质量管理工程综合实验的创新性教育改革探索

张正勇 沙敏 李大芳 金灿灿 刘军

摘   要： 本文从学术研究、课程模块融合驱动的创新实验项目研发，实验预习、实施、总结阶段的学生创新性实验能力培养，以及基于学生满意和多指标专业论证的创新实验项目动态调整评估规范等方面展开了较系统的研究讨论，提出了综合实验创新性教育改革与探索的实施路径，为卓越质量人才培养提供参考。

关键词： 质量管理工程   实验改革   创新项目   专业建设

质量管理工程专业作为一个新兴专业，旨在培养顺应社会主义市场经济高质量发展需要，服务国家“质量强国战略”“中国制造2025”等重大战略需求，系统掌握经济、管理与工程相关理论、方法与技术，能够灵活运用质量管理理论、质量工程基本工具、质量计量检测技术、质量统计与分析方法、试验设计等知识与技能，能够胜任企事业单位或政府职能部门中质量设计、监督管理、标准化与认证、检验检测等相关工作岗位要求的复合应用型人才[1]（70-71）[2]（1-6）[3]（157-158）。经过近年来专业师生的共同努力，我校质量管理工程专业日前入选校级品牌专业培育项目，为持续培养高质量人才奠定了坚实基础。高水平质量人才培养涉及师资队伍建设、课程资源开发、实验实践训练等多个方面，其中实验环节的重要性不言而喻，通过实验课程的高效组织与实际训练可以有效强化学生对理论课程体系的核心知识、方法的理解，锻炼学生的基本实验技能及动手能力，培养学生运用专业知识解决实际问题的能力。

综合实验训练作为独立的实验课程，与一般的课程内实验训练又有所不同，按照实验训练层次可分为基础技能训练、专项综合技能训练、创新创业训练，综合实验训练更加强调学生综合能力、创新能力的训练[4]（212-213）。在教育实践中，美国教育学家布鲁姆将教学目标分为6个层级，分别是记忆、理解、运用、分析、评价和创造，与之对应的学生能力的培养常常被分为单项能力、综合运用能力及创新能力，可见教育的最高层级要求是创新创造[5]（131-134）。在实验教学实践中，按照实验项目实施的一般要求可细分为演示性、操作性、验证性、设计性和综合性实验，不同类型的实验项目对学生的动手能力、思辨能力、创新能力的培养侧重点不一。随着社会现实问题日益复杂化、多元化，高等教育人才培养模式的持续优化，以及人才创新能力的培养愈发重要，我们需要在传统实验教学培养学生操作技能的基础上，更加注重探索培养学生的科学研究技能，在设计性、综合性的实验训练中锤炼学生观察现象与发现问题、做出实验假设与推理分析、开展测试与数据处理、系统总结与合理评估的能力。以下将结合实验教学实践，从创新实验项目研发、学生创新性实验能力培养及评估规范与动态调整机制建立等方面展开进一步的讨论。

一、创新实验项目研发策略

质量管理工程综合实验作为质量管理工程专业学生的必修实验课程，课程设置的目的在于通过该课程系统的实验训练，培养学生基本的实验技能，巩固和加深学生本科学习期间所学的专业理论知识，使他们能够运用相关专业知识进行问题分析并解决若干常见的问题，培养他们严谨务实、细致认真、精益求精的科学精神。在实践过程中，该课程专门配备了质量管理工程应用系统，集成了自动控制技术、视频测量技术、射频识别物流技术、计算机语言编程组态监控、人工智能、信息管理技术及生产过程管理等多项先进技术，实现了物料安装搬运、自动传输、立体仓储、质量检测、数控加工、拆卸分拣、零件安装、质量控制等多项功能。通过实验训练，学生能够切身感受生产过程的多个关键环节和质量链流向，学会观察与基本工序操作、实验记录与质量数据分析等多项技能。在此基础上，研发设置合适的创新性实验项目，将有利于培养基础扎实、开拓创新的新时代质量人。

