设计性实验评价体系的研究与实践

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  摘要:针对设计性实验在实践教学中的重要地位,分析了设计性实验的特点,提出了学生收获、实验内容、规划与目标、实验条件、实验管理、实验效益的多元化评价要素,讨论了学生、专家、教学管理部门多个主体围绕评价要素,建立设计性实验科学全面的评价体系。重点介绍学生评价的方法,包括评价指标及参考点、各部分权重、评价等级等,并结合电子专业具体实验项目,论证了在设计性实验教学中引入评价体系的必要性和可行性。
  关键词:设计性实验;实验评价;评价指标
  中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)18-0115-02
  综合性、设计性或创新性实验评价体系的研究是实践教学改革的热点之一[1-3]。因为设计性实验在培养学生综合素质和创新能力方面起着不可替代作用。与综合性、创新性实验相比,设计性实验在实验教学的组织与管理方面更具代表性,设计性实验项目的准确评价对于提高实验教学质量十分重要[3],研究针对设计性实验项目的评价体系能找出实验教学问题所在,从而提高实验教学质量。
  一、设计性实验的内涵
  根据《普通高等学校本科教学工作水平评估方案》对设计性实验的定义:设计性实验是指给定实验目的要求和实验条件,由学生自行设计实验方案并加以实现的实验[4]。
  第一,实验的目的与要求是明确的。在布置实验任务时必须说清楚通过实验要达到的目的,目标要具体,必要时可给出定量参数。
  第二,实验条件是给定的。实验条件主要体现在硬件上,仪器设备的种类和数量是有限的。实验条件体现在技术手段、软件工具、知识领域等方面,以使设计课题具有适当的难度。
  第三,实验方案须由学生自行设计。这是设计性实验的关键,使学生了解实验的目的与要求以及实验条件。
  第四,学生自己动手完成实验方案确定的实验内容,实现预定目标。
  二、设计性实验的评价要素
  (一)学生收获
  总的来说,实验的目的是要提高学生分析问题解决问题的能力,学生通过实验会做原来不会做的事情,懂得原来不懂的奥秘,所以学生收获是实验评价的第一要素,同时需要分析收获主要体现在哪些方面,以使评价更加客观全面。
  (二)实验内容、规划与目标
  实验“做什么”是实验的基本问题,选择好实验内容是实验的首要内容,包括确定实验的选题、涉及的知识点、采用的技术手段等方面。在设计性实验中实验“怎么做”由学生考虑,教师对实验进行规划,布置实验任务,解释实验条件,提出预习要求。
  (三)实验条件
  实验条件是保证实验质量的基本因素。实验条件需要实验场地和仪器设备,还有分析实验数据的软件。硬件和软件条件不仅要保证能完成实验,而且要满足实验方案多样化的需要。
  (四)实验管理
  从实验项目的立项建设,到学生实验实际运行,以及实验材料归档,每个环节执行到位才能保证实验教学有较高的质量。
  (五)实验效益
  实验资源有限,如何发挥最大效益是普遍关心的问题。实验成本、学生受益面、投入与产出等都是应该考虑的因素。
  三、设计性实验的评价方法
  为得到比较全面、公正的结论,设计性实验的评价方式需要不同的评价主体,结合多种视角的评价结果。
  (一)学生评价
  实验效果如何学生最有发言权,但学生的视野、水平、经验等方面有一定的局限性,所以学生的评价内容更多应从学生亲身经历的、有体会的、较易理解的方面入手,评价指标及参考点从设计课题、硬件条件、软件条件、知识准备、实验管理、实验收获方面来进行,简单明了,不会产生歧义。
  1.设计课题:设计任务与要求容易理解,不会产生歧义;课题设计方案可选,有发挥空间;课题有趣或有应用价值。
  2.硬件条件:仪器设备、实验软件能正常使用;实验场地整洁有序。
  3.软件条件:有课程网站介绍本项实验,有多媒体介绍仪器使用方法;有分析设计方案或实验结果,复杂的数据分析处理的示例程序;实验预约、预习、师生互动、报告提交、意见反馈等实现信息化管理。
  4.知识准备:实验背景知识介绍充分,理论教学中未学过的知识有适当介绍或提示;提供参考资料或提示查阅途径。
  5.实验管理:实验方案要求明确;实验中有困难能得到指导,实验数据或制作物有针对性的检查;实验时间有保障,实验结果不理想可另约时间重做实验;实验报告批改仔细,反馈意见及時有效。
  6.实验收获:凭直观感觉实验收获效果;掌握分析此类问题的着眼点、涉及的因素;懂得如何尝试或进行试验来寻找解决办法;体会到设计课题的普遍性,推广应用到其他场合。
