基于DMAIC模型的實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)質(zhì)量管理初探

劉丹　陳林　姜燕　吳雅紅　段雪娟

［摘 要］實(shí)驗(yàn)教學(xué)在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新和實(shí)踐能力方面具有不可替代的作用。實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)對(duì)于衡量實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果和學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?，具有很?qiáng)的導(dǎo)向和質(zhì)量監(jiān)控作用。因此，實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的關(guān)鍵問(wèn)題之一。文章以食品專(zhuān)業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)為例，通過(guò)DMAIC五步法（定義、測(cè)量、分析、改進(jìn)、控制）對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程進(jìn)行分析與總結(jié)，通過(guò)魚(yú)骨圖定性分析和因果矩陣表定量分析相結(jié)合的方法找出制約實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量提高的關(guān)鍵因素，提出涉及課前管理、課中實(shí)施和課后考核三方面的改進(jìn)措施，為高校提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量提供一定參考。

［關(guān)鍵詞］實(shí)驗(yàn)教學(xué)； 六西格瑪管理法； DMAIC模型； 教學(xué)改革

［中圖分類(lèi)號(hào)］G642.423［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］A［文章編號(hào)］2095-3437（2024）05-0092-04

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是我國(guó)高校培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ闹匾緩?。?shí)驗(yàn)教學(xué)主要培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的研究方法、理論聯(lián)系實(shí)際的實(shí)踐能力和探索創(chuàng)新的精神。實(shí)驗(yàn)教學(xué)以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力為核心，注重問(wèn)題牽引、啟發(fā)創(chuàng)新思維，鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行自主設(shè)計(jì)和研究，引導(dǎo)學(xué)生走上創(chuàng)新之路，在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新和實(shí)踐能力方面具有不可替代的作用[1]。隨著教學(xué)改革的不斷深入，實(shí)驗(yàn)類(lèi)課程的教學(xué)質(zhì)量受到普遍重視。實(shí)驗(yàn)課程質(zhì)量評(píng)價(jià)是實(shí)踐課程質(zhì)量監(jiān)控的核心，也是學(xué)生能力培養(yǎng)達(dá)成評(píng)價(jià)的依據(jù)。因此，有必要構(gòu)建一個(gè)完整的實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)質(zhì)量評(píng)價(jià)體系，對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)流程進(jìn)行持續(xù)評(píng)估，多維度評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量，持續(xù)性地改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)。

六西格瑪管理法以具體問(wèn)題和真實(shí)數(shù)據(jù)為導(dǎo)向，采用科學(xué)多樣的量化方法分析流程中影響質(zhì)量的因素，是行之有效的管理方法和理念[2]。將這種管理方法引入實(shí)踐教學(xué)管理中，依據(jù)教學(xué)過(guò)程管理，多角度分析和評(píng)估實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量，能及時(shí)追蹤影響教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵因素，并加以改進(jìn)和完善，為提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量提供新思路。

一、 六西格瑪管理法和DMAIC模型

六西格瑪管理法是一種先進(jìn)科學(xué)管理方法，其從企業(yè)流程或管理流程的事實(shí)和數(shù)據(jù)出發(fā)，分析問(wèn)題的根本原因，提出科學(xué)的解決方案，改進(jìn)業(yè)務(wù)流程，并保持持續(xù)改進(jìn)。作為系統(tǒng)性的質(zhì)量改進(jìn)流程和管理工具，六西格瑪管理法強(qiáng)調(diào)全過(guò)程的監(jiān)測(cè)與質(zhì)量分析，減少容易忽略的環(huán)節(jié)，從識(shí)別關(guān)鍵過(guò)程的質(zhì)量要素（對(duì)質(zhì)量至關(guān)重要）入手提供相關(guān)改進(jìn)建議，是一種系統(tǒng)化和結(jié)構(gòu)化的方法論。其中DMAIC模型是六西格瑪管理法中最常用的性能改進(jìn)模型[3]，用于改進(jìn)現(xiàn)有的產(chǎn)品、過(guò)程或服務(wù)。DMAIC是一個(gè)邏輯嚴(yán)密的過(guò)程循環(huán)， 該方法的基本原則是一個(gè)結(jié)構(gòu)化步驟，由定義（Define）、測(cè)量（Measure）、分析（Analyze）、改進(jìn)（Improve）、控制（Control）五部分構(gòu)成（見(jiàn)圖1）。以事實(shí)和數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，識(shí)別關(guān)鍵流程和主要因素，通過(guò)一系列方法和工具的運(yùn)用分析關(guān)鍵變量，改進(jìn)和控制流程。六西格瑪管理法在許多企業(yè)或者組織得到了廣泛的實(shí)踐應(yīng)用。作為持續(xù)性的質(zhì)量改進(jìn)方法，近幾年六西格瑪管理法的績(jī)效改進(jìn)模型逐漸被應(yīng)用到我國(guó)質(zhì)量工程建設(shè)和教學(xué)服務(wù)過(guò)程中，通過(guò)DMAIC模型進(jìn)行教學(xué)流程的控制和改善，找出教學(xué)過(guò)程中存在的關(guān)鍵問(wèn)題，為提高教學(xué)質(zhì)量管理水平提供了思路和借鑒[4-6]?！耙越虒W(xué)過(guò)程為基礎(chǔ)，以學(xué)生學(xué)習(xí)為中心”的六西格瑪管理模式在實(shí)驗(yàn)教學(xué)的探索中對(duì)教學(xué)質(zhì)量管理水平提升具有重大的實(shí)踐意義。

