基于DMAIC模型的实验课程教学质量管理初探

刘丹　陈林　姜燕　吴雅红　段雪娟

［摘 要］实验教学在培养学生创新和实践能力方面具有不可替代的作用。实验教学质量评价对于衡量实验教学的效果和学生的实验能力，具有很强的导向和质量监控作用。因此，实验教学质量评价是实验教学的关键问题之一。文章以食品专业综合实验为例，通过DMAIC五步法（定义、测量、分析、改进、控制）对实验教学过程进行分析与总结，通过鱼骨图定性分析和因果矩阵表定量分析相结合的方法找出制约实验教学质量提高的关键因素，提出涉及课前管理、课中实施和课后考核三方面的改进措施，为高校提升实验教学质量提供一定参考。

［关键词］实验教学； 六西格玛管理法； DMAIC模型； 教学改革

［中图分类号］G642.423［文献标识码］A［文章编号］2095-3437（2024）05-0092-04

实验教学是我国高校培养学生创新和实验能力的重要途径。实验教学主要培养学生科学的研究方法、理论联系实际的实践能力和探索创新的精神。实验教学以培养学生的创新能力为核心，注重问题牵引、启发创新思维，鼓励学生进行自主设计和研究，引导学生走上创新之路，在培养学生创新和实践能力方面具有不可替代的作用[1]。随着教学改革的不断深入，实验类课程的教学质量受到普遍重视。实验课程质量评价是实践课程质量监控的核心，也是学生能力培养达成评价的依据。因此，有必要构建一个完整的实验课程教学质量评价体系，对实验教学流程进行持续评估，多维度评价实验教学质量，持续性地改进实验教学活动。

六西格玛管理法以具体问题和真实数据为导向，采用科学多样的量化方法分析流程中影响质量的因素，是行之有效的管理方法和理念[2]。将这种管理方法引入实践教学管理中，依据教学过程管理，多角度分析和评估实验教学质量，能及时追踪影响教学质量的关键因素，并加以改进和完善，为提高实验教学质量提供新思路。

一、 六西格玛管理法和DMAIC模型

六西格玛管理法是一种先进科学管理方法，其从企业流程或管理流程的事实和数据出发，分析问题的根本原因，提出科学的解决方案，改进业务流程，并保持持续改进。作为系统性的质量改进流程和管理工具，六西格玛管理法强调全过程的监测与质量分析，减少容易忽略的环节，从识别关键过程的质量要素（对质量至关重要）入手提供相关改进建议，是一种系统化和结构化的方法论。其中DMAIC模型是六西格玛管理法中最常用的性能改进模型[3]，用于改进现有的产品、过程或服务。DMAIC是一个逻辑严密的过程循环， 该方法的基本原则是一个结构化步骤，由定义（Define）、测量（Measure）、分析（Analyze）、改进（Improve）、控制（Control）五部分构成（见图1）。以事实和数据为基础，识别关键流程和主要因素，通过一系列方法和工具的运用分析关键变量，改进和控制流程。六西格玛管理法在许多企业或者组织得到了广泛的实践应用。作为持续性的质量改进方法，近几年六西格玛管理法的绩效改进模型逐渐被应用到我国质量工程建设和教学服务过程中，通过DMAIC模型进行教学流程的控制和改善，找出教学过程中存在的关键问题，为提高教学质量管理水平提供了思路和借鉴[4-6]。“以教学过程为基础，以学生学习为中心”的六西格玛管理模式在实验教学的探索中对教学质量管理水平提升具有重大的实践意义。

本课题拟从食品专业实验课程入手，以食品科学与工程专业学生为载体，基于六西格玛管理法的DMAIC模型分析食品专业综合实验课程的教学现状，准确客观地分析和评估教学质量，利用鱼骨图和因果表筛选出影响学生学习效果的关键因素并确定其权重值，从课前准备、课中实施和课后考核等方面提出改进方法，为实验课教学改革提供方向。

