(jì)了“虛擬仿真實(shí)驗(yàn)”鑲嵌在實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，組成了“線上線下”相結(jié)合的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，卞勇華，周曉濤，吳峰，魏薇等研究了微課、翻轉(zhuǎn)課堂在實(shí)驗(yàn)教學(xué)的教學(xué)模式。孟昭霞，夏晉等研究了基于實(shí)驗(yàn)教學(xué)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)模式。楊選瑾，高東鋒，魏薇等研究了實(shí)驗(yàn)教學(xué)與信息化技術(shù)的融合。

目前對(duì)于實(shí)驗(yàn)教學(xué)的研究主要集中在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程管理模式探索，信息化技術(shù)如虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的運(yùn)用，以及翻轉(zhuǎn)課堂的融入，以提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果。

為了使學(xué)生主動(dòng)掌握、能夠掌握實(shí)驗(yàn)課程的知識(shí)并具備相應(yīng)的能力，有必要充分運(yùn)用現(xiàn)代技術(shù)和先進(jìn)的教學(xué)方法，從教師、學(xué)生、設(shè)備、教學(xué)方法、評(píng)價(jià)管理等方面出發(fā)，多角度、多環(huán)節(jié)構(gòu)建一套多元融合的實(shí)驗(yàn)教學(xué)創(chuàng)新模式，用于實(shí)踐教學(xué)，并建立實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果評(píng)價(jià)體系，及時(shí)發(fā)現(xiàn)存在的問題，動(dòng)態(tài)管理，不斷更新改進(jìn)。

2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)創(chuàng)新模式——“導(dǎo)、學(xué)、講、結(jié)、踐、核、新”

本文提出線上線下結(jié)合多元融合實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法體系——“導(dǎo)、學(xué)、講、結(jié)、踐、核、新”，從導(dǎo)（教師講解+線上學(xué)習(xí)資料），學(xué)（線下小實(shí)驗(yàn)），講（PPT匯報(bào)），結(jié)（教師總結(jié)），踐（實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)、實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?模擬、競(jìng)賽環(huán)節(jié)、學(xué)研結(jié)合），核（考核、獎(jiǎng)懲措施）和新（反饋、更新）等七個(gè)方面開展系統(tǒng)、全面的研究，見圖1，并在流體力學(xué)、壓力容器等實(shí)驗(yàn)教學(xué)中進(jìn)行了應(yīng)用。

圖1 線上線下結(jié)合多元融合實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法體系

3 實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果評(píng)價(jià)

對(duì)某實(shí)驗(yàn)課運(yùn)用模糊綜合評(píng)判法評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)教學(xué)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(shí)，U={理論知識(shí)的掌握（u1），綜合實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ呐囵B(yǎng)（u2）}，u2={實(shí)驗(yàn)操作能力（u21），自我學(xué)習(xí)能力（u22），創(chuàng)新能力（u23），表達(dá)能力（u24），團(tuán)隊(duì)合作精神（u25）}；

第二步：權(quán)重集確定。

利用特爾斐法對(duì)每種一級(jí)指標(biāo)因素Ui（i=1，2），賦予一個(gè)相應(yīng)的權(quán)重ai（i=1，2），構(gòu)成權(quán)重集A1=（a1，a2）且 ，ai≥0（i=1，2），此時(shí) A1=（0.32，0.68）；同理，二級(jí)指標(biāo)權(quán)重集 A2i=（0.35，0.16，0.21，0.13，0.15）（i=1，2 …，5）。

第三步：評(píng)價(jià)集確定。

選擇與所研究對(duì)象相適應(yīng)的評(píng)價(jià)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(píng)價(jià)結(jié)果：評(píng)價(jià)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(píng)價(jià)。

（1）二級(jí)指標(biāo)單因素評(píng)價(jià)。

①對(duì)二級(jí)指標(biāo)進(jìn)行單因素評(píng)價(jià)，對(duì)一級(jí)指標(biāo)“影響綜合實(shí)驗(yàn)?zāi)芰ε囵B(yǎng)”的二級(jí)指標(biāo)開展評(píng)價(jià)，利用特爾斐法確定評(píng)價(jià)集元素Vj（j=1，2，…，5）的隸屬程度rij，形成單因素模糊評(píng)價(jià)集Ri=（ri1，ri2，…，rim）（i=1，2，…，5）及單因素評(píng)價(jià)矩陣 R：

②二級(jí)指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)集可由模糊變換R1與因素權(quán)重集A2i（i=1，2…，5）相乘得到：

（2）一級(jí)指標(biāo)單因素評(píng)價(jià)。

①對(duì)一級(jí)指標(biāo)的各因素進(jìn)行評(píng)價(jià)，利用特爾斐法確定評(píng)價(jià)集元素Vj（j=1，2，…，5）的隸屬程度rij，形成單因素模糊評(píng)價(jià)集 Ri=（ri1，ri2，…，rim）（i=1，2，…，5）及單因素評(píng)價(jià)矩陣 R：

②將模糊變換R與因素權(quán)重集A1相乘得到二級(jí)指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)集：

（3）將綜合評(píng)價(jià)集的評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行歸一化，并作為評(píng)價(jià)結(jié)果。

由以上模糊綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)可知，34%的人認(rèn)為該實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式效果是非常好的，36%的人認(rèn)為該實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式效果是很好的，23%的人認(rèn)為該實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式效果是一般，4%的人認(rèn)為該實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式效果是較差，3%的人認(rèn)為該實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式效果是非常差。

4 分析

在“導(dǎo)、學(xué)、講、結(jié)、踐、核、新”實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式中，學(xué)生通過“導(dǎo)”環(huán)節(jié)教師講解和泛雅平臺(tái)內(nèi)容進(jìn)行理論知識(shí)的學(xué)習(xí)，通過“學(xué)、講、結(jié)、踐”環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)對(duì)理論知識(shí)的鞏固。通過“學(xué)、踐”環(huán)節(jié)的小實(shí)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作能力的培養(yǎng)。通過“講、踐”環(huán)節(jié)的PPT制作，實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ椭谱?實(shí)驗(yàn)?zāi)M、知識(shí)競(jìng)賽和學(xué)研結(jié)合環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)學(xué)生創(chuàng)新能力、自我學(xué)習(xí)能力和團(tuán)結(jié)合作能力的培養(yǎng)。通過“講、踐”環(huán)節(jié)的PPT匯報(bào)和競(jìng)賽活動(dòng)環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)學(xué)生表達(dá)能力的培養(yǎng)。通過“核”環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)教學(xué)過程的有效開展。

通過對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式實(shí)驗(yàn)效果進(jìn)行模糊綜合評(píng)判可知，34%的人認(rèn)為教學(xué)效果是非常好的，36%的人認(rèn)為教學(xué)效果是很好的，可見，該實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式通過線上環(huán)節(jié)和線下環(huán)節(jié)從各個(gè)角度對(duì)學(xué)生的知識(shí)和能力進(jìn)行了有效的學(xué)習(xí)和培養(yǎng)。

5 結(jié)論

（1）從線上環(huán)節(jié)、線下環(huán)節(jié)出發(fā)，提出了多元融合的實(shí)驗(yàn)教學(xué)創(chuàng)新模式——“導(dǎo)、學(xué)、講、結(jié)、踐、核、新”。

（2）運(yùn)用模糊綜合評(píng)判法，從知識(shí)和能力兩個(gè)方面出發(fā)，對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式的教學(xué)效果進(jìn)行了評(píng)價(jià)，分析了存在的問題，有利于不斷改進(jìn)、更新，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。