本課題擬從食品專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)課程入手，以食品科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)學(xué)生為載體，基于六西格瑪管理法的DMAIC模型分析食品專(zhuān)業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)現(xiàn)狀，準(zhǔn)確客觀地分析和評(píng)估教學(xué)質(zhì)量，利用魚(yú)骨圖和因果表篩選出影響學(xué)生學(xué)習(xí)效果的關(guān)鍵因素并確定其權(quán)重值，從課前準(zhǔn)備、課中實(shí)施和課后考核等方面提出改進(jìn)方法，為實(shí)驗(yàn)課教學(xué)改革提供方向。

二、食品專(zhuān)業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)課程現(xiàn)狀

食品專(zhuān)業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)是將食品加工工藝、食品微生物、食品分析、食品化學(xué)、食品工程原理等課程及其相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)的專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)，內(nèi)容涉及乳制品、肉制品、果蔬制品和焙烤制品等方面，涉及面廣且具有較強(qiáng)的綜合實(shí)踐性。通過(guò)綜合實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)和實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練，使學(xué)生建立“工藝流程、質(zhì)量控制、過(guò)程操作”等專(zhuān)業(yè)工程概念，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和實(shí)踐技能[7]。食品專(zhuān)業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)一般分為仿真實(shí)驗(yàn)、操作性實(shí)驗(yàn)和設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)等。每個(gè)單元的仿真實(shí)驗(yàn)包括仿真操作、數(shù)據(jù)處理和實(shí)驗(yàn)知識(shí)測(cè)評(píng)等。操作性實(shí)驗(yàn)主要是通過(guò)工藝流程和操作要點(diǎn)找出影響食品加工品質(zhì)和安全的主要技術(shù)因素，進(jìn)而從工藝角度提出改善措施。設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)是通過(guò)給定實(shí)驗(yàn)任務(wù)，讓學(xué)生自主設(shè)計(jì)合理的實(shí)驗(yàn)方案，不局限于教師給定的固定實(shí)驗(yàn)方案，在實(shí)驗(yàn)室獨(dú)立操作完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)，學(xué)會(huì)利用所學(xué)知識(shí)獲得最佳工藝參數(shù)，并找出解決問(wèn)題的方法。食品專(zhuān)業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)由簡(jiǎn)單到復(fù)雜，在基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上逐步加大實(shí)驗(yàn)難度，提高學(xué)生的設(shè)計(jì)和綜合實(shí)踐能力。每一個(gè)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)過(guò)程都是一個(gè)完整的過(guò)程，包含課前準(zhǔn)備、課中實(shí)施、課后提升等多個(gè)環(huán)節(jié)。教師可運(yùn)用六西格瑪管理法的科學(xué)測(cè)量手段，追蹤影響實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)的重要因素，加以分析、改進(jìn)和控制。六西格瑪管理法將整個(gè)流程作為目標(biāo)達(dá)成的載體，不斷地激勵(lì)和調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，協(xié)助學(xué)生實(shí)現(xiàn)預(yù)定的目標(biāo)，提升學(xué)生素質(zhì)[8]。本課題擬利用魚(yú)骨圖和因果表對(duì)影響實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量的實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備、實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程、課后考核等重要因素進(jìn)行篩選和權(quán)重確定，挖掘、分析實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的關(guān)鍵因素，對(duì)課前準(zhǔn)備、課中實(shí)施和課后考核三個(gè)方面提出改革措施，以期建立一個(gè)以六西格瑪管理法為基礎(chǔ)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)精細(xì)化流程。

三、DMAIC模型在食品專(zhuān)業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用

將六西格瑪管理法的理念引入實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，能提高學(xué)生的綜合學(xué)習(xí)能力。DMAIC 模型是六西格瑪管理法的主要實(shí)施途徑。針對(duì)食品專(zhuān)業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)課程的特點(diǎn)，DMAIC模型的定義、測(cè)量、分析、改進(jìn)、控制五個(gè)階段的主要流程如圖2 所示。