  各部分权重分配如下:凭直观感觉实验收获效果占10,其余部分各占5。
  用以上的评价指标对本校光电学院2012级电子专业的“单片机设计”和“可编程逻辑器件”的设计性实验请学生进行评测,两个项目分别得分为89和90。两项设计总分接近,但分数分布很不相同,前项在“设计课题”特别是“设计方案可选,能结合自身水平做合适的选择,且有发挥空间”方面得分很低,后项在“设计课题”方面得分却很高,但在“硬件条件”特别是“小型工具、实验器具使用方便,器件、材料等低价物品满足实验需要”方面得分很低。由于学生评价的指标及参考点简单明了,所以改进实验的方向比较明确。
  (二)专家评价
  设计性实验正式开出前,应请相关的专家对实验项目从实验项目的选题、实验进程规划和实验条件的准备等方面来进行事前评价,确保实验开出质量。
  实验项目的选题:首先,选题符合专业培养方案的要求,需服从专业教学的系统性要求,一个实验项目对应一类专业问题的解决办法,选题不能重复。其次,选题具有先进性或实用性。再次,选题适合学生的实际水平。   实验进程的规划:从是否明确学生实验前、实验间以及实验室后各阶段的任务与要求,是否了解学生给出设计方案,是否清楚学生设计和完成的重点来判断整个过程构思是否合理。
  实验条件准备:硬件准备:硬件条件是否充分,主要仪器的性能指标是否满足实验要求,小型器具、材料等准备是否到位;所列仪器设备是否合理。知识准备:实验预习材料是否充分,仪器设备的原理、性能、结构、操作方法的介绍是否清楚,背景知识介绍是否简单易懂,实验指导书、课程网站以及多媒体课件等是否科学合理。软件准备:实验安排、预习等是否实现信息化管理,是否对相应的软件作适当介绍。
  (三)管理部门评价
  教学管理部门对设计性实验项目的评价,以学生评价和专家前期评价为基础,弥补这两种评价的不足之处,对具体的实验项目给出完整的结论。
  1.学生对实验的评价:以学生对实验项目的评价为主要依据,适当参考学生对教师教学的评价。
  2.实验项目的建设:专家的评价报告是重要依据,另外还需检查例如是否经过立项、条件准备、学生试做、专家评议等过程;实验指导书编写质量;课程网站对实验介绍的材料是否丰富,有没有预习课件。
  3.实验过程检查:通过全程跟踪学生实验过程来进行,如学生实验前对实验的认识程度和准备情况,学生设计的实验方案是否多样性,学生实验过程的工作热情及独立性、主动性,学生离开实验室时带走哪些数据、文档、照片资料等,学生的实验报告。在实验过程检查中也可观察教师对实验的管理情况,实验的各个阶段教师对学生的要求是否都有一定的标准,管理是否到位。如如何避免实验方案的抄袭,如何监控学生的实验过程以防止一些学生在实验效果不理想的情况下篡改实验数据。
  4.实验档案检查:实验教学大纲,实验安排表,学生实验记录,设备使用记录及维修记录,学生实验报告及批改情况,实验成绩评分标准与评定结果;实验网站反映的学生实验预约情况,预习情况,师生交流讨论情况等。
  5.实验效益评价:实验成本,包括材料消耗,能源动力消耗,设备损耗(折旧),元器件重复利用情况等;设備利用与共享情况,实验占用场地情况,实验的安全性及风险控制;学生的受益面,完成的实验人时数。
  四、结束语
  在设计性实验的建设与运行的不同阶段,评价只是手段,提高实验教学质量是根本目的。各参与方在评价中扮演不同角色,从而得出较为准确、客观、完整的结论。专家根据自己的教学经验、专业知识以及对设计性实验内涵的理解,对实验项目的科学性与合理性做出判断与评价。学生根据自己实验过程的亲身体会,对实验项目的适用性和运行效果给予评价。管理部门的评价是最终评价,不仅要参考学生评价和专家评价的结论,而且要完整考察实验过程,详细检查管理规范性。三种评价所起的作用是相辅相成、不可分割的,且最终落实以评促建、重在建设,提出全面的实验改进措施。
  参考文献:
  [1]张起祥.综合性、设计性实验研究[J].黑龙江高教研究,2008,(2):165-166.
  [2]沈为民,黄杰,杨凯.提高综合性设计性实验的教学效果的探讨[J].高教论坛,2012,(8):21-24.
  [3]史智平,郭宏科,贾卫忠.高等学校实验教学质量评价指标体系的构建[J].高校实验室工作研究,2003,(4):71-73.
  [4]教育部.普通高等学校本科教学工作水平评估方案(试行)[Z].2004.
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