生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果數(shù)量化評價(jià)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(shí)驗(yàn)教學(xué)效果數(shù)量化評價(jià)方法范文，希望能給你帶來靈感和參考，敬請閱讀。
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)于新的專業(yè)培養(yǎng)模式，地方師范類院校實(shí)驗(yàn)教學(xué)面臨改革，實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果的評價(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院校生物學(xué)實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)教學(xué)效果的影響因子，以數(shù)值化方法對實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果進(jìn)行評價(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，表明該模型對實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果評價(jià)的可用性。
關(guān)鍵詞：實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果評價(jià)；實(shí)驗(yàn)室使用效率評價(jià)；學(xué)生實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)效果評價(jià)；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(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)活動呈現(xiàn)出不同的特點(diǎn)[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(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(shí)驗(yàn)室，進(jìn)行目標(biāo)主體較單一的實(shí)驗(yàn)教學(xué)[4]。對于部分已成為綜合類的國家級的師范類院校，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]。對于地方性師范類院校，其實(shí)驗(yàn)教學(xué)從服務(wù)的目標(biāo)上不同于上述各類高等院校。作為在地方師范類院校中實(shí)驗(yàn)教學(xué)為主體的生物類實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的特點(diǎn)。即在目前在未來一段時(shí)間內(nèi)，地方師范類生物實(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)效果評價(jià)中，主要以定性或最終以實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績作為唯一的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。此方法簡單，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)性的過程[6]。對現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果的評價(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)活動中發(fā)現(xiàn)問題，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)過程，并考慮多因素影響的數(shù)學(xué)模式評價(jià)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(shí)驗(yàn)教學(xué)體系為參照研究對象，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)量化的方式對生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系進(jìn)行評價(jià)，一方面可以對現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果以數(shù)量化形式進(jìn)行評估，另一方面可以在現(xiàn)有評價(jià)中識別并確定特有的實(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)于未來的市場化培養(yǎng)需求的學(xué)生知識與技能要求實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系?；谘芯拷Y(jié)果，通過重新設(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服務(wù)于技能，達(dá)到二者的有機(jī)融合，并與未來就業(yè)市場化需求相匹配，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(qiáng)學(xué)生未來就業(yè)的競爭性。
二、評價(jià)影響因子的識別與選定
數(shù)量化評價(jià)因子的識別與選定直接關(guān)系到后續(xù)數(shù)學(xué)評價(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于學(xué)生在相關(guān)實(shí)驗(yàn)中的學(xué)習(xí)效果。因而，對于實(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，也有近十年來的，對原有的部分教學(xué)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行補(bǔ)充與改建的專業(yè)實(shí)驗(yàn)室，也同時(shí)有著各種不同級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)和未來的轉(zhuǎn)型與對學(xué)生培養(yǎng)的動態(tài)實(shí)驗(yàn)教學(xué)需求，對于我院實(shí)驗(yàn)室的總體應(yīng)用在層次與功能上的劃分，將不同類別與層次的實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行層級劃分，以利用后續(xù)在實(shí)驗(yàn)室教學(xué)效果評價(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，以按專業(yè)基礎(chǔ)課而建立的實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)室進(jìn)行整合，形成七個(gè)最低一級的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)驗(yàn)室；將服務(wù)于生物專業(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業(yè)實(shí)驗(yàn)室，此為第二級實(shí)驗(yàn)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(diǎn)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)室劃分為第三級，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。對不同類別的實(shí)驗(yàn)室，在進(jìn)行量化評價(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。在此大類下，使用層次分析法（AHP，AnalyticHierar－chyProces）[9]，最終識別并確定實(shí)驗(yàn)室所屬分類、實(shí)驗(yàn)室所開實(shí)驗(yàn)課程、實(shí)驗(yàn)室一個(gè)學(xué)年內(nèi)所開實(shí)驗(yàn)課程的門數(shù)、實(shí)驗(yàn)室一個(gè)學(xué)年內(nèi)所開課程的年人時(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。對于實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動“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，對實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動影響實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果的影響因子進(jìn)行識別，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、某門實(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、某門實(shí)驗(yàn)課內(nèi)實(shí)驗(yàn)操作技能考試成績和實(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每項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行打分，以100分為滿分，獲得各項(xiàng)打分后，對所得到的分?