工科研究生實(shí)驗(yàn)課程分析與考核方式探討

摘要：對(duì)典型的工科研究生專業(yè)實(shí)驗(yàn)課程——“葉輪機(jī)特性實(shí)驗(yàn)”的教學(xué)過程數(shù)據(jù)進(jìn)行了深入分析，研究了學(xué)生的基礎(chǔ)、動(dòng)機(jī)和主動(dòng)性等對(duì)課程成績(jī)的影響，并結(jié)合中國(guó)工科研究生的特點(diǎn)，對(duì)這類課程的考核方式提出了一些建議。

關(guān)鍵詞：工科；專業(yè)實(shí)驗(yàn)；教學(xué)模式；考核方式

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2013）39-0232-04

實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)工科類研究生的培養(yǎng)十分重要，建立科學(xué)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式及考核方式，對(duì)調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和科學(xué)思維、激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新精神都尤為重要。“葉輪機(jī)特性實(shí)驗(yàn)”是北京航空航天大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院開設(shè)的一門針對(duì)葉輪機(jī)專業(yè)研究生的特色實(shí)驗(yàn)課程，在實(shí)驗(yàn)設(shè)備建設(shè)、課程教學(xué)模式和考核形式等方面都做了一些有益的嘗試。通過對(duì)該課程教學(xué)過程數(shù)據(jù)的分析，可以反映出目前工科研究生教學(xué)體系的一些問題，讓今后的教學(xué)改革更有針對(duì)性。

一、課程教學(xué)目標(biāo)及教學(xué)模式

“葉輪機(jī)特性實(shí)驗(yàn)”是一門專業(yè)性很強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)課程，一般要求選擇這門課程的研究生有足夠的專業(yè)知識(shí)或工程經(jīng)驗(yàn)，并能對(duì)相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)靈活地運(yùn)用，通過本門實(shí)驗(yàn)課程，期望學(xué)生將獲得以下幾點(diǎn)收獲：

1.在知識(shí)層面上，對(duì)在理論課上學(xué)習(xí)的知識(shí)有一個(gè)真實(shí)的認(rèn)識(shí)，達(dá)到理論聯(lián)系實(shí)際的目的。

2.在工程訓(xùn)練上，完全由學(xué)生動(dòng)手完成整個(gè)大型實(shí)驗(yàn)，有助于學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)。

3.在能力提高上，完整地領(lǐng)導(dǎo)或參與一整套工程項(xiàng)目的全過程，包括設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、可行性分析、項(xiàng)目分工與合作、實(shí)驗(yàn)方案實(shí)施、數(shù)據(jù)的整理與分析及最終報(bào)告，對(duì)學(xué)生將來的就業(yè)起到訓(xùn)練作用。

4.在創(chuàng)新探索上，本實(shí)驗(yàn)中，只要能滿足實(shí)驗(yàn)?zāi)康模⑶覍?shí)驗(yàn)室的條件具備，學(xué)生可以自由設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，有助于學(xué)生創(chuàng)新能力的釋放。另外，本實(shí)驗(yàn)會(huì)出現(xiàn)一些課堂上未曾講授的內(nèi)容，讓學(xué)生通過獨(dú)立思考得出結(jié)論，有利于培養(yǎng)科學(xué)的思維習(xí)慣。

這類實(shí)驗(yàn)課程的專業(yè)性很強(qiáng)，學(xué)生必須在實(shí)驗(yàn)前做大量的工作，包括熟悉專業(yè)知識(shí)，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，安排實(shí)驗(yàn)分工等。本門實(shí)驗(yàn)課的教師由四名教師指導(dǎo)，其中兩人是主講教師，兩人是實(shí)驗(yàn)輔助教師。課程分為四個(gè)階段進(jìn)行：第一階段是理論講解階段，由一名主講教師在課堂上帶領(lǐng)學(xué)生對(duì)相關(guān)知識(shí)進(jìn)行回顧，并對(duì)本次實(shí)驗(yàn)的目的與內(nèi)容進(jìn)行講解；第二階段是實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)階段，經(jīng)過第一階段后，要求每組學(xué)生自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，找另一名主講教師討論，教師尊重學(xué)生的想法，只在可行性上給予指導(dǎo)，經(jīng)過幾次反復(fù)，得到切實(shí)可行的方案；第三階段是實(shí)驗(yàn)實(shí)施階段，學(xué)生按照事先設(shè)計(jì)好的實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)，由兩名實(shí)驗(yàn)輔助教師分別在設(shè)備與儀器使用上給予技術(shù)上的支持；第四階段是完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告及問題討論，要求每名學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)獨(dú)立完成。

