生物實驗教學(xué)效果數(shù)量化評價方法

前言：想要寫出一篇引人入勝的文章？我們特意為您整理了生物實驗教學(xué)效果數(shù)量化評價方法范文，希望能給你帶來靈感和參考，敬請閱讀。

摘要：實驗教學(xué)在實驗性學(xué)科教學(xué)中起著重要的作用。相應(yīng)于新的專業(yè)培養(yǎng)模式，地方師范類院校實驗教學(xué)面臨改革，實驗教學(xué)效果的評價為實驗教學(xué)改革提供基礎(chǔ)。本研究以地方師范類院校生物學(xué)實驗教學(xué)為研究對象，通過構(gòu)建一種數(shù)學(xué)模型，識別和確定實驗教學(xué)效果的影響因子，以數(shù)值化方法對實驗教學(xué)效果進行評價。使用該模型，以不同的實驗室及不同實驗課程與年度實驗教學(xué)數(shù)據(jù)為輸入項進行計算，表明該模型對實驗教學(xué)效果評價的可用性。

關(guān)鍵詞：實驗教學(xué)效果評價；實驗室使用效率評價；學(xué)生實驗學(xué)習(xí)效果評價；數(shù)學(xué)模型

一、概述

相應(yīng)于我國高等教育的改革與社會發(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)于社會市場化培養(yǎng)要求間的轉(zhuǎn)變。地方師范類院校在我國屬于我國高等教育發(fā)展中的特殊培養(yǎng)模式，在新的市場化培養(yǎng)需求壓力下，此類院校的轉(zhuǎn)型發(fā)展較其他類院校更具有挑戰(zhàn)性[1]。在地方師范類院校中由于各不同的專業(yè)屬性存在不同的特點，反映在整個院校的轉(zhuǎn)型中更具有其特殊性。實驗教學(xué)在以實驗為主的專業(yè)培養(yǎng)體系中占據(jù)著重要的位置[2]，實驗教學(xué)體系的構(gòu)建與實驗教學(xué)活動的進行是保證學(xué)生培養(yǎng)質(zhì)量的前提。不同屬性的高等院校實驗教學(xué)體系與教學(xué)活動呈現(xiàn)出不同的特點[3]。而地方性的師范類院校有著不同于其他高等院校的特點，在以研究型為主的大學(xué)，其實驗教學(xué)主要以研究為主，實驗室的設(shè)置主要以教師科研使用為主，同時兼顧學(xué)生的教學(xué)實驗，而對學(xué)生地培養(yǎng)也主要是其在未來的工作從事科研為主。其他的醫(yī)學(xué)院校、農(nóng)業(yè)院校及各工科專門院?；疽宰晕业奈磥韺I(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)置實驗室，進行目標(biāo)主體較單一的實驗教學(xué)[4]。對于部分已成為綜合類的國家級的師范類院校，其主體的實驗教學(xué)內(nèi)容在科研與培養(yǎng)學(xué)生中接近50%[5]。對于地方性師范類院校，其實驗教學(xué)從服務(wù)的目標(biāo)上不同于上述各類高等院校。作為在地方師范類院校中實驗教學(xué)為主體的生物類實驗教學(xué)體系，明顯反映出區(qū)別于其他各類院校生物學(xué)實驗教學(xué)體系的特點。即在目前在未來一段時間內(nèi)，地方師范類生物實驗教學(xué)依然以培養(yǎng)合格、時代化的中學(xué)生物教師為主，兼顧教師從事科研。在傳統(tǒng)的實驗教學(xué)效果評價中，主要以定性或最終以實驗報告成績作為唯一的評價標(biāo)準(zhǔn)。此方法簡單，可操作性強。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)有的實驗教學(xué)已成為一個系統(tǒng)性的過程[6]。對現(xiàn)有的實驗教學(xué)效果的評價要求不僅需要從多維度、多因素進行，同時也應(yīng)具有從教學(xué)活動中發(fā)現(xiàn)問題，并持續(xù)改進的能力[7]。由此，以數(shù)量化的方式反映實驗教學(xué)的整個過程，并考慮多因素影響的數(shù)學(xué)模式評價方法成為必要[8]。本研究以國家同類地方師范類院校生物學(xué)實驗教學(xué)體系為參照研究對象，以我校生物學(xué)實驗教學(xué)體系為研究樣本。探索以數(shù)量化的方式對生物學(xué)實驗教學(xué)體系進行評價，一方面可以對現(xiàn)有的實驗教學(xué)效果以數(shù)量化形式進行評估，另一方面可以在現(xiàn)有評價中識別并確定特有的實驗教學(xué)影響因子，在后續(xù)的實驗教學(xué)改革中通過調(diào)整影響因子參數(shù)值，使得實驗教學(xué)效果不斷的趨于合理化與高效化。并最終適應(yīng)于未來的市場化培養(yǎng)需求的學(xué)生知識與技能要求實驗教學(xué)體系。基于研究結(jié)果，通過重新設(shè)置新的實驗教學(xué)體系，使培養(yǎng)學(xué)生所掌握的課堂知識服務(wù)于技能，達到二者的有機融合，并與未來就業(yè)市場化需求相匹配，最大限度地達到與就業(yè)工作實踐的知識與技能的無縫對接，提高學(xué)生的在校學(xué)習(xí)知識與技能的重用性，增強學(xué)生未來就業(yè)的競爭性。

