基于培養(yǎng)對象的高校實驗課教學要素合理性分析

曾誠 周婕 王建 黃顯峰

［摘 要］ 從學生層面展開分析，將“學生評價”運用到實驗課教學改革的研究中，通過學生對實驗教學各環(huán)節(jié)的反饋評價，反映實驗教學質(zhì)量和學生預期之間的差距，了解實驗教學環(huán)節(jié)的隱藏問題和薄弱環(huán)節(jié)，倒查實驗教學基本要素的合理性，分析實驗課教學存在的問題。通過層次分析法編制問卷，搜集學生對實驗教學的評價和反饋，對問卷結果進行量化分析。結果表明：眾多影響實驗教學效果的指標因素中，學生對實驗內(nèi)容、實驗儀器、教學方法的評分最低；對實驗教學評價影響最大的是教學方法；不同年級學生的學習行為有差異。根據(jù)研究結果提出改進措施以期提升實驗課的教學效果。

［關鍵詞］ 問卷調(diào)查；課程評價；實驗教學改革；大學生

［基金項目］ 2022年度河海大學課程思政示范課程建設項目（2022B14）；2021年度江蘇省高等教育教改研究立項課題“大學生創(chuàng)新實踐多維協(xié)同育人模式構建及長效運行機制研究”（2021JSJG143）；2021年度河海大學水利水電學院教學研究項目“基于CFD技術的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)實驗體系構建”

［作者簡介］ 曾 誠（1981—），男，四川成都人，博士，河海大學水利水電學院副教授，碩士生導師，主要從事水力學及河流動力學研究；周 婕（1981—），女，江蘇宿遷人，博士，河海大學力學與材料學院講師（通信作者），主要從事環(huán)境水力學研究。

［中圖分類號］ G642.423［文獻標識碼］ A ［文章編號］ 1674-9324（2023）14-0033-04 ［收稿日期］ 2022-06-06

《教育部關于全面深化課程改革落實立德樹人根本任務的意見》指出：高校要把實踐教學納入學校教學計劃，擺在人才培養(yǎng)的重要位置。實驗教學是實踐教學的重要組成部分，是理論課的重要補充，在培養(yǎng)學生科學思維方法、動手能力、分析和解決問題的能力、團隊合作精神等方面具有不可替代的作用，是培養(yǎng)工科學生理論聯(lián)系實際、提高動手實踐能力和創(chuàng)新思維能力的重要手段［1-4］。然而，實驗教學中存在各種問題，導致教學效果不佳［5］。長期以來，實驗教學改革成果很多，但基于問卷調(diào)查搜集學生教學反饋并進行有針對性的、系統(tǒng)性的量化分析的研究較少［6］。本研究以“水力學實驗”課程為例，對河海大學水利類專業(yè)學生的水力學實驗課教學情況進行了問卷調(diào)查，從培養(yǎng)對象反映的問題倒查教學基本要素的合理性，分析實驗課教學存在的問題，提出相應的措施和建議，以期提升實驗課的教學效果。

一、調(diào)查方法和內(nèi)容

（一）調(diào)查目的

問卷設計圍繞學生對水力學實驗課的直觀感受，從導向需求和現(xiàn)實差距中發(fā)現(xiàn)問題，了解學生對實驗課教學的評價，探尋實驗課教學效果和學生的學業(yè)表現(xiàn)與評價之間的差距，為實驗教學改革提供參考。

（二）問卷設計

通過層次分析法編制問卷，依據(jù)學習過程評價指標體系選取實驗課學習要素作為一級指標，學習要素包括條件要素、過程要素、結果要素和支撐要素，結合我校水力學實驗課的特點，選定各要素包含的具體指標作為二級指標，具體指標見表1［7-8］。

問卷包括三種題項：一是樣本背景信息題項，即學生的基本信息，包括性別、專業(yè)、年級等。二是樣本基本特征或態(tài)度題項，量表題采用李克特五級量表，即每個陳述有“非常同意”“同意”“不確定”“不同意”“非常不同意”五種回答，分別記分為5、4、3、2、1，分數(shù)越高表示受測者的認同度越高［9］。三是開放性問題項，以收集更多富有個性的意見和建議為主。

（三）問卷信度分析和效度分析

采用α信度系數(shù)法對調(diào)查問卷進行信度分析，本問卷的信度系數(shù)大于0.8，說明信度可以接受，問卷具有一致性。問卷參考了其他量表，在前測的基礎上加以修正，滿足內(nèi)容效度要求，問卷有效。

