趙菲佚 焦成瑾 王廷璞 賈貞 安建平

摘 ?要：實(shí)驗(yàn)教學(xué)在實(shí)驗(yàn)性學(xué)科教學(xué)中起著重要的作用。相應(yīng)于新的專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)模式，地方師范類(lèi)院校實(shí)驗(yàn)教學(xué)面臨改革，實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果的評(píng)價(jià)為實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革提供基礎(chǔ)。本研究以地方師范類(lèi)院校生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)為研究對(duì)象，通過(guò)構(gòu)建一種數(shù)學(xué)模型，識(shí)別和確定實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果的影響因子，以數(shù)值化方法對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果進(jìn)行評(píng)價(jià)。使用該模型，以不同的實(shí)驗(yàn)室及不同實(shí)驗(yàn)課程與年度實(shí)驗(yàn)教學(xué)數(shù)據(jù)為輸入項(xiàng)進(jìn)行計(jì)算，表明該模型對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果評(píng)價(jià)的可用性。

關(guān)鍵詞：實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果評(píng)價(jià);實(shí)驗(yàn)室使用效率評(píng)價(jià);學(xué)生實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)效果評(píng)價(jià);數(shù)學(xué)模型

中圖分類(lèi)號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2096-000X（2019）03-0055-03

Abstract： Experimental teaching plays a pivotal role in the related professional teaching. Aligning to the new fostering demand for university students， local normal universities face a reform in the experiment teaching. Basically， evaluation of experiment teaching effects underlies the experimental teaching reform. In this study， a mathematical model for assessing the experimental teaching effects was constructed and factors impacting the experimental teaching effects were identified and determined for quantification of the experimental teaching effect evaluation. Data from our laboratory including various influence factors were input into this mathematical model and the final results showed that this mathematical model is available for experimental teaching effect assessment.

Keywords： experimental teaching effect evaluation （ETEE）; laboratory utilization effect evaluation （LUEE）; student experimental learning effect evaluation （SELE）; mathematical model

一、概述

相應(yīng)于我國(guó)高等教育的改革與社會(huì)發(fā)展需求，高等院校面臨基于自身的原有的培養(yǎng)目標(biāo)與規(guī)格與轉(zhuǎn)型期相應(yīng)于社會(huì)市場(chǎng)化培養(yǎng)要求間的轉(zhuǎn)變。地方師范類(lèi)院校在我國(guó)屬于我國(guó)高等教育發(fā)展中的特殊培養(yǎng)模式，在新的市場(chǎng)化培養(yǎng)需求壓力下，此類(lèi)院校的轉(zhuǎn)型發(fā)展較其他類(lèi)院校更具有挑戰(zhàn)性[1]。在地方師范類(lèi)院校中由于各不同的專(zhuān)業(yè)屬性存在不同的特點(diǎn)，反映在整個(gè)院校的轉(zhuǎn)型中更具有其特殊性。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)在以實(shí)驗(yàn)為主的專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)體系中占據(jù)著重要的位置[2]，實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的構(gòu)建與實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)的進(jìn)行是保證學(xué)生培養(yǎng)質(zhì)量的前提。不同屬性的高等院校實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系與教學(xué)活動(dòng)呈現(xiàn)出不同的特點(diǎn)[3]。而地方性的師范類(lèi)院校有著不同于其他高等院校的特點(diǎn)，在以研究型為主的大學(xué)，其實(shí)驗(yàn)教學(xué)主要以研究為主，實(shí)驗(yàn)室的設(shè)置主要以教師科研使用為主，同時(shí)兼顧學(xué)生的教學(xué)實(shí)驗(yàn)，而對(duì)學(xué)生地培養(yǎng)也主要是其在未來(lái)的工作從事科研為主。其他的醫(yī)學(xué)院校、農(nóng)業(yè)院校及各工科專(zhuān)門(mén)院校基本以自我的未來(lái)專(zhuān)業(yè)學(xué)生在本行業(yè)內(nèi)的職業(yè)為主要的訓(xùn)練學(xué)生的目標(biāo)而設(shè)置實(shí)驗(yàn)室，進(jìn)行目標(biāo)主體較單一的實(shí)驗(yàn)教學(xué)[4]。對(duì)于部分已成為綜合類(lèi)的國(guó)家級(jí)的師范類(lèi)院校，其主體的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容在科研與培養(yǎng)學(xué)生中接近50%[5]。對(duì)于地方性師范類(lèi)院校，其實(shí)驗(yàn)教學(xué)從服務(wù)的目標(biāo)上不同于上述各類(lèi)高等院校。作為在地方師范類(lèi)院校中實(shí)驗(yàn)教學(xué)為主體的生物類(lèi)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，明顯反映出區(qū)別于其他各類(lèi)院校生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的特點(diǎn)。即在目前在未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)，地方師范類(lèi)生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)依然以培養(yǎng)合格、時(shí)代化的中學(xué)生物教師為主，兼顧教師從事科研。

在傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果評(píng)價(jià)中，主要以定性或最終以實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績(jī)作為唯一的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。此方法簡(jiǎn)單，可操作性強(qiáng)。然而，由于高等學(xué)校學(xué)科本身的發(fā)展，科研復(fù)雜度的提高，迫使現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)教學(xué)已成為一個(gè)系統(tǒng)性的過(guò)程[6]。對(duì)現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果的評(píng)價(jià)要求不僅需要從多維度、多因素進(jìn)行，同時(shí)也應(yīng)具有從教學(xué)活動(dòng)中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，并持續(xù)改進(jìn)的能力[7]。由此，以數(shù)量化的方式反映實(shí)驗(yàn)教學(xué)的整個(gè)過(guò)程，并考慮多因素影響的數(shù)學(xué)模式評(píng)價(jià)方法成為必要[8]。

本研究以國(guó)家同類(lèi)地方師范類(lèi)院校生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系為參照研究對(duì)象，以我校生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系為研究樣本。探索以數(shù)量化的方式對(duì)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系進(jìn)行評(píng)價(jià)，一方面可以對(duì)現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果以數(shù)量化形式進(jìn)行評(píng)估，另一方面可以在現(xiàn)有評(píng)價(jià)中識(shí)別并確定特有的實(shí)驗(yàn)教學(xué)影響因子，在后續(xù)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革中通過(guò)調(diào)整影響因子參數(shù)值，使得實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果不斷的趨于合理化與高效化。并最終適應(yīng)于未來(lái)的市場(chǎng)化培養(yǎng)需求的學(xué)生知識(shí)與技能要求實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系?；谘芯拷Y(jié)果，通過(guò)重新設(shè)置新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，使培養(yǎng)學(xué)生所掌握的課堂知識(shí)服務(wù)于技能，達(dá)到二者的有機(jī)融合，并與未來(lái)就業(yè)市場(chǎng)化需求相匹配，最大限度地達(dá)到與就業(yè)工作實(shí)踐的知識(shí)與技能的無(wú)縫對(duì)接，提高學(xué)生的在校學(xué)習(xí)知識(shí)與技能的重用性，增強(qiáng)學(xué)生未來(lái)就業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)性。

二、評(píng)價(jià)影響因子的識(shí)別與選定

數(shù)量化評(píng)價(jià)因子的識(shí)別與選定直接關(guān)系到后續(xù)數(shù)學(xué)評(píng)價(jià)的準(zhǔn)確性與完備性。影響實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果的因素諸多，從總體上可分為實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的“硬件”影響因子和實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)的“軟件”影響因子兩個(gè)部分。

在“硬件”上，實(shí)驗(yàn)室建成后的使用與在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的運(yùn)行效率一方面關(guān)系到實(shí)驗(yàn)室本身的使用，另一方面也間接影響對(duì)于學(xué)生在相關(guān)實(shí)驗(yàn)中的學(xué)習(xí)效果。因而，對(duì)于實(shí)驗(yàn)教學(xué)本身包括實(shí)驗(yàn)室運(yùn)行效率與學(xué)生的使用結(jié)果。由于在實(shí)驗(yàn)室起始建設(shè)中的目標(biāo)不同，不同類(lèi)型的實(shí)驗(yàn)室在使用上功能存在差異。以我校生物工程與技術(shù)學(xué)院實(shí)驗(yàn)室建設(shè)為例，既包括原有的僅對(duì)于學(xué)生課程的教學(xué)實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)室，也有近十年來(lái)的，對(duì)原有的部分教學(xué)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行補(bǔ)充與改建的專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)室，也同時(shí)有著各種不同級(jí)別的工程中心與重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。依據(jù)于我校的實(shí)驗(yàn)室已有的建設(shè)和未來(lái)的轉(zhuǎn)型與對(duì)學(xué)生培養(yǎng)的動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)教學(xué)需求，對(duì)于我院實(shí)驗(yàn)室的總體應(yīng)用在層次與功能上的劃分，將不同類(lèi)別與層次的實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行層級(jí)劃分，以利用后續(xù)在實(shí)驗(yàn)室教學(xué)效果評(píng)價(jià)上給予其不同的影響因子。