二、評價影響因子的識別與選定

數(shù)量化評價因子的識別與選定直接關(guān)系到后續(xù)數(shù)學(xué)評價的準(zhǔn)確性與完備性。影響實驗教學(xué)效果的因素諸多，從總體上可分為實驗室建設(shè)的“硬件”影響因子和實驗教學(xué)活動的“軟件”影響因子兩個部分。在“硬件”上，實驗室建成后的使用與在實驗教學(xué)中的運行效率一方面關(guān)系到實驗室本身的使用，另一方面也間接影響對于學(xué)生在相關(guān)實驗中的學(xué)習(xí)效果。因而，對于實驗教學(xué)本身包括實驗室運行效率與學(xué)生的使用結(jié)果。由于在實驗室起始建設(shè)中的目標(biāo)不同，不同類型的實驗室在使用上功能存在差異。以我校生物工程與技術(shù)學(xué)院實驗室建設(shè)為例，既包括原有的僅對于學(xué)生課程的教學(xué)實驗的實驗室，也有近十年來的，對原有的部分教學(xué)實驗室進行補充與改建的專業(yè)實驗室，也同時有著各種不同級別的工程中心與重點實驗室。依據(jù)于我校的實驗室已有的建設(shè)和未來的轉(zhuǎn)型與對學(xué)生培養(yǎng)的動態(tài)實驗教學(xué)需求，對于我院實驗室的總體應(yīng)用在層次與功能上的劃分，將不同類別與層次的實驗室進行層級劃分，以利用后續(xù)在實驗室教學(xué)效果評價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，以按專業(yè)基礎(chǔ)課而建立的實驗室，以當(dāng)前所開設(shè)的課程為基礎(chǔ)，將不同的原有課程實驗室進行整合，形成七個最低一級的基礎(chǔ)實驗教學(xué)實驗室；將服務(wù)于生物專業(yè)課程，而基礎(chǔ)實驗教學(xué)實驗室不能包括的劃歸為專業(yè)實驗室，此為第二級實驗室；而將在院內(nèi)設(shè)有的不同級別的工程中心，校級研究所和重點實驗實驗室劃分為第三級，即科研實驗室。如此架構(gòu)的實驗室均與學(xué)生實驗教學(xué)相關(guān)，然而，從學(xué)生實驗訓(xùn)練上又具有不同的功能與階次性。對不同類別的實驗室，在進行量化評價中給予不同的權(quán)重數(shù)，其數(shù)量值不僅可反映實驗室的使用效率，也反映其在學(xué)生實驗教學(xué)效果中的不同作用。在此大類下，使用層次分析法（AHP，AnalyticHierar－chyProces）[9]，最終識別并確定實驗室所屬分類、實驗室所開實驗課程、實驗室一個學(xué)年內(nèi)所開實驗課程的門數(shù)、實驗室一個學(xué)年內(nèi)所開課程的年人時數(shù)、實驗室一個學(xué)年內(nèi)實驗經(jīng)費的總投入值、實驗室一個學(xué)年內(nèi)所開放的總時數(shù)作為某一個實驗室使用效率的影響因子，參與模型計算。對于實驗教學(xué)活動“軟件”影響實驗教學(xué)效果的影響因子[10]，同樣基于AHP方法，對實驗教學(xué)活動影響實驗教學(xué)效果的影響因子進行識別，最終確定實驗課程所使用的實驗教學(xué)教材、實驗授課教師所設(shè)入的指導(dǎo)實驗時長、某門實驗課一個學(xué)年內(nèi)學(xué)生實驗報告的成績、某門實驗課內(nèi)實驗操作技能考試成績和實驗室內(nèi)所產(chǎn)生的科研項目與獲得獎勵與學(xué)院總體科研的占比為自變量因子，參與該部分的模型計算。使用該模型進行計算時，對于模型中各權(quán)重系數(shù)的量化使用AHP方法進行，即由不同的具有代表性的人員對每項參數(shù)進行打分，以100分為滿分，獲得各項打分后，對所得到的分數(shù)以100分為標(biāo)準(zhǔn)進行歸一化處理。而對于各項參數(shù)所代表的子項的數(shù)值則以實驗室的由代表性的學(xué)年統(tǒng)計得到。