（一）定義階段

定義階段是流程的第一個(gè)階段，其主要是指識(shí)別客戶(hù)要求或定義問(wèn)題，設(shè)置問(wèn)題以及需要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)，確定關(guān)鍵流程和影響客戶(hù)滿(mǎn)意度的主要因素。這個(gè)階段很重要，若沒(méi)有識(shí)別出足夠的問(wèn)題，將影響分析和獲得的結(jié)果，因此，實(shí)驗(yàn)教學(xué)首先要識(shí)別學(xué)生的需求。學(xué)生對(duì)課程的最低需求是考核能過(guò)關(guān)或取得相應(yīng)分?jǐn)?shù)；更高需求包括鍛煉動(dòng)手能力，培養(yǎng)理論聯(lián)系實(shí)際的實(shí)踐能力和提升實(shí)驗(yàn)研究技能以促進(jìn)就業(yè)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供的教學(xué)內(nèi)容及方法需要考慮能否為學(xué)生所接受且滿(mǎn)足學(xué)生的需求[9]。一個(gè)完整的實(shí)驗(yàn)教學(xué)流程包括課前準(zhǔn)備、課中實(shí)施、課后考核，因此，需要挖掘整個(gè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)流程管理中與教學(xué)質(zhì)量息息相關(guān)的關(guān)鍵因素，為提高教學(xué)質(zhì)量找到切入點(diǎn)。作為課程的實(shí)施者，教師應(yīng)根據(jù)學(xué)生需求，找到影響教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵因素，將關(guān)鍵因素轉(zhuǎn)化為授課效果的定量評(píng)價(jià)指標(biāo)。

（二）測(cè)量階段

課題組以食品科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)學(xué)生為載體，從課前準(zhǔn)備、課中實(shí)施、課后考核多角度分析食品專(zhuān)業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)課程的現(xiàn)狀，以找出需要解決問(wèn)題的重點(diǎn)。通過(guò)問(wèn)卷調(diào)查定性評(píng)價(jià)法，探尋學(xué)生對(duì)課程的實(shí)際細(xì)化需求，分析學(xué)生對(duì)課程內(nèi)容與方法、教師教學(xué)水平、考核方式等教學(xué)質(zhì)量特性指標(biāo)的滿(mǎn)意度。

（三）分析階段

根據(jù)實(shí)際調(diào)研情況，從課前準(zhǔn)備、課中實(shí)施和課后考核深入剖析影響學(xué)生實(shí)驗(yàn)課程成績(jī)的典型因素，通過(guò)魚(yú)骨圖對(duì)影響學(xué)生實(shí)驗(yàn)效果的因素進(jìn)行梳理（見(jiàn)圖3）。

圖3 影響學(xué)生實(shí)驗(yàn)效果的因素分析

為進(jìn)一步分析影響學(xué)生實(shí)驗(yàn)課程效果的主導(dǎo)因素，將因果矩陣表用于確定關(guān)鍵因素重要性的優(yōu)先次序。因果矩陣圖權(quán)向量取值為０、１、３、９，請(qǐng)參與本課程學(xué)習(xí)的學(xué)生對(duì)各因素重要性進(jìn)行量化打分，繪制因果矩陣表（見(jiàn)表1）并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，確定關(guān)鍵因素。其中實(shí)驗(yàn)課程成績(jī)?yōu)檩敵鲎兞?，分值為參與打分人員的平均值。將每個(gè)細(xì)分原因?qū)?shí)驗(yàn)課程成績(jī)的影響值與輸出變量值（設(shè)定為9）乘積作為每個(gè)細(xì)分原因的結(jié)果，確定影響實(shí)驗(yàn)效果的優(yōu)先級(jí)因素。

根據(jù)因果矩陣表，將分值50分以上的原因作為影響學(xué)生實(shí)驗(yàn)效果的關(guān)鍵因素（見(jiàn)表2）。

從上述分析結(jié)果中可以看出，在影響學(xué)生實(shí)驗(yàn)效果的主要要素中，重要性排在前端的是未養(yǎng)成良好的操作規(guī)范和習(xí)慣；實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)報(bào)告走形式，學(xué)生不認(rèn)真預(yù)習(xí)；考核方式單一。以上因素是提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果的關(guān)鍵，應(yīng)優(yōu)先考慮并解決相應(yīng)問(wèn)題。

