劉丹　陳林　姜燕　吳雅紅　段雪娟

［摘 要］實驗教學(xué)在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新和實踐能力方面具有不可替代的作用。實驗教學(xué)質(zhì)量評價對于衡量實驗教學(xué)的效果和學(xué)生的實驗?zāi)芰Γ哂泻軓姷膶?dǎo)向和質(zhì)量監(jiān)控作用。因此，實驗教學(xué)質(zhì)量評價是實驗教學(xué)的關(guān)鍵問題之一。文章以食品專業(yè)綜合實驗為例，通過DMAIC五步法（定義、測量、分析、改進、控制）對實驗教學(xué)過程進行分析與總結(jié)，通過魚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驗教學(xué)質(zhì)量提高的關(guān)鍵因素，提出涉及課前管理、課中實施和課后考核三方面的改進措施，為高校提升實驗教學(xué)質(zhì)量提供一定參考。

［關(guān)鍵詞］實驗教學(xué)； 六西格瑪管理法； DMAIC模型； 教學(xué)改革

［中圖分類號］G642.423［文獻標(biāo)識碼］A［文章編號］2095-3437（2024）05-0092-04

實驗教學(xué)是我國高校培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新和實驗?zāi)芰Φ闹匾緩?。實驗教學(xué)主要培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的研究方法、理論聯(lián)系實際的實踐能力和探索創(chuàng)新的精神。實驗教學(xué)以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力為核心，注重問題牽引、啟發(fā)創(chuàng)新思維，鼓勵學(xué)生進行自主設(shè)計和研究，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，實驗類課程的教學(xué)質(zhì)量受到普遍重視。實驗課程質(zhì)量評價是實踐課程質(zhì)量監(jiān)控的核心，也是學(xué)生能力培養(yǎng)達成評價的依據(jù)。因此，有必要構(gòu)建一個完整的實驗課程教學(xué)質(zhì)量評價體系，對實驗教學(xué)流程進行持續(xù)評估，多維度評價實驗教學(xué)質(zhì)量，持續(xù)性地改進實驗教學(xué)活動。

六西格瑪管理法以具體問題和真實數(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踐教學(xué)管理中，依據(jù)教學(xué)過程管理，多角度分析和評估實驗教學(xué)質(zhì)量，能及時追蹤影響教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵因素，并加以改進和完善，為提高實驗教學(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科學(xué)管理方法，其從企業(yè)流程或管理流程的事實和數(shù)據(jù)出發(fā)，分析問題的根本原因，提出科學(xué)的解決方案，改進業(yè)務(wù)流程，并保持持續(xù)改進。作為系統(tǒng)性的質(zhì)量改進流程和管理工具，六西格瑪管理法強調(diào)全過程的監(jiān)測與質(zhì)量分析，減少容易忽略的環(huán)節(jié)，從識別關(guān)鍵過程的質(zhì)量要素（對質(zhì)量至關(guān)重要）入手提供相關(guān)改進建議，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模型[3]，用于改進現(xiàn)有的產(chǎn)品、過程或服務(wù)。DMAIC是一個邏輯嚴(yán)密的過程循環(huán)， 該方法的基本原則是一個結(jié)構(gòu)化步驟，由定義（Define）、測量（Measure）、分析（Analyze）、改進（Improve）、控制（Control）五部分構(gòu)成（見圖1）。以事實和數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，識別關(guān)鍵流程和主要因素，通過一系列方法和工具的運用分析關(guān)鍵變量，改進和控制流程。六西格瑪管理法在許多企業(yè)或者組織得到了廣泛的實踐應(yīng)用。作為持續(xù)性的質(zhì)量改進方法，近幾年六西格瑪管理法的績效改進模型逐漸被應(yīng)用到我國質(zhì)量工程建設(shè)和教學(xué)服務(wù)過程中，通過DMAIC模型進行教學(xué)流程的控制和改善，找出教學(xué)過程中存在的關(guān)鍵問題，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驗教學(xué)的探索中對教學(xué)質(zhì)量管理水平提升具有重大的實踐意義。