三、實驗教學(xué)效果計算模型

實驗教學(xué)效果評價模型使用指標(biāo)法進行，評價模型包含兩個部分，即實驗教學(xué)效果評價（ETEE）由實驗室使用效率評價（LUEE）與學(xué)生實驗學(xué)習(xí)效果評價（SELE）兩部分構(gòu)成：計算公式為：ETEE=α*LUEE+β*SELE模型中α和β為各自評價的權(quán)重系數(shù)。對于實驗室使用效率評價（LUEE），計算公式可以表達為下式：LUEE=ωiXi+μωi表示LUEE各影響因子理論無量綱化系數(shù)Xi表示LUEE各影響因子的實際無量綱化值μ表示LUEE中不可控的其它隨機變量在本研究中，各項影響因子具體如下：X1-該實驗室所屬上述分類中的實驗室類別權(quán)重X2-該實驗室所開實驗課程在總的開課程中所占比率X3-該實驗室一個學(xué)年內(nèi)所開課程的年人時數(shù)X4-該實驗室一個學(xué)年內(nèi)實驗經(jīng)費的總投入值學(xué)生實驗學(xué)習(xí)效果評價（SELE）計算公式表達如下：SELE=δjYj+εδj表示SELE各影響因子理論無量綱化系數(shù)Yj表示SELE各影響因子實際無量綱化值ε表示SELE中不可控的其它隨機變量在本研究中，各具體的影響因子為：Y1-特定實驗課程所使用的實驗教學(xué)教材Y2-實驗授課教師所設(shè)入的指導(dǎo)實驗時長Y3-該門實驗課一個學(xué)年內(nèi)學(xué)生實驗報告的成績Y4-該門實驗課內(nèi)實驗操作技能考試成績Y5-在該實驗室內(nèi)所產(chǎn)生的科研項目與獲得獎勵與學(xué)院總體科研的占比