（四）研究樣本

研究樣本為水利類專業(yè)大二和大三的學生，共239人。采用“問卷星”電子問卷，剔除填寫隨意和時間過短的無效問卷，回收的有效問卷為228份，回收有效率為95.40%。

（五）統(tǒng)計方法

利用SPSS 20.0軟件對調(diào)查數(shù)據(jù)進行分析。采用定量研究方法，包括聚類分析、描述性統(tǒng)計分析、方差分析以及多元線性回歸分析。

二、研究結果和分析

（一）學生評價的總體特征

基于問卷統(tǒng)計結果，學生對實驗課總體滿意度的平均分為80分。為了進一步分析學生滿意度的總體特征，以每個學生給出的總體滿意度分值為分析變量，進行聚類分析。結果表明，學生給出的分值可以分為三類：第一類為分值在90以上的滿意度較高的組，共有73名學生，占總人數(shù)的32.02%；第二類為分值在80～89之間的滿意度中等的組，共有115名學生，占總人數(shù)的50.44%；第三類為分值在60～79之間的滿意度較低的組，共有40名學生，占總人數(shù)的17.54%。通過快速聚類分析發(fā)現(xiàn)，將近18%的學生滿意度低，說明學生對實驗教學的滿意度有提升空間；50%以上的學生滿意度中等，說明學生對實驗課教學的總體滿意度不高。

（二）學生對各個指標的評價

描述性分析涉及平均值和標準差。平均值通常用于描述樣本的整體態(tài)度情況，而標準差用于判斷樣本的態(tài)度波動情況。各指標的描述性分析結果見表1。

從表1可以看出，均值超過“4”的指標依次為Q1、Q2、Q3、Q11。實驗課的結果要素指標Q11均值最高，說明學生認可實驗課可以提高動手能力。Q1、Q2、Q3為條件要素的指標。學生是否重視實驗課是保證教學效果的前提。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，Q1均值為4.280，說明學生普遍重視實驗課。每一個實驗都有實驗目的，學習目標是否明確是實驗能否順利完成的基礎。Q2均值為4.275，說明學生學習目標明確。在美國教育改革中，學習時間是學生學習機會的核心要素之一，對分析學生的學習結果具有重要意義，也是深刻了解課堂學習活動與教師教學效果的有效變量［10］。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，Q3均值為4.000，說明學生的課外學習時間能夠得到保證。

13個指標的比較結果表明，均值最低的三項分別為Q5、Q6和Q8。Q5均值最低，主要反映出儀器設備陳舊。水力學實驗多為驗證性實驗，學生缺乏興趣，導致Q6均值偏低。Q8均值未達到3.500，說明學生對目前的授課方式滿意度較低。

（三）實驗課教學滿意度的影響因素

通過構建多元線性回歸分析模型，探討影響實驗課滿意度的主要因素。模型因變量為學生滿意度，以均值最低的三個指標作為自變量，見表2。儀器設備、實驗內(nèi)容、授課方式三個指標的回歸系數(shù)值分別為0.158、0.073和0.180，均大于0，說明這三個因素均會對實驗教學滿意度產(chǎn)生正向影響。儀器設備、實驗內(nèi)容、授課方式三個指標的回歸系數(shù)呈顯著性，p值均小于0.050，說明這三個指標都對實驗教學滿意度具有解釋力。其中，“授課方式”的Beta系數(shù)最大，說明授課方式對實驗課教學滿意度的影響最大。

（四）年級差異

實驗課的滿意度存在年級差異，見圖1。除了對實驗課的重視和提高動手能力兩個指標外，其他指標的均值，大二學生均比大三學生高。

知識基礎方面，大三學生的Q4均值低于大二學生，這是因為大三學生在大二時學習水力學理論課，一年后學習實驗課，因此知識基礎不如正在學習理論課的大二學生。Q6反映的是實驗內(nèi)容的滿意度，大二學生的滿意度比大三學生高。大二學生更看重實驗課是否有助于理論知識的理解，大三學生更看重實驗課是否能提高動手和實踐能力，驗證性實驗內(nèi)容難以滿足大三學生的學習要求。Q7反映的是對實驗現(xiàn)象的關注情況，大二學生比大三學生更為關注實驗現(xiàn)象，說明不同年級學生的學習行為存在差異［11］。Q8反映的是授課方式的滿意度，調(diào)查發(fā)現(xiàn)，大三學生希望在實驗中進行自由探索并主導實驗，而不是重復操作獲取數(shù)據(jù)。Q9均值超過了3.500，說明學生認可實驗課有助于理論知識的理解。大二學生的Q10均值高于大三學生，表明學生對實驗過程的關注程度不同，導致收獲不同。大二學生學習理論課的同時學習實驗課，對實驗現(xiàn)象觀察得更為細致。大三學生的Q11均值高于大二學生，大三學生普遍認為實驗課可以提高動手能力；大二學生接觸的實驗課相對較少，動手實踐機會比大三學生少，大二學生在實驗過程中更為關注實驗現(xiàn)象和理論知識的關聯(lián)。Q12是關于實驗課附加成果即學習預期調(diào)查，包括發(fā)表論文或?qū)＠?。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，大二學生和大三學生表現(xiàn)出不同的意愿，大二學生的意愿更強。