1.学术研究引领的创新实验项目研发

学术研究的本质是创新，以学术研究引领、反哺实验教学有利于培養创新人才。近年来，我院教师先后承担和完成了国家级、省部级和国际合作等各类研究项目70余项，学生完成的挑战杯、大学生创新创业等各类竞赛项目100余项，积累了丰富的研发资源，涵盖操作方法改进、工序流程优化、实验数据挖掘、实验本体集成、模拟仿真等多个方面。以质量检测模块为例，常规测试主要是获知样品的几何量信息，如长度尺寸、角度、形状等，进而结合质量统计控制分析开展质量判别等工作。进一步研究发现该常规分析存在测试数据维度单一、分析方法灵敏度有限等问题，针对上述实验瓶颈开展创新设计，测试维度方面增加光谱、色谱、质谱等化学谱图测试方法研发，洞悉样品组分、含量信息;分析评价方法方面增加支持向量机、人工神经网络等智能学习算法研发，构建高效、智能、快速的质量判别新方法。

2.课程模块融合的创新实验项目研发

质量管理工程专业课程主要包括质量经济管理课程模块、质量计量检测课程模块、质量数据统计分析软件课程模块、质量标准化与认证认可课程模块，通过模块化培养有利于学生系统地建立各专业课程群内的基础理论、知识和技能体系，课程模块间本质存在内在的学术交联，以实验系统故障排查、生产流程质量预警等案例为切入点，培养学生以科学问题为导向的融合联通专业内部的多课程体系交叉分析能力，锻炼学生质量工程应用系统功能流程图的正确设计（质量管理学、质量工程学、系统工程）、实验设备及材料的正确选择（仪器分析概论、质量成本管理、质量经济学）、实验手段的正确运用（质量检验原理、测试技术基础、试验设计）、实验图表的绘制与实验结果的准确解析（质量统计学、质量软件）等综合实验实施与评估能力。

二、学生创新性实验能力培养

创新实验项目的研发是培养学生创新实验能力的基础，学生创新素质的全面培养必然贯穿于综合实验的全过程，涵盖实验的预习阶段、实施阶段及总结阶段。

1.实验预习阶段的学生创新性实验能力培养

实验预习阶段的一般目的在于让学生通过阅读实验教程及相关参考资料初步了解实验类型、基本原理、项目内容、实验步骤、处理方法及注意事项等实验要素。创新性实验能力的要求在此基础上有所提升，包括文献调研与总结分析、试验设计与仿真模拟等[6]（56-64）。针对实验任务，学生需要自行收集相关图书、期刊、专利、报告等文献资料，查阅中外文期刊数据库，以及能够初步利用文献计量学手段统计分析相关研究脉络与发展趋势，能够根据实验特点开展试验设计，模拟预测实验过程与结果，深刻理解实验关键环节，提炼实验优化改进预案。

2.实验实施阶段的学生创新性实验能力培养

实验实施阶段的一般流程是学生按照实验教程，遵照教师讲解，开展实验操作，观察实验现象，记录实验数据。创新性实验能力的要求在此基础上有所提升，包括实验操作的规范性执行、实验结果的有效性评价、实验偏差的及时判别、实验故障的准确排查、实验方案的现场改进、实验结果与试验设计预期不一致时的现场分析等。这种高要求的创新性研究训练对于本科阶段独立的学生个体而言压力较大，因此在实际实践过程中常采用3人—6人的研究小组形式，不仅小组内同学间团结协作、集思广益、共同进步，还能够实现各小组间的有序竞争[7]（136-137）。

3.实验总结阶段的学生创新性实验能力培养

实验总结阶段的重要输出是实验报告，一般要求学生能够根据实验训练完成实验目的、原理、内容、操作步骤、设备、结果分析、结论及思考题的合理总结、作答。创新性实验能力的要求在此基础上有所提升，包括实验结果的准确描述与合理解释、实验图表的清晰绘制、实验创新与改进的有效凝练、参考文献的标准化标注等，涉及深层次专业知识的灵活应用，数据处理软件、绘图软件、文献管理软件等工具的合理使用，有利于塑造学生严谨务实、创新卓越的科学精神。