四、實驗教學(xué)效果模型計算實例

使用上述的計算模型，以我院分子生物學(xué)實驗室、細胞生物學(xué)實驗室、生物化學(xué)實驗室、遺傳學(xué)實驗室、食品與藥品檢測分析中心、大櫻桃中心和硫生物技術(shù)研究所8個分屬于不同類別的實驗室，并將其所對應(yīng)的2016年度的所開設(shè)的一門實驗課作為計算對象，對實驗室的使用效率（LUEE）和學(xué)生實驗學(xué)習(xí)效果評價（SELE）計算，最終得到學(xué)生實驗教學(xué)效果評價（ETEE）計算結(jié)果。從計算結(jié)果得到，對所選的8個實驗室進行計算，以食品與藥品檢測分析中心的使用效率最高，其LUEE達0.7784，而以硫生物技術(shù)研究所使用效率最低，其LUEE為0.3365，考查所有對實驗實驗室影響因子可以發(fā)現(xiàn)，對于實驗室使用效率影響較大的是在該實驗室中所開設(shè)的實驗課程門數(shù)及學(xué)院對教學(xué)所投入的經(jīng)費。而將實驗室使用效率考慮在內(nèi)，對所在實驗室的實驗教學(xué)的教學(xué)過程條件下進行ETEE的計算，對所使用的8個實驗室進行整體進行計算，可以獲得大櫻桃中心的ETEE最高為2.488，而以分子生物學(xué)實驗室為最低，僅為1.1975。其影響因子主要在于教師所使用的實驗教材、指導(dǎo)學(xué)生時長及對實驗中特殊要求為其主要的影響因素。此結(jié)果說明，實驗教學(xué)的效果與實驗室使用效率及實驗教學(xué)環(huán)節(jié)均相關(guān)，在進行實驗效果改進時，可以從此兩個方面同時進行，一方面提高實驗室的使用效率，同時要對實驗教學(xué)活動環(huán)節(jié)進行改進，以達到能從整體提高實驗教學(xué)的效果。為驗證本模型的可預(yù)測性，以ETEE效果最低的分子生物學(xué)實驗室為例，使用2017學(xué)年學(xué)生的分子生物學(xué)實驗為研究樣本，利用所建立的模型，以2017學(xué)年對該實驗室的在經(jīng)費投入、課程開設(shè)門數(shù)、學(xué)年開課總?cè)藭r數(shù)、教材改進及教師指導(dǎo)時長與特定技能要求方面，以實驗改進值為輸入項，再次進行TETR的計算，并與未改進前的ETEE進行對比，可得到2個年度的ETEE計算結(jié)果。計算結(jié)果顯示，2017學(xué)年分子生物學(xué)實驗室中分子生物學(xué)實驗的教學(xué)ETEE值為1.4139，較2016年的1.1975增加了18%。使用配對t檢驗方法，對所使用的不同年度組內(nèi)離散數(shù)據(jù)進行差異性檢驗，2017年度與2016年度在該門課程上存著顯著差異（p<0.05）。

五、結(jié)束語

綜合以上結(jié)果，本研究建立了一種對實驗室使用效率及總體實驗教學(xué)效果評價的一種定量數(shù)值方法。從試驗經(jīng)果可以看到，該模型在一定的范圍之內(nèi)是可行的。對于實驗教學(xué)效果的評價，以此模型為依據(jù)，可以對不同的實驗室使用效率及某一門實驗課的教學(xué)效果進行預(yù)估及評價，再通過其主要影響因子，調(diào)整其影響項，達到動態(tài)持續(xù)的教學(xué)效果提高，可用于同類院校的實驗教學(xué)評估與改進，也為開發(fā)其他實驗教學(xué)效果預(yù)估數(shù)學(xué)模型提供參考。

參考文獻：

[1]李其順，李建疆，李樹剛.高校實驗教學(xué)改革的思考[J].高校實驗室工作研究，2004（1）：24-26.

[2]江衍，林擁軍，胡福榮，等.生物學(xué)實驗教學(xué)管理改革的探索與實踐[J].中國大學(xué)教學(xué)，2004（8）：24-25.

[3]李麗萍.對實驗室改革開放的幾點認識[J].實驗室研究與探索，2002（6）：100-102.

[4]薛秀恒，王菊花，祁克宗，等.現(xiàn)代生物實驗技術(shù)綜合性實驗教學(xué)改革探索與實踐[J].安徽農(nóng)學(xué)通報，2011，17（3）：174-176.

[5]周穎君，紀(jì)劍輝.高校生物實驗教學(xué)改革探析[J].讀與寫（教育教學(xué)刊），2015，12（11）：42-43.

[6]常海飛，馮曉東.高校生物學(xué)實驗教學(xué)的現(xiàn)狀分析與改革構(gòu)想[J].延安大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2004，3：77-79.

[7]周鮮成.規(guī)范綜合性、設(shè)計性實驗教學(xué)的探索與研究[J].實驗技術(shù)與管理，2007，24（7）：103-105.

[8]樊華.基于DEA的高校實驗室效率評價[J].實驗室研究與探索，2011，30（3）：154-157.

[9]史萍.五邑大學(xué)實驗設(shè)備使用效率考核指標(biāo)體系的優(yōu)化設(shè)計[D].蘭州大學(xué)，2012.

[10]阿力木江•阿布都拉，艾力•沙吾爾.淺議實驗技術(shù)人員在高校生物類專業(yè)實驗教學(xué)中的作用[J].教育教學(xué)論壇，2017，10：274-275.

作者：趙菲佚 焦成瑾 王廷璞 賈貞 安建平 單位：天水師范學(xué)院 生物工程與技術(shù)學(xué)院