基于培养对象的高校实验课教学要素合理性分析

曾诚 周婕 王建 黄显峰

［摘 要］ 从学生层面展开分析，将“学生评价”运用到实验课教学改革的研究中，通过学生对实验教学各环节的反馈评价，反映实验教学质量和学生预期之间的差距，了解实验教学环节的隐藏问题和薄弱环节，倒查实验教学基本要素的合理性，分析实验课教学存在的问题。通过层次分析法编制问卷，搜集学生对实验教学的评价和反馈，对问卷结果进行量化分析。结果表明：众多影响实验教学效果的指标因素中，学生对实验内容、实验仪器、教学方法的评分最低；对实验教学评价影响最大的是教学方法；不同年级学生的学习行为有差异。根据研究结果提出改进措施以期提升实验课的教学效果。

［关键词］ 问卷调查；课程评价；实验教学改革；大学生

［基金项目］ 2022年度河海大学课程思政示范课程建设项目（2022B14）；2021年度江苏省高等教育教改研究立项课题“大学生创新实践多维协同育人模式构建及长效运行机制研究”（2021JSJG143）；2021年度河海大学水利水电学院教学研究项目“基于CFD技术的创新创业实验体系构建”

［作者简介］ 曾 诚（1981—），男，四川成都人，博士，河海大学水利水电学院副教授，硕士生导师，主要从事水力学及河流动力学研究；周 婕（1981—），女，江苏宿迁人，博士，河海大学力学与材料学院讲师（通信作者），主要从事环境水力学研究。

［中图分类号］ G642.423［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2023）14-0033-04 ［收稿日期］ 2022-06-06

《教育部关于全面深化课程改革落实立德树人根本任务的意见》指出：高校要把实践教学纳入学校教学计划，摆在人才培养的重要位置。实验教学是实践教学的重要组成部分，是理论课的重要补充，在培养学生科学思维方法、动手能力、分析和解决问题的能力、团队合作精神等方面具有不可替代的作用，是培养工科学生理论联系实际、提高动手实践能力和创新思维能力的重要手段［1-4］。然而，实验教学中存在各种问题，导致教学效果不佳［5］。长期以来，实验教学改革成果很多，但基于问卷调查搜集学生教学反馈并进行有针对性的、系统性的量化分析的研究较少［6］。本研究以“水力学实验”课程为例，对河海大学水利类专业学生的水力学实验课教学情况进行了问卷调查，从培养对象反映的问题倒查教学基本要素的合理性，分析实验课教学存在的问题，提出相应的措施和建议，以期提升实验课的教学效果。

一、调查方法和内容

（一）调查目的

问卷设计围绕学生对水力学实验课的直观感受，从导向需求和现实差距中发现问题，了解学生对实验课教学的评价，探寻实验课教学效果和学生的学业表现与评价之间的差距，为实验教学改革提供参考。

（二）问卷设计

通过层次分析法编制问卷，依据学习过程评价指标体系选取实验课学习要素作为一级指标，学习要素包括条件要素、过程要素、结果要素和支撑要素，结合我校水力学实验课的特点，选定各要素包含的具体指标作为二级指标，具体指标见表1［7-8］。

问卷包括三种题项：一是样本背景信息题项，即学生的基本信息，包括性别、专业、年级等。二是样本基本特征或态度题项，量表题采用李克特五级量表，即每个陈述有“非常同意”“同意”“不確定”“不同意”“非常不同意”五种回答，分别记分为5、4、3、2、1，分数越高表示受测者的认同度越高［9］。三是开放性问题项，以收集更多富有个性的意见和建议为主。

（三）问卷信度分析和效度分析

采用α信度系数法对调查问卷进行信度分析，本问卷的信度系数大于0.8，说明信度可以接受，问卷具有一致性。问卷参考了其他量表，在前测的基础上加以修正，满足内容效度要求，问卷有效。