依據(jù)于上述需求，將我院原有的，以按專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課而建立的實(shí)驗(yàn)室，以當(dāng)前所開(kāi)設(shè)的課程為基礎(chǔ)，將不同的原有課程實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行整合，形成七個(gè)最低一級(jí)的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)驗(yàn)室;將服務(wù)于生物專(zhuān)業(yè)課程，而基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)驗(yàn)室不能包括的劃歸為專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)室，此為第二級(jí)實(shí)驗(yàn)室;而將在院內(nèi)設(shè)有的不同級(jí)別的工程中心，校級(jí)研究所和重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)室劃分為第三級(jí)，即科研實(shí)驗(yàn)室。如此架構(gòu)的實(shí)驗(yàn)室均與學(xué)生實(shí)驗(yàn)教學(xué)相關(guān)，然而，從學(xué)生實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練上又具有不同的功能與階次性。對(duì)不同類(lèi)別的實(shí)驗(yàn)室，在進(jìn)行量化評(píng)價(jià)中給予不同的權(quán)重?cái)?shù)，其數(shù)量值不僅可反映實(shí)驗(yàn)室的使用效率，也反映其在學(xué)生實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果中的不同作用。

在此大類(lèi)下，使用層次分析法（AHP，Analytic Hierarchy Proces）[9]，最終識(shí)別并確定實(shí)驗(yàn)室所屬分類(lèi)、實(shí)驗(yàn)室所開(kāi)實(shí)驗(yàn)課程、實(shí)驗(yàn)室一個(gè)學(xué)年內(nèi)所開(kāi)實(shí)驗(yàn)課程的門(mén)數(shù)、實(shí)驗(yàn)室一個(gè)學(xué)年內(nèi)所開(kāi)課程的年人時(shí)數(shù)、實(shí)驗(yàn)室一個(gè)學(xué)年內(nèi)實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)的總投入值、實(shí)驗(yàn)室一個(gè)學(xué)年內(nèi)所開(kāi)放的總時(shí)數(shù)作為某一個(gè)實(shí)驗(yàn)室使用效率的影響因子，參與模型計(jì)算。

對(duì)于實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)“軟件”影響實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果的影響因子[10]，同樣基于AHP方法，對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)影響實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果的影響因子進(jìn)行識(shí)別，最終確定實(shí)驗(yàn)課程所使用的實(shí)驗(yàn)教學(xué)教材、實(shí)驗(yàn)授課教師所設(shè)入的指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)時(shí)長(zhǎng)、某門(mén)實(shí)驗(yàn)課一個(gè)學(xué)年內(nèi)學(xué)生實(shí)驗(yàn)報(bào)告的成績(jī)、某門(mén)實(shí)驗(yàn)課內(nèi)實(shí)驗(yàn)操作技能考試成績(jī)和實(shí)驗(yàn)室內(nèi)所產(chǎn)生的科研項(xiàng)目與獲得獎(jiǎng)勵(lì)與學(xué)院總體科研的占比為自變量因子，參與該部分的模型計(jì)算。

使用該模型進(jìn)行計(jì)算時(shí)，對(duì)于模型中各權(quán)重系數(shù)的量化使用AHP方法進(jìn)行，即由不同的具有代表性的人員對(duì)每項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行打分，以100分為滿(mǎn)分，獲得各項(xiàng)打分后，對(duì)所得到的分?jǐn)?shù)以100分為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行歸一化處理。而對(duì)于各項(xiàng)參數(shù)所代表的子項(xiàng)的數(shù)值則以實(shí)驗(yàn)室的由代表性的學(xué)年統(tǒng)計(jì)得到。

三、實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果計(jì)算模型

實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果評(píng)價(jià)模型使用指標(biāo)法進(jìn)行，評(píng)價(jià)模型包含兩個(gè)部分，即實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果評(píng)價(jià)（ETEE）由實(shí)驗(yàn)室使用效率評(píng)價(jià)（LUEE）與學(xué)生實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)效果評(píng)價(jià)（SELE）兩部分構(gòu)成：計(jì)算公式為：