二、食品专业综合實验课程现状

食品专业综合实验是将食品加工工艺、食品微生物、食品分析、食品化学、食品工程原理等课程及其相关内容进行综合设计的专业实验，内容涉及乳制品、肉制品、果蔬制品和焙烤制品等方面，涉及面广且具有较强的综合实践性。通过综合实验课程的教学和实验训练，使学生建立“工艺流程、质量控制、过程操作”等专业工程概念，培养学生的创新思维和实践技能[7]。食品专业综合实验一般分为仿真实验、操作性实验和设计性实验等。每个单元的仿真实验包括仿真操作、数据处理和实验知识测评等。操作性实验主要是通过工艺流程和操作要点找出影响食品加工品质和安全的主要技术因素，进而从工艺角度提出改善措施。设计性实验是通过给定实验任务，让学生自主设计合理的实验方案，不局限于教师给定的固定实验方案，在实验室独立操作完成实验任务，学会利用所学知识获得最佳工艺参数，并找出解决问题的方法。食品专业综合实验由简单到复杂，在基础实验基础上逐步加大实验难度，提高学生的设计和综合实践能力。每一个实验的教学过程都是一个完整的过程，包含课前准备、课中实施、课后提升等多个环节。教师可运用六西格玛管理法的科学测量手段，追踪影响实验教学环节的重要因素，加以分析、改进和控制。六西格玛管理法将整个流程作为目标达成的载体，不断地激励和调动学生的积极性，协助学生实现预定的目标，提升学生素质[8]。本课题拟利用鱼骨图和因果表对影响实验教学质量的实验准备、实验操作过程、课后考核等重要因素进行筛选和权重确定，挖掘、分析实验教学中的关键因素，对课前准备、课中实施和课后考核三个方面提出改革措施，以期建立一个以六西格玛管理法为基础的实验教学精细化流程。

三、DMAIC模型在食品专业综合实验中的应用

将六西格玛管理法的理念引入实验教学中，能提高学生的综合学习能力。DMAIC 模型是六西格玛管理法的主要实施途径。针对食品专业综合实验课程的特点，DMAIC模型的定义、测量、分析、改进、控制五个阶段的主要流程如图2 所示。

（一）定义阶段

定义阶段是流程的第一个阶段，其主要是指识别客户要求或定义问题，设置问题以及需要实现的目标，确定关键流程和影响客户满意度的主要因素。这个阶段很重要，若没有识别出足够的问题，将影响分析和获得的结果，因此，实验教学首先要识别学生的需求。学生对课程的最低需求是考核能过关或取得相应分数；更高需求包括锻炼动手能力，培养理论联系实际的实践能力和提升实验研究技能以促进就业。实验教学提供的教学内容及方法需要考虑能否为学生所接受且满足学生的需求[9]。一个完整的实验教学流程包括课前准备、课中实施、课后考核，因此，需要挖掘整个实验教学流程管理中与教学质量息息相关的关键因素，为提高教学质量找到切入点。作为课程的实施者，教师应根据学生需求，找到影响教学质量的关键因素，将关键因素转化为授课效果的定量评价指标。

（二）测量阶段

课题组以食品科学与工程专业学生为载体，从课前准备、课中实施、课后考核多角度分析食品专业综合实验课程的现状，以找出需要解决问题的重点。通过问卷调查定性评价法，探寻学生对课程的实际细化需求，分析学生对课程内容与方法、教师教学水平、考核方式等教学质量特性指标的满意度。

（三）分析阶段

根据实际调研情况，从课前准备、课中实施和课后考核深入剖析影响学生实验课程成绩的典型因素，通过鱼骨图对影响学生实验效果的因素进行梳理（见图3）。

图3 影响学生实验效果的因素分析

为进一步分析影响学生实验课程效果的主导因素，将因果矩阵表用于确定关键因素重要性的优先次序。因果矩阵图权向量取值为０、１、３、９，请参与本课程学习的学生对各因素重要性进行量化打分，绘制因果矩阵表（见表1）并进行统计，确定关键因素。其中实验课程成绩为输出变量，分值为参与打分人员的平均值。将每个细分原因对实验课程成绩的影响值与输出变量值（设定为9）乘积作为每个细分原因的结果，确定影响实验效果的优先级因素。

根据因果矩阵表，将分值50分以上的原因作为影响学生实验效果的关键因素（见表2）。

从上述分析结果中可以看出，在影响学生实验效果的主要要素中，重要性排在前端的是未养成良好的操作规范和习惯；实验预习报告走形式，学生不认真预习；考核方式单一。以上因素是提高实验教学效果的关键，应优先考虑并解决相应问题。