本課題擬從食品專業(yè)實驗課程入手，以食品科學(xué)與工程專業(yè)學(xué)生為載體，基于六西格瑪管理法的DMAIC模型分析食品專業(yè)綜合實驗課程的教學(xué)現(xiàn)狀，準(zhǔn)確客觀地分析和評估教學(xué)質(zhì)量，利用魚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、課中實施和課后考核等方面提出改進方法，為實驗課教學(xué)改革提供方向。

二、食品專業(yè)綜合實驗課程現(xiàn)狀

食品專業(yè)綜合實驗是將食品加工工藝、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)容進行綜合設(shè)計的專業(yè)實驗，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的綜合實踐性。通過綜合實驗課程的教學(xué)和實驗訓(xùn)練，使學(xué)生建立“工藝流程、質(zhì)量控制、過程操作”等專業(yè)工程概念，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和實踐技能[7]。食品專業(yè)綜合實驗一般分為仿真實驗、操作性實驗和設(shè)計性實驗等。每個單元的仿真實驗包括仿真操作、數(shù)據(jù)處理和實驗知識測評等。操作性實驗主要是通過工藝流程和操作要點找出影響食品加工品質(zhì)和安全的主要技術(shù)因素，進而從工藝角度提出改善措施。設(shè)計性實驗是通過給定實驗任務(wù)，讓學(xué)生自主設(shè)計合理的實驗方案，不局限于教師給定的固定實驗方案，在實驗室獨立操作完成實驗任務(wù)，學(xué)會利用所學(xué)知識獲得最佳工藝參數(shù)，并找出解決問題的方法。食品專業(yè)綜合實驗由簡單到復(fù)雜，在基礎(chǔ)實驗基礎(chǔ)上逐步加大實驗難度，提高學(xué)生的設(shè)計和綜合實踐能力。每一個實驗的教學(xué)過程都是一個完整的過程，包含課前準(zhǔn)備、課中實施、課后提升等多個環(huán)節(jié)。教師可運用六西格瑪管理法的科學(xué)測量手段，追蹤影響實驗教學(xué)環(huán)節(jié)的重要因素，加以分析、改進和控制。六西格瑪管理法將整個流程作為目標(biāo)達成的載體，不斷地激勵和調(diào)動學(xué)生的積極性，協(xié)助學(xué)生實現(xiàn)預(yù)定的目標(biāo)，提升學(xué)生素質(zhì)[8]。本課題擬利用魚骨圖和因果表對影響實驗教學(xué)質(zhì)量的實驗準(zhǔn)備、實驗操作過程、課后考核等重要因素進行篩選和權(quán)重確定，挖掘、分析實驗教學(xué)中的關(guān)鍵因素，對課前準(zhǔn)備、課中實施和課后考核三個方面提出改革措施，以期建立一個以六西格瑪管理法為基礎(chǔ)的實驗教學(xué)精細(xì)化流程。

三、DMAIC模型在食品專業(yè)綜合實驗中的應(yīng)用

將六西格瑪管理法的理念引入實驗教學(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施途徑。針對食品專業(yè)綜合實驗課程的特點，DMAIC模型的定義、測量、分析、改進、控制五個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階段，其主要是指識別客戶要求或定義問題，設(shè)置問題以及需要實現(xiàn)的目標(biāo)，確定關(guān)鍵流程和影響客戶滿意度的主要因素。這個階段很重要，若沒有識別出足夠的問題，將影響分析和獲得的結(jié)果，因此，實驗教學(xué)首先要識別學(xué)生的需求。學(xué)生對課程的最低需求是考核能過關(guān)或取得相應(yīng)分?jǐn)?shù)；更高需求包括鍛煉動手能力，培養(yǎng)理論聯(lián)系實際的實踐能力和提升實驗研究技能以促進就業(yè)。實驗教學(xué)提供的教學(xué)內(nèi)容及方法需要考慮能否為學(xué)生所接受且滿足學(xué)生的需求[9]。一個完整的實驗教學(xué)流程包括課前準(zhǔn)備、課中實施、課后考核，因此，需要挖掘整個實驗教學(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。作為課程的實施者，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價指標(biāo)。