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)效果評價(jià)模型使用指標(biāo)法進(jìn)行，評價(jià)模型包含兩個(gè)部分，即實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果評價(jià)（ETEE）由實(shí)驗(yàn)室使用效率評價(jià)（LUEE）與學(xué)生實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)效果評價(jià)（SELE）兩部分構(gòu)成：計(jì)算公式為：ETEE=α*LUEE+β*SELE模型中α和β為各自評價(jià)的權(quán)重系數(shù)。對于實(shí)驗(yàn)室使用效率評價(jià)（LUEE），計(jì)算公式可以表達(dá)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(shí)際無量綱化值μ表示LUEE中不可控的其它隨機(jī)變量在本研究中，各項(xiàng)影響因子具體如下：X1-該實(shí)驗(yàn)室所屬上述分類中的實(shí)驗(yàn)室類別權(quán)重X2-該實(shí)驗(yàn)室所開實(shí)驗(yàn)課程在總的開課程中所占比率X3-該實(shí)驗(yàn)室一個(gè)學(xué)年內(nèi)所開課程的年人時(shí)數(shù)X4-該實(shí)驗(yàn)室一個(gè)學(xué)年內(nèi)實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)的總投入值學(xué)生實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)效果評價(jià)（SELE）計(jì)算公式表達(dá)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(shí)際無量綱化值ε表示SELE中不可控的其它隨機(jī)變量在本研究中，各具體的影響因子為：Y1-特定實(shí)驗(yàn)課程所使用的實(shí)驗(yàn)教學(xué)教材Y2-實(shí)驗(yàn)授課教師所設(shè)入的指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)時(shí)長Y3-該門實(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Y4-該門實(shí)驗(yàn)課內(nèi)實(shí)驗(yàn)操作技能考試成績Y5-在該實(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
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)分屬于不同類別的實(shí)驗(yàn)室，并將其所對應(yīng)的2016年度的所開設(shè)的一門實(shí)驗(yàn)課作為計(jì)算對象，對實(shí)驗(yàn)室的使用效率（LUEE）和學(xué)生實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)效果評價(jià)（SELE）計(jì)算，最終得到學(xué)生實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果評價(jià)（ETEE）計(jì)算結(jié)果。從計(jì)算結(jié)果得到，對所選的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，考查所有對實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)室影響因子可以發(fā)現(xiàn)，對于實(shí)驗(yàn)室使用效率影響較大的是在該實(shí)驗(yàn)室中所開設(shè)的實(shí)驗(yàn)課程門數(shù)及學(xué)院對教學(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)，對所在實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)教學(xué)的教學(xué)過程條件下進(jìn)行ETEE的計(jì)算，對所使用的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)長及對實(shí)驗(yàn)中特殊要求為其主要的影響因素。此結(jié)果說明，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)要對實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動環(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)年對該實(shí)驗(yàn)室的在經(jīng)費(fèi)投入、課程開設(shè)門數(shù)、學(xué)年開課總?cè)藭r(shí)數(shù)、教材改進(jìn)及教師指導(dǎo)時(shí)長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t檢驗(yàn)方法，對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(shí)驗(yàn)室使用效率及總體實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果評價(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。對于實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果的評價(jià)，以此模型為依據(jù)，可以對不同的實(shí)驗(yàn)室使用效率及某一門實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)效果進(jìn)行預(yù)估及評價(jià)，再通過其主要影響因子，調(diào)整其影響項(xiàng)，達(dá)到動態(tài)持續(xù)的教學(xué)效果提高，可用于同類院校的實(shí)驗(yàn)教學(xué)評估與改進(jìn)，也為開發(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。
參考文獻(xiàn)：
[1]李其順，李建疆，李樹剛.高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的思考[J].高校實(shí)驗(yàn)室工作研究，2004（1）：24-26.
[2]江衍，林擁軍，胡福榮，等.生物學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理改革的探索與實(shí)踐[J].中國大學(xué)教學(xué)，2004（8）：24-25.
[3]李麗萍.對實(shí)驗(yàn)室改革開放的幾點(diǎn)認(rèn)識[J].實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)技術(shù)綜合性實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革探索與實(shí)踐[J].安徽農(nóng)學(xué)通報(bào)，2011，17（3）：174-176.
[5]周穎君，紀(jì)劍輝.高校生物實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)狀分析與改革構(gòu)想[J].延安大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2004，3：77-79.
[7]周鮮成.規(guī)范綜合性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的探索與研究[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2007，24（7）：103-105.
[8]樊華.基于DEA的高校實(shí)驗(yàn)室效率評價(jià)[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2011，30（3）：154-157.
[9]史萍.五邑大學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備使用效率考核指標(biāo)體系的優(yōu)化設(shè)計(jì)[D].蘭州大學(xué)，2012.
[10]阿力木江•阿布都拉，艾力•沙吾爾.淺議實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員在高校生物類專業(yè)實(shí)驗(yàn)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