（四）改进阶段

课前准备：强化预习环节，增设预习考核以培养学生的自主学习能力。教师在课前根据实验教学计划和教学具体情况提前将学习资料分享给学生，学生在课前根据食品专业综合实验的教材和参考书对实验项目内容进行预习，了解实验的要求和安排，完成教师布置的预习测试题，并达到合格以上方可参加课程实验。预习测试成绩为本课程总成绩的评分依据之一，设置课前预习测试能够培养学生在实验前认真预习的习惯。

课中实施：实验过程中教师提出问题，或由学生提出问题，教师面对面通过讲述、视频学习、类比教学、小组合作、师生共议等教学方法，介绍实验原理、实验设备、实验流程及操作实验规范。现场讲解共性问题，解决学生普遍存在的问题，引导学生在操作过程中重视实验细节，主动思考如何熟练掌握工艺流程和操作规范，自主分配任务，配合完成实验项目，争取实验效率最大化，确保在规定时间内完成实验任务。

课后考核：采用定量评价和定性评价相结合的方法，对学生的学习过程和学习效果进行评价。在实验项目完成后，进行实验结果展示和评价（包括自评、他评和师评），并进行师生共议，分享实验心得。结合学生的预习情况、仿真实验、现场操作考核、实验报告等方面进行打分，然后按照一定比例进行加和，得到学生的最终成绩，以全面客观地评价学生的学习效果。课后学生也可以反馈学习意见、评价教师的教学，形成混合评价体系，以改进后续教学，为学生提供更精确的指导。

（五）控制阶段

控制阶段是对改进后的良好成果进行有效维持，避免回到旧的习惯和程序上去。为了使实验教学保持显著的改进成果，需要对教学各环节进行持续改进。首先，在质量保障制度方面需要将改进措施标准化、制度化，使其成为日常工作标准，确保改进过程的稳定运行。其次，在课程教学中，应建立过程监督体系，在学校、学院、系（专业）三个层面形成自身监督、互相监督与第三方监督为一体的协同监控机制，避免在实际教学过程中产生偏差和不到位。最后，学校应建立一个以六西格玛管理法为基础的实验教学精细化流程控制和响应系统，确保实验教学质量监控的有效执行。

四、结语

本文将六西格玛管理法DMAIC模型中的定义、测量、分析、改进、控制五步过程改进法用于构建食品专业综合实验课程实验教学管理的质量评价体系。采用鱼骨图分析影响学生学习效果的关键因素，利用因果矩阵表分析比较主要因素对学生实验课程效果的影响程度，找出改善实验教学质量的主次原因，并提出课前准备增设预习考核、课中实施多主体互动实践教学、课后考核多元化评价等三个方面的改革措施，以增强教学效果。

［ 参 考 文 献 ］

[1] 余汶潞.高校实验室管理与实验教学中的问题研究[J].普洱学院学报，2023，39（3）：52-54.

[2] 何桢.六西格玛管理[M].3版.北京：中国人民大学出版社，2014：45-46.

[3] 马明.精益管理的DMAIC模型及其构建[J].企业改革与管理，2018（18）：19-20.

[4] 李丽波，李双，白艳晶，等.基于精益6σ理论的在线教学质量评价体系的构建及应用[J].现代医药卫生，2023，39（15）：2666-2670.

[5] 王志琼，孙晖.基于精益六西格玛的高校学习质量保障（AoL）过程管理[J].黑龙江教育（高教研究与评估），2023（9）：15-18.

[6] 李丽波，辛丹，杨宏艳，等.六西格玛法教学质量评价量表的应用研究[J].中国高等医学教育，2015（4）：55-56.

[7] 陈启佳，李雪梅，李丹丹，等.BOPPPS?CDIO相结合教学模式在“食品专业综合实验”课程中的教学改革与实践[J].食品与发酵工业，2023，49（15）：351-356.

[8] 樊燕，侯虎，汪東风，等.关于实验教学质量六西格玛法评价体系构建的初探[J].科教文汇（上旬刊），2013（1）：47-49.

[9] 赵亮，吴楠楠，王华玲.基于六西格玛的工程实训课程教学质量管理研究[J].科技世界，2022（15）：110-112.

［责任编辑：刘凤华］