（二）測量階段

課題組以食品科學(xué)與工程專業(yè)學(xué)生為載體，從課前準(zhǔn)備、課中實施、課后考核多角度分析食品專業(yè)綜合實驗課程的現(xiàn)狀，以找出需要解決問題的重點。通過問卷調(diào)查定性評價法，探尋學(xué)生對課程的實際細(xì)化需求，分析學(xué)生對課程內(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)的滿意度。

（三）分析階段

根據(jù)實際調(diào)研情況，從課前準(zhǔn)備、課中實施和課后考核深入剖析影響學(xué)生實驗課程成績的典型因素，通過魚骨圖對影響學(xué)生實驗效果的因素進行梳理（見圖3）。

圖3 影響學(xué)生實驗效果的因素分析

為進一步分析影響學(xué)生實驗課程效果的主導(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，請參與本課程學(xué)習(xí)的學(xué)生對各因素重要性進行量化打分，繪制因果矩陣表（見表1）并進行統(tǒng)計，確定關(guān)鍵因素。其中實驗課程成績?yōu)檩敵鲎兞?，分值為參與打分人員的平均值。將每個細(xì)分原因?qū)嶒炚n程成績的影響值與輸出變量值（設(shè)定為9）乘積作為每個細(xì)分原因的結(jié)果，確定影響實驗效果的優(yōu)先級因素。

根據(jù)因果矩陣表，將分值50分以上的原因作為影響學(xué)生實驗效果的關(guān)鍵因素（見表2）。

從上述分析結(jié)果中可以看出，在影響學(xué)生實驗效果的主要要素中，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；實驗預(yù)習(xí)報告走形式，學(xué)生不認(rèn)真預(yù)習(xí)；考核方式單一。以上因素是提高實驗教學(xué)效果的關(guān)鍵，應(yīng)優(yōu)先考慮并解決相應(yīng)問題。

（四）改進階段

課前準(zhǔn)備：強化預(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)實驗教學(xué)計劃和教學(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)食品專業(yè)綜合實驗的教材和參考書對實驗項目內(nèi)容進行預(yù)習(xí)，了解實驗的要求和安排，完成教師布置的預(yù)習(xí)測試題，并達到合格以上方可參加課程實驗。預(yù)習(xí)測試成績?yōu)楸菊n程總成績的評分依據(jù)之一，設(shè)置課前預(yù)習(xí)測試能夠培養(yǎng)學(xué)生在實驗前認(rèn)真預(yù)習(xí)的習(xí)慣。

課中實施：實驗過程中教師提出問題，或由學(xué)生提出問題，教師面對面通過講述、視頻學(xué)習(xí)、類比教學(xué)、小組合作、師生共議等教學(xué)方法，介紹實驗原理、實驗設(shè)備、實驗流程及操作實驗規(guī)范。現(xiàn)場講解共性問題，解決學(xué)生普遍存在的問題，引導(dǎo)學(xué)生在操作過程中重視實驗細(xì)節(jié)，主動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)，配合完成實驗項目，爭取實驗效率最大化，確保在規(guī)定時間內(nèi)完成實驗任務(wù)。

課后考核：采用定量評價和定性評價相結(jié)合的方法，對學(xué)生的學(xué)習(xí)過程和學(xué)習(xí)效果進行評價。在實驗項目完成后，進行實驗結(jié)果展示和評價（包括自評、他評和師評），并進行師生共議，分享實驗心得。結(jié)合學(xué)生的預(yù)習(xí)情況、仿真實驗、現(xiàn)場操作考核、實驗報告等方面進行打分，然后按照一定比例進行加和，得到學(xué)生的最終成績，以全面客觀地評價學(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、評價教師的教學(xué)，形成混合評價體系，以改進后續(xù)教學(xué)，為學(xué)生提供更精確的指導(dǎo)。

（五）控制階段

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

四、結(jié)語

本文將六西格瑪管理法DMAIC模型中的定義、測量、分析、改進、控制五步過程改進法用于構(gòu)建食品專業(yè)綜合實驗課程實驗教學(xué)管理的質(zhì)量評價體系。采用魚骨圖分析影響學(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學(xué)生實驗課程效果的影響程度，找出改善實驗教學(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、課中實施多主體互動實踐教學(xué)、課后考核多元化評價等三個方面的改革措施，以增強教學(xué)效果。

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［責(zé)任編輯：劉鳳華］