（四）改進(jìn)階段

課前準(zhǔn)備：強(qiáng)化預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)，增設(shè)預(yù)習(xí)考核以培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。教師在課前根據(jù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)計(jì)劃和教學(xué)具體情況提前將學(xué)習(xí)資料分享給學(xué)生，學(xué)生在課前根據(jù)食品專(zhuān)業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)的教材和參考書(shū)對(duì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目?jī)?nèi)容進(jìn)行預(yù)習(xí)，了解實(shí)驗(yàn)的要求和安排，完成教師布置的預(yù)習(xí)測(cè)試題，并達(dá)到合格以上方可參加課程實(shí)驗(yàn)。預(yù)習(xí)測(cè)試成績(jī)?yōu)楸菊n程總成績(jī)的評(píng)分依據(jù)之一，設(shè)置課前預(yù)習(xí)測(cè)試能夠培養(yǎng)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)前認(rèn)真預(yù)習(xí)的習(xí)慣。

課中實(shí)施：實(shí)驗(yàn)過(guò)程中教師提出問(wèn)題，或由學(xué)生提出問(wèn)題，教師面對(duì)面通過(guò)講述、視頻學(xué)習(xí)、類(lèi)比教學(xué)、小組合作、師生共議等教學(xué)方法，介紹實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)設(shè)備、實(shí)驗(yàn)流程及操作實(shí)驗(yàn)規(guī)范。現(xiàn)場(chǎng)講解共性問(wèn)題，解決學(xué)生普遍存在的問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生在操作過(guò)程中重視實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)，主動(dòng)思考如何熟練掌握工藝流程和操作規(guī)范，自主分配任務(wù)，配合完成實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，爭(zhēng)取實(shí)驗(yàn)效率最大化，確保在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)。

課后考核：采用定量評(píng)價(jià)和定性評(píng)價(jià)相結(jié)合的方法，對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)過(guò)程和學(xué)習(xí)效果進(jìn)行評(píng)價(jià)。在實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目完成后，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)結(jié)果展示和評(píng)價(jià)（包括自評(píng)、他評(píng)和師評(píng)），并進(jìn)行師生共議，分享實(shí)驗(yàn)心得。結(jié)合學(xué)生的預(yù)習(xí)情況、仿真實(shí)驗(yàn)、現(xiàn)場(chǎng)操作考核、實(shí)驗(yàn)報(bào)告等方面進(jìn)行打分，然后按照一定比例進(jìn)行加和，得到學(xué)生的最終成績(jī)，以全面客觀地評(píng)價(jià)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。課后學(xué)生也可以反饋學(xué)習(xí)意見(jiàn)、評(píng)價(jià)教師的教學(xué)，形成混合評(píng)價(jià)體系，以改進(jìn)后續(xù)教學(xué)，為學(xué)生提供更精確的指導(dǎo)。

（五）控制階段

控制階段是對(duì)改進(jìn)后的良好成果進(jìn)行有效維持，避免回到舊的習(xí)慣和程序上去。為了使實(shí)驗(yàn)教學(xué)保持顯著的改進(jìn)成果，需要對(duì)教學(xué)各環(huán)節(jié)進(jìn)行持續(xù)改進(jìn)。首先，在質(zhì)量保障制度方面需要將改進(jìn)措施標(biāo)準(zhǔn)化、制度化，使其成為日常工作標(biāo)準(zhǔn)，確保改進(jìn)過(guò)程的穩(wěn)定運(yùn)行。其次，在課程教學(xué)中，應(yīng)建立過(guò)程監(jiān)督體系，在學(xué)校、學(xué)院、系（專(zhuān)業(yè)）三個(gè)層面形成自身監(jiān)督、互相監(jiān)督與第三方監(jiān)督為一體的協(xié)同監(jiān)控機(jī)制，避免在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中產(chǎn)生偏差和不到位。最后，學(xué)校應(yīng)建立一個(gè)以六西格瑪管理法為基礎(chǔ)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)精細(xì)化流程控制和響應(yīng)系統(tǒng)，確保實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量監(jiān)控的有效執(zhí)行。

四、結(jié)語(yǔ)

本文將六西格瑪管理法DMAIC模型中的定義、測(cè)量、分析、改進(jìn)、控制五步過(guò)程改進(jìn)法用于構(gòu)建食品專(zhuān)業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理的質(zhì)量評(píng)價(jià)體系。采用魚(yú)骨圖分析影響學(xué)生學(xué)習(xí)效果的關(guān)鍵因素，利用因果矩陣表分析比較主要因素對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)課程效果的影響程度，找出改善實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量的主次原因，并提出課前準(zhǔn)備增設(shè)預(yù)習(xí)考核、課中實(shí)施多主體互動(dòng)實(shí)踐教學(xué)、課后考核多元化評(píng)價(jià)等三個(gè)方面的改革措施，以增強(qiáng)教學(xué)效果。

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［責(zé)任編輯：劉鳳華］