三、实验项目评估规范

综合实验训练的本质目的是培养适应时代需求的高素质人才，实践过程中需要根据实际情况不断调整优化实验项目，因此，有必要建立合理的实验项目评估规范与动态调整机制，为实验项目的准入、改进、退出提供科学依据。

1.基于学生满意的创新性实验项目评估规范

学生作为综合实验的受众，掌握技能、锤炼意识、洞悉高深知识是求学的初心，创新性实验的实施能有效强化学生的创新性实验能力，创新性实验项目涉及研发、试点、设置、调整、完善、标准化、退出等多个环节，因此，建立适当的评估反馈机制和指标评价体系对于创新性实验项目的实施与合理调整具有重要的指导意义。学生作为实验培养的“顾客”，对实验有着最直观的认知，引入学生实验满意度调研，可以有效获悉学生的实验接受度和能力提升水平，成为评估实验教学效果、服务学生成才的重要參考[8]（138-139）。当学生进入工作岗位后或进一步求学深造时，创新性实验能力影响着学生的职业发展和学术水平，持续的满意度追踪调研与评估，建立长效反馈机制将为综合实验的持续优化提供依据。与此同时，针对企事业用人单位的满意度调研可做进一步拓展评估，为综合实验创新性教育改革与探索提供需求侧指引。

2.基于专业论证的创新性实验项目评估规范

创新性实验项目评估还需要开展科学、充分的专业评估，涉及指标包括实验项目的科学性与前瞻性、教学组织和管理的难易度、实验操作的复杂性、实验创新的挑战度、实验耗时、实验材料成本、实验设备可调性、实验安全等级等。在创新实验项目选择方面，建立待选项目清单制，入选基本要求包括研究成果发表于国内外权威学术期刊，再经由专家评估、调研论证，而后开展教学试点，充分考核测评实验组和对照组学生的实验报告，完成教学效果评估报告。设定适度的综合实验项目数，保障核心实验知识点的教学工作，逐步淘汰已不适应现代教学要求的实验项目或者采取网络教学演示的方式减少操作性、验证性实验项目的课时，逐步提高设计性、综合性实验项目的比重。

质量管理工程综合实验是培养高水平、有创造性、质量人才的重要支撑，通过综合实验训练能够有效提高学生对理论课程体系的认知水平，实践锻炼学生发现问题、现场分析与解决问题的能力。为适应新时代对质量创新人才的迫切需求，开展综合实验创新性教育改革与探索，本文尝试从创新实验项目研发、实验各阶段学生创新性实验能力培养，以及基于学生满意和专业论证的实验项目动态调整评估规范等方面较系统地总结分析了实施路径，为综合实验的改革、优化提供了参考。

参考文献：

[1]张正勇，袁亚雯，赵勤，高陈璐，沙敏.服务多元需求的高校特色一流专业建设研究[J].当代教育实践与教学研究，2018（3）.

[2]沙敏，张正勇，张庆民，黄雨，刘军，张丁.以学科交叉推动质量管理工程复合应用型人才培养的探索与实践[J].教育现代化，2019，6（54）.

[3]曲泽静，刘晨.质量管理工程新专业建设探索[J].产业与科技论坛，2016，15（10）.

[4]陈瑜，刘孝国，王艳华.高校经管类专业实践教学体系改革探究[J].中国管理信息化，2019，22（21）.

[5]戚爽.基于布鲁姆教育目标分类法的慕课课程建设[J].吉林省教育学院学报，2020，36（6）.

[6]李思维，岳彤彤，姜逸雪，曹思文，张正勇.质量管理研究演进历程及主题可视化分析[J].质量探索，2019（3）.

[7]张正勇.论研究学习小组在大学生成才转型教育中的实践意义[J].文教资料，2016（19）.

[8]石小晶，张杰，孙倩，张庆民，张正勇.专业满意度视角下的一流专业建设分析[J].文教资料，2017（18）.

基金项目：南京财经大学教学改革课题“《质量管理工程综合实验》课程实验教学模式改革的探索与实践”资助项目（JGY19070）。