二、課程的數(shù)據(jù)分析

本學(xué)期選課人數(shù)為79人，而實(shí)驗(yàn)設(shè)備只有一套，且實(shí)驗(yàn)課沒有固定課時(shí)，只能在與學(xué)生其他課程不沖突的前提下進(jìn)行，且時(shí)間限定在一個(gè)月內(nèi)。我們將學(xué)生分為8組，每組9～10人，每次實(shí)驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)操作時(shí)間為3個(gè)小時(shí)左右。我們?cè)趯W(xué)生中發(fā)放了問卷，結(jié)果顯示多數(shù)學(xué)生認(rèn)為每組的人數(shù)應(yīng)該控制在4～6人，這與教師的想法是一致的。在學(xué)生人數(shù)逐年增多的現(xiàn)狀下，要解決這個(gè)問題，應(yīng)該增加設(shè)備臺(tái)套數(shù)，并給實(shí)驗(yàn)課較為固定且充裕的時(shí)間安排。

實(shí)驗(yàn)小組是由學(xué)生自行劃分的，因此各組情況并不均衡，有的組集中了較多的博士生，有的組則主要由外專業(yè)的專業(yè)碩士（工程碩士）構(gòu)成，如表1所示。可以初步看出的是第三組和第四組的學(xué)生基礎(chǔ)似乎更好，而第六組學(xué)生的基礎(chǔ)相對(duì)差些。在后面的分析中可以看到，表1并不能完全反映出學(xué)生的基礎(chǔ)，因?yàn)榈诹M中有些學(xué)生來自廠所，這部分人有較多的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，一定程度上彌補(bǔ)了知識(shí)上的不足。另外，我們的假定是抄襲效應(yīng)會(huì)讓整個(gè)組的成績(jī)向最好學(xué)生靠攏，一個(gè)好學(xué)生的存在可以讓整個(gè)組的成績(jī)都有明顯的提高，使各組內(nèi)部的分?jǐn)?shù)差別較小，因此，后面的分析中我們主要按照每組的平均進(jìn)行。

為了進(jìn)行客觀的量化評(píng)估，從基礎(chǔ)、遠(yuǎn)景動(dòng)機(jī)和主動(dòng)性三個(gè)方面對(duì)各組學(xué)生進(jìn)行了打分。這里的基礎(chǔ)是綜合了學(xué)生本科的院校、專業(yè)、相關(guān)專業(yè)課成績(jī)的結(jié)果，遠(yuǎn)景動(dòng)機(jī)是綜合了學(xué)生研究生階段的專業(yè)和將來的職業(yè)規(guī)劃的結(jié)果，主動(dòng)性則是綜合了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備情況和現(xiàn)場(chǎng)情況的結(jié)果，最終量化的結(jié)果如表2所示。這些量化值未必完全合理，但應(yīng)該基本可以代表各組的情況。

實(shí)驗(yàn)報(bào)告的分?jǐn)?shù)是根據(jù)認(rèn)真度、正確性和討論深度三部分評(píng)定的，這里面的后兩者更易互相借鑒與抄襲，因此報(bào)告的認(rèn)真度有時(shí)成為了區(qū)分同組學(xué)生分?jǐn)?shù)的主要因素。表3給出了最終的實(shí)驗(yàn)報(bào)告分?jǐn)?shù)，可以看出，各組的平均分有明顯的差別，鑒于本次實(shí)驗(yàn)各組的實(shí)驗(yàn)方案和數(shù)據(jù)質(zhì)量沒有本質(zhì)差異，各組的成績(jī)差完全是學(xué)生自身認(rèn)真度和能力的體現(xiàn)。從各組內(nèi)部的報(bào)告相似度可以判斷抄襲的嚴(yán)重程度，但不能確定原創(chuàng)與抄襲者。這里用版本數(shù)（內(nèi)容基本相同的被確定為一個(gè)版本）來表示，并在表3的最后一列中給出。

