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秦臻 章月华 魏康健 王港 黄易聪

摘 要：虚拟仿真实验教学成为工科教育的重要环节，传统的测井实验教学考核模式简单、易操作，但相对缺乏统一、客观、全面、系统的考核模式，难以适应虚拟实验教学考核。为此，在地球物理测井虚拟实验平台基础上，首先设计了包括“基础层次、综合层次、研究层次、创新层次”四个层次的测井虚拟仿真实验内容；然后基于虚拟仿真实验教学特点，优化了“七元”考核模式，针对“观察力、判断力、控制力、执行力、创造力、想象力和表达力”七种基本的能力进行全方位考察；基于实验内容和考核模式，设计出“三维度”的实验成绩评价矩阵。通过虚拟仿真实验教学工作开展和实践，通过成绩统计分析对比，发现改革后的考核模式在一定程度上提升了实验教学效果，对地球物理测井课程教学质量也有提升。

关键词：实验教学；虚拟仿真；考核模式；地球物理测井；新工科

“新工科”对工程教育提出了新方向，越来越强调培养学生的实践能力，实验教学成为工科教育的重要环节［13］。传统实验教学考核方法相对简单、易于操作，但缺乏统一、客观、全面、系统的评价考核方案与实施办法［34］，面对“新工科”更高层次的要求，传统考核方法已然乏力，改革虚拟实验考核模式已经刻不容缓。课程教学多元化考核方法是高等教育发展的必然趋势［5］，虚拟仿真实验教学作为新型的教学手段，其考核方式较传统教学模式而言，采用多元的考核方式有良好的先决条件，是进行虚拟仿真实验多元化考核的优秀方案；另一方面，多元考核模式是否需要调整实验课程、如何培养新要求的多元能力、如何论证新考核模式的教学效果是否达到要求等一系列问题都需要进行详细的研究［67］。

为此，从虚拟仿真实验教学内容入手，结合其特点，优化考核模式、开展多方位考查，并设计出多维的实验成绩评价矩阵，并通过成绩统计、对比和调研等手段检验优化改革考核模式，在一定程度上提升了虚拟仿真实验教学效果。

1 “四层次”测井虚拟仿真实验内容设计

首先，新工科对实验内容提出更高的要求，立足实验大纲、目标和任务，以夯实学生基础知识、提高实践能力和培养创新精神为核心［89］，初步设计出“四层次”——“基础层次、综合层次、研究层次、创新层次”的实验项目和内容（表1），共8项，分别包括3个基础层次、2个综合层次、2个研究层次和1个创新层次的实验项目；改革增加各項目内容的答辩环节，初步设定时间为5分钟；另外，结合行业特色和我校铀矿勘查特色，在紧扣新大纲和目标情况下，可按需对表1中实验项目和内容进行调整，且合理调整“四层次”比例（3∶2∶2∶1）分布，以满足新的要求和培养计划。

2 “七元”考核模式设计

基于实验大纲、目标和任务，并结合虚拟仿真实验的特征，优化实验教学考核模式，设计“七元”考核模式，针对“观察力、判断力、控制力、执行力、创造力、想象力和表达力”七种基本的能力进行全方位考察；七种基本能力在实验项目和内容中的反馈如图1，基础层次项目主要考察观察力、判断力和控制力基本能力，综合层次进阶地考察，主要考察判断力、控制力和执行力，研究层次进阶地、主要考察控制力、执行力和部分创造力，创新层次项目更进一步，主要考察创造力和想象力，而答辩内容则包含在所有实验项目里，主要考察表达力和观察力，需要说明各实验项目和内容具体细节和做法上有一些交叉部分，另外也在一定程度上考察其他七种基本能力中的其他能力［10］。

3 “三维”考核成绩方案

根据“四层次”实验内容和“七元”考核模式设计，设计出考核模式、实验项目内容、优良中差评分等级的“三维度”考核成绩评价矩阵（图2），设计“四层次”实验项目内容对应的“七元”考核模式中能力的比重，第三维度为优良中差成绩分数分类，各分数比重如图所示。