（四）研究样本

研究样本为水利类专业大二和大三的学生，共239人。采用“问卷星”电子问卷，剔除填写随意和时间过短的无效问卷，回收的有效问卷为228份，回收有效率为95.40%。

（五）统计方法

利用SPSS 20.0软件对调查数据进行分析。采用定量研究方法，包括聚类分析、描述性统计分析、方差分析以及多元线性回归分析。

二、研究结果和分析

（一）学生评价的总体特征

基于问卷统计结果，学生对实验课总体满意度的平均分为80分。为了进一步分析学生满意度的总体特征，以每个学生给出的总体满意度分值为分析变量，进行聚类分析。结果表明，学生给出的分值可以分为三类：第一类为分值在90以上的满意度较高的组，共有73名学生，占总人数的32.02%；第二类为分值在80～89之间的满意度中等的组，共有115名学生，占总人数的50.44%；第三类为分值在60～79之间的满意度较低的组，共有40名学生，占总人数的17.54%。通过快速聚类分析发现，将近18%的学生满意度低，说明学生对实验教学的满意度有提升空间；50%以上的学生满意度中等，说明学生对实验课教学的总体满意度不高。

（二）学生对各个指标的评价

描述性分析涉及平均值和标准差。平均值通常用于描述样本的整体态度情况，而标准差用于判断样本的态度波动情况。各指标的描述性分析结果见表1。

从表1可以看出，均值超过“4”的指标依次为Q1、Q2、Q3、Q11。实验课的结果要素指标Q11均值最高，说明学生认可实验课可以提高动手能力。Q1、Q2、Q3为条件要素的指标。学生是否重视实验课是保证教学效果的前提。调查发现，Q1均值为4.280，说明学生普遍重视实验课。每一个实验都有实验目的，学习目标是否明确是实验能否顺利完成的基础。Q2均值为4.275，说明学生学习目标明确。在美国教育改革中，学习时间是学生学习机会的核心要素之一，对分析学生的学习结果具有重要意义，也是深刻了解课堂学习活动与教师教学效果的有效变量［10］。调查发现，Q3均值为4.000，说明学生的课外学习时间能够得到保证。

13个指标的比较结果表明，均值最低的三项分别为Q5、Q6和Q8。Q5均值最低，主要反映出仪器设备陈旧。水力学实验多为验证性实验，学生缺乏兴趣，导致Q6均值偏低。Q8均值未达到3.500，说明学生对目前的授课方式满意度较低。

（三）实验课教学满意度的影响因素

通过构建多元线性回归分析模型，探讨影响实验课满意度的主要因素。模型因变量为学生满意度，以均值最低的三个指标作为自变量，见表2。仪器设备、实验内容、授课方式三个指标的回归系数值分别为0.158、0.073和0.180，均大于0，说明这三个因素均会对实验教学满意度产生正向影响。仪器设备、实验内容、授课方式三个指标的回归系数呈显著性，p值均小于0.050，说明这三个指标都对实验教学满意度具有解释力。其中，“授课方式”的Beta系数最大，说明授课方式对实验课教学满意度的影响最大。

（四）年级差异

实验课的满意度存在年级差异，见图1。除了对实验课的重视和提高动手能力两个指标外，其他指标的均值，大二学生均比大三学生高。

知識基础方面，大三学生的Q4均值低于大二学生，这是因为大三学生在大二时学习水力学理论课，一年后学习实验课，因此知识基础不如正在学习理论课的大二学生。Q6反映的是实验内容的满意度，大二学生的满意度比大三学生高。大二学生更看重实验课是否有助于理论知识的理解，大三学生更看重实验课是否能提高动手和实践能力，验证性实验内容难以满足大三学生的学习要求。Q7反映的是对实验现象的关注情况，大二学生比大三学生更为关注实验现象，说明不同年级学生的学习行为存在差异［11］。Q8反映的是授课方式的满意度，调查发现，大三学生希望在实验中进行自由探索并主导实验，而不是重复操作获取数据。Q9均值超过了3.500，说明学生认可实验课有助于理论知识的理解。大二学生的Q10均值高于大三学生，表明学生对实验过程的关注程度不同，导致收获不同。大二学生学习理论课的同时学习实验课，对实验现象观察得更为细致。大三学生的Q11均值高于大二学生，大三学生普遍认为实验课可以提高动手能力；大二学生接触的实验课相对较少，动手实践机会比大三学生少，大二学生在实验过程中更为关注实验现象和理论知识的关联。Q12是关于实验课附加成果即学习预期调查，包括发表论文或专利。调查发现，大二学生和大三学生表现出不同的意愿，大二学生的意愿更强。