四、實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果模型計(jì)算實(shí)例

使用上述的計(jì)算模型，以我院分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室、細(xì)胞生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室、生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)室、遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)室、食品與藥品檢測(cè)分析中心、大櫻桃中心和硫生物技術(shù)研究所8個(gè)分屬于不同類(lèi)別的實(shí)驗(yàn)室，并將其所對(duì)應(yīng)的2016年度的所開(kāi)設(shè)的一門(mén)實(shí)驗(yàn)課作為計(jì)算對(duì)象，對(duì)實(shí)驗(yàn)室的使用效率（LUEE）和學(xué)生實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)效果評(píng)價(jià)（SELE）計(jì)算，最終得到學(xué)生實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果評(píng)價(jià)（ETEE）計(jì)算結(jié)果。

從計(jì)算結(jié)果得到，對(duì)所選的8個(gè)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行計(jì)算，以食品與藥品檢測(cè)分析中心的使用效率最高，其LUEE達(dá)0.7784，而以硫生物技術(shù)研究所使用效率最低，其LUEE為0.3365，考查所有對(duì)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)室影響因子可以發(fā)現(xiàn)，對(duì)于實(shí)驗(yàn)室使用效率影響較大的是在該實(shí)驗(yàn)室中所開(kāi)設(shè)的實(shí)驗(yàn)課程門(mén)數(shù)及學(xué)院對(duì)教學(xué)所投入的經(jīng)費(fèi)。而將實(shí)驗(yàn)室使用效率考慮在內(nèi)，對(duì)所在實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)教學(xué)的教學(xué)過(guò)程條件下進(jìn)行ETEE的計(jì)算，對(duì)所使用的8個(gè)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行整體進(jìn)行計(jì)算，可以獲得大櫻桃中心的ETEE最高為2.488，而以分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室為最低，僅為1.1975。其影響因子主要在于教師所使用的實(shí)驗(yàn)教材、指導(dǎo)學(xué)生時(shí)長(zhǎng)及對(duì)實(shí)驗(yàn)中特殊要求為其主要的影響因素。此結(jié)果說(shuō)明，實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果與實(shí)驗(yàn)室使用效率及實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)均相關(guān)，在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)效果改進(jìn)時(shí)，可以從此兩個(gè)方面同時(shí)進(jìn)行，一方面提高實(shí)驗(yàn)室的使用效率，同時(shí)要對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)環(huán)節(jié)進(jìn)行改進(jìn)，以達(dá)到能從整體提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果。

為驗(yàn)證本模型的可預(yù)測(cè)性，以ETEE效果最低的分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室為例，使用2017學(xué)年學(xué)生的分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)為研究樣本，利用所建立的模型，以2017學(xué)年對(duì)該實(shí)驗(yàn)室的在經(jīng)費(fèi)投入、課程開(kāi)設(shè)門(mén)數(shù)、學(xué)年開(kāi)課總?cè)藭r(shí)數(shù)、教材改進(jìn)及教師指導(dǎo)時(shí)長(zhǎng)與特定技能要求方面，以實(shí)驗(yàn)改進(jìn)值為輸入項(xiàng)，再次進(jìn)行TETR的計(jì)算，并與未改進(jìn)前的ETEE進(jìn)行對(duì)比，可得到2個(gè)年度的ETEE計(jì)算結(jié)果。

計(jì)算結(jié)果顯示，2017學(xué)年分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室中分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)ETEE值為1.4139，較2016年的1.1975增加了18%。使用配對(duì)t檢驗(yàn)方法，對(duì)所使用的不同年度組內(nèi)離散數(shù)據(jù)進(jìn)行差異性檢驗(yàn)，2017年度與2016年度在該門(mén)課程上存著顯著差異（p<0.05）。

五、結(jié)束語(yǔ)

綜合以上結(jié)果，本研究建立了一種對(duì)實(shí)驗(yàn)室使用效率及總體實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果評(píng)價(jià)的一種定量數(shù)值方法。從試驗(yàn)經(jīng)果可以看到，該模型在一定的范圍之內(nèi)是可行的。對(duì)于實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果的評(píng)價(jià)，以此模型為依據(jù)，可以對(duì)不同的實(shí)驗(yàn)室使用效率及某一門(mén)實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)效果進(jìn)行預(yù)估及評(píng)價(jià)，再通過(guò)其主要影響因子，調(diào)整其影響項(xiàng)，達(dá)到動(dòng)態(tài)持續(xù)的教學(xué)效果提高，可用于同類(lèi)院校的實(shí)驗(yàn)教學(xué)評(píng)估與改進(jìn)，也為開(kāi)發(fā)其他實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果預(yù)估數(shù)學(xué)模型提供參考。

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