4 考核模式改革成效

采取“过程+结果”的实施方案，即使用虚拟仿真实验平台的留存数据，重点考察整个实验过程中的观察力、判断力、控制力、执行力、创造力和想象力；而利用结果中的“报告+答辩”，重点考察表达力；最后，采集上课学生数据进行实证研究［112］。通过两个学期的虚拟实验教学工作开展，通过新教学大纲、任务和目标的教学要求，统计分析最终成绩情况发现，（1）开展该虚拟仿真实验教学的两个学期勘查技术与工程专业学生（154人）平均成绩达到896分，总体的达成度评价均高于87.3%；（2）在虚拟仿真实验开课第一学期，两个开课班级学生分别开展传统实验和虚拟仿真实验授课，虚拟仿真实验所考核最终成绩（平均89.0分）高于传统实验教学成绩（平均83.7分），且明显参加虚拟仿真实验教学的学生表现出明显的感兴趣倾向，且4位授课教师访谈表明学生多方面素质得到全面锻炼和提升；（3）在虚拟仿真实验开课第二学期，虚拟仿真实验成绩平均分达到90分以上，且在课程结束后的期末考试中，对比难度相似的上学期试卷成绩，第二学期试卷平均成绩（86.5分）明显高于上学期（80.7分）。多方位验证了考核模式改革取得一定成效。

5 讨论与结论

我校勘查技术与工程专业入选国家级一流专业建设点，获批国家级“新工科”建设项目、通过工程认证等，开展了大量卓有成效的教学改革和调整，新版教学大纲基于“新工科”等新要求构建了新的地球物理测井课程大纲、目标和任务。基于上述指导文件，调整虚拟仿真实验平台，并从实验项目内容上做出改革，以夯实学生基础知识、提高实践能力和培养创新精神为核心，从不同层次：“基础层次、综合层次、研究层次、创新层次”，设计具体可实施的实验项目和内容，并经过论证和讨论，最终设计包括3个基础层次、2个综合层次、2个研究层次和1个创新层次的实验项目。“新工科”对专业课程实验教学提出了更高的能力要求，基于实验大纲、目标和任务，提取匹配测井虚拟仿真实验的七大能力要素，即观察力、判断力、控制力、执行力、创造力、想象力和表达力，围绕七大能力要素，结合实验项目，量身设计并搭建起“七元”考核模式，实验项目与能力培养相互配合、章序相宜，为学生能力考察和考核搭建起多元、耦合的考核模式；而且，为教师提供了精细、完善的评价模式，可执行度高。另外，传统实验教学考核方法缺乏统一、客观、全面、系统的评价考核方案，基于上述“四层次”实验项目和内容，以及“七元”考核模式，再结合“给出实验成绩分数”的硬需求，设计了囊括上述考核要求的“三维度”考核成绩评价矩阵。矩阵及分数权重设计有理有据，既匹配传统“分数制”的评价要求，又满足“新工科”、新大纲、任务和目标的教学要求。而且，解决了以往教师努力考核学生新素养、新能力却苦于没有合理评判机制的问题，教师易于操作、核算和评判分数，也避免过度占用学生时间而“拖堂”。而且，考核成绩相对合理、有理有据，教师亦可根据反馈情况掌握和对比教学质量，并进一步优化教学内容和方法，为测井虚拟仿真实验考核模式改革提供优化思路，提高考核的效率和质量，进而提升匹配“新工科”要求的教学质量。

最终，针对现有地球物理测井虚拟仿真实验教学考核模式不适应的问题，在地球物理测井虚拟实验平台基础上，结合课程特点，通过设计包括四个层次（基础层次、综合层次、研究层次、创新层次）的测井虚拟仿真实验教学内容，建立“七元”考核模式，全方位考察“观察力、判断力、控制力、执行力、创造力、想象力和表达力”七种基本的能力，最终构建起统筹优化的“三维度”实验成绩评价矩阵。通过虚拟仿真实验教学开展两学期实践，分析表明新考核模式在提升了实验教学效果，对地球物理测井课程教学质量上也有提升。

参考文献：

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基金项目：江西省大学生创新创业训练计划项目（S202110405028）;东华理工大学教学改革研究课题（DHJG2013）;东华理工大学实践教学类建设项目（DHSY202227）;东华理工大学研究生工作站建设项目（2号项目）和东华理工大学博士科研启动基金项目（DHBK2017109）共同资助；2023年2月教育部产学合作协同育人项目，项目名称：地球物理仪器智能化创新实验平台建设（编号：221001592090942）

作者简介：秦臻（1985— ），男，湖北广水人，博士，副教授，主要从事地球物理测井研究和教学工作。