三、改进措施

（一）开发教学资源，创造良好的实验条件

通过加强课前指导夯实知识基础，在验证性实验中融入探究成分，构建差异性实验体系，鼓励学生自行设计实验并进入实验室进行探索尝试，指导学生对仪器设备进行创新改造；结合工程问题指导学生进行深入研究，利用实验室的现有资源，引入CFD模拟技术，创设适合大学生的创新性实验课题；通过丰富的课程内容增强学生的主动性，提高参与度，培养学生的创新能力及探索精神。

（二）采用多种教学方法，激发学生的学习兴趣

根据不同的实验内容选取多元化的教学形式，最大限度地调动学生的积极性。例如，翻转课堂可以调动学生的主动性，改变目前学生被动参与的局面，让学生讲授或介绍实验步骤和方法等；把PBL教学模式引入水力学实验教学，给学生布置任务，让学生带着问题进行实验，在相互沟通交流和分工协作的过程中培养其解决问题的能力；探究式教学注重培养学生形成良好的学习习惯和创新观念，同时使学生的实际操作能力在实验课堂中得到充分加强［12］。

（三）针对不同年级的学生采取不同的教学方式

大二和大三学生的学习目标与学习行为存在显著不同。大二学生希望通过实验课加深对理论知识的理解，因此，在实验过程中要注意引导学生观察和思考，把理论知识和实验现象联系起来。大三学生希望主导实验、动手操作，可以结合工程问题，利用CFD设计实验，让学生摸索尝试，发挥主观能动性，鼓励学生大胆设计，动手尝试，培养学生的动手能力。针对不同年级的学生采取不同的教学方式，体现以学生为中心、因材施教的教学理念。

（四）重建评价评分体系，全面覆盖学习过程

课程评价体系要全面评价学生学习态度、动手实践能力、协作能力、实验收获等各方面的课业表现，客观地考核学生的课业表现，具体包括两方面：一是学习表现性评估，可以根据课前预习完成情况、相关知识理解掌握情况等评估学生的学习态度和学习能力；二是实践表现性评估，可以根据学生在实验课上的参与情况、协作情况、观察思考情况、总结反思情况等表现进行综合评估。实验课的评分体系应该实现学习过程的全覆盖，全面衡量学生的课业表现。

参考文献

［1］欧珺，吴福根，杨文斌.基于以学生为中心理念的实验教学质量评价实证研究［J］.实验室研究与探索，2021，40（7）：209-212+224.

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［3］李耀刚.巩固本科教学评估成果 保障高校实验教学质量［J］.实验室研究与探索，2013，32（9）：193-195+206.

［4］谢鸿芳，周美珍，黄晓辉.实验室建设与创新人才的培养［J］.实验室研究与探索，2008（6）：154-156.

［5］程娜，徐波，奚斌.创新背景下水利专业实验教学的思考与建议［J］.广东化工，2019，46（17）：193-194.

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［10］汪雅霜，杨晓江.高水平大学学生满意度的实证研究：基于“国家大学生学习情况调查”数据分析［J］.国家教育行政学院学报，2015（2）：77-82.

［11］陈娴，叶兵.物理实验的教育思想及启迪：刘炳昇教育思想的研究［J］.物理教学，2014，36（1）：38-41.

［12］吴本英，周锡武.翻转课堂实验教学模式满意度调查研究［J］.教育教学论坛，2019（1）：279-280.

Abstract： The paper analyzes from the perspective of students， and applies “student evaluation” to the research of experimental teaching reform. Through the feedback evaluation of students on each link of experimental teaching， the gap between the quality of experimental teaching and students expectations is reflected and the hidden problems and weak links of experimental teaching are understood. The rationality of basic elements of experimental teaching is checked and the problems existing in experimental teaching are analyzed. The questionnaire was compiled by analytic hierarchy process to collect students evaluation and feedback on experimental teaching， and the results of the questionnaire were quantitatively analyzed. The results showed that students scored the lowest on the experimental content， experimental instruments and teaching methods among the main factors affecting the experimental teaching effect. Teaching methods have the greatest impact on experimental teaching. Students in different grades have different learning behavior. According to the research conclusions， the improvement measures are proposed to improve the teaching effect of experimental course.

Key words： questionnaire survey; curriculum evaluation; experimental teaching reform; college students