三、改進措施

（一）開發(fā)教學資源，創(chuàng)造良好的實驗條件

通過加強課前指導夯實知識基礎，在驗證性實驗中融入探究成分，構建差異性實驗體系，鼓勵學生自行設計實驗并進入實驗室進行探索嘗試，指導學生對儀器設備進行創(chuàng)新改造；結合工程問題指導學生進行深入研究，利用實驗室的現(xiàn)有資源，引入CFD模擬技術，創(chuàng)設適合大學生的創(chuàng)新性實驗課題；通過豐富的課程內(nèi)容增強學生的主動性，提高參與度，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力及探索精神。

（二）采用多種教學方法，激發(fā)學生的學習興趣

根據(jù)不同的實驗內(nèi)容選取多元化的教學形式，最大限度地調(diào)動學生的積極性。例如，翻轉(zhuǎn)課堂可以調(diào)動學生的主動性，改變目前學生被動參與的局面，讓學生講授或介紹實驗步驟和方法等；把PBL教學模式引入水力學實驗教學，給學生布置任務，讓學生帶著問題進行實驗，在相互溝通交流和分工協(xié)作的過程中培養(yǎng)其解決問題的能力；探究式教學注重培養(yǎng)學生形成良好的學習習慣和創(chuàng)新觀念，同時使學生的實際操作能力在實驗課堂中得到充分加強［12］。

（三）針對不同年級的學生采取不同的教學方式

大二和大三學生的學習目標與學習行為存在顯著不同。大二學生希望通過實驗課加深對理論知識的理解，因此，在實驗過程中要注意引導學生觀察和思考，把理論知識和實驗現(xiàn)象聯(lián)系起來。大三學生希望主導實驗、動手操作，可以結合工程問題，利用CFD設計實驗，讓學生摸索嘗試，發(fā)揮主觀能動性，鼓勵學生大膽設計，動手嘗試，培養(yǎng)學生的動手能力。針對不同年級的學生采取不同的教學方式，體現(xiàn)以學生為中心、因材施教的教學理念。

（四）重建評價評分體系，全面覆蓋學習過程

課程評價體系要全面評價學生學習態(tài)度、動手實踐能力、協(xié)作能力、實驗收獲等各方面的課業(yè)表現(xiàn)，客觀地考核學生的課業(yè)表現(xiàn)，具體包括兩方面：一是學習表現(xiàn)性評估，可以根據(jù)課前預習完成情況、相關知識理解掌握情況等評估學生的學習態(tài)度和學習能力；二是實踐表現(xiàn)性評估，可以根據(jù)學生在實驗課上的參與情況、協(xié)作情況、觀察思考情況、總結反思情況等表現(xiàn)進行綜合評估。實驗課的評分體系應該實現(xiàn)學習過程的全覆蓋，全面衡量學生的課業(yè)表現(xiàn)。

參考文獻

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Abstract： The paper analyzes from the perspective of students， and applies “student evaluation” to the research of experimental teaching reform. Through the feedback evaluation of students on each link of experimental teaching， the gap between the quality of experimental teaching and students expectations is reflected and the hidden problems and weak links of experimental teaching are understood. The rationality of basic elements of experimental teaching is checked and the problems existing in experimental teaching are analyzed. The questionnaire was compiled by analytic hierarchy process to collect students evaluation and feedback on experimental teaching， and the results of the questionnaire were quantitatively analyzed. The results showed that students scored the lowest on the experimental content， experimental instruments and teaching methods among the main factors affecting the experimental teaching effect. Teaching methods have the greatest impact on experimental teaching. Students in different grades have different learning behavior. According to the research conclusions， the improvement measures are proposed to improve the teaching effect of experimental course.

Key words： questionnaire survey; curriculum evaluation; experimental teaching reform; college students