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)
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)。
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
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。
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)。
(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。