下面對(duì)各表中的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，來分析各影響因素之間的關(guān)系。圖1和圖2分別給出了學(xué)生的基礎(chǔ)和遠(yuǎn)景動(dòng)機(jī)對(duì)主動(dòng)性的影響。從圖1中可以看出，除第六組外，其余各組的主動(dòng)性與其基礎(chǔ)呈現(xiàn)強(qiáng)正相關(guān)的特性，也就是說學(xué)生的基礎(chǔ)越好，其主動(dòng)性也越強(qiáng)。從圖2中可以看出，除第六組和第四組外，其余各組的主動(dòng)性與遠(yuǎn)景動(dòng)機(jī)也呈現(xiàn)強(qiáng)正相關(guān)的特性。對(duì)第六組進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn)，這組的特點(diǎn)是包含了多名來自相關(guān)研究所的成員，有豐富的工程經(jīng)驗(yàn)，且對(duì)葉輪機(jī)較為熟悉，雖然原來本科專業(yè)相關(guān)性不強(qiáng)，但對(duì)葉輪機(jī)有較高的熟悉度。這其實(shí)說明了我們?cè)诹炕A(chǔ)和遠(yuǎn)景動(dòng)機(jī)時(shí)，應(yīng)該把是否在相關(guān)廠所工作過作為重要的因素考慮。第四組的特點(diǎn)是基礎(chǔ)好，雖然當(dāng)前的專業(yè)和將來的工作預(yù)期使其遠(yuǎn)景動(dòng)機(jī)得分不高，良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣保證了這一組的主動(dòng)性。

圖3-圖5是各組的實(shí)驗(yàn)報(bào)告分?jǐn)?shù)與其基礎(chǔ)、遠(yuǎn)景動(dòng)機(jī)以及主動(dòng)性之間的關(guān)系，總體上看來，基礎(chǔ)、遠(yuǎn)景動(dòng)機(jī)以及主動(dòng)性這三者對(duì)實(shí)驗(yàn)報(bào)告分?jǐn)?shù)都有正的影響。對(duì)于圖3和圖4，如果去除第一組，則可以看出實(shí)驗(yàn)報(bào)告分?jǐn)?shù)與學(xué)生的基礎(chǔ)和遠(yuǎn)景動(dòng)機(jī)呈明顯的正相關(guān)關(guān)系。第一組的特殊性有兩點(diǎn)，一個(gè)是這一組是第一個(gè)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的，沒有借鑒對(duì)象；另一個(gè)更重要的因素是這一組的學(xué)生嚴(yán)重依賴一名來自廠所、有實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的成員，而該同學(xué)的報(bào)告完成得并不好。從后面關(guān)于抄襲部分的分析也可以看出，該組的報(bào)告只有一個(gè)版本。圖4中另一個(gè)偏離較多的是第四組，原因前面已經(jīng)說過，這一組的分?jǐn)?shù)較高主要由基礎(chǔ)決定，遠(yuǎn)景動(dòng)機(jī)的影響較小。從圖5中可以看到，第六組較高的主動(dòng)性并不能保證這一組有高的實(shí)驗(yàn)報(bào)告分?jǐn)?shù)，這也是確立考核方式時(shí)應(yīng)該考慮的一個(gè)因素。將上述三種影響因素按1：1：1的權(quán)重合并，則得到圖6的基礎(chǔ)、遠(yuǎn)景動(dòng)機(jī)和主動(dòng)性的綜合影響。可以看出，除第一組外，其余各組基本上符合預(yù)測(cè)，即基礎(chǔ)、遠(yuǎn)景動(dòng)機(jī)和主動(dòng)性這三者共同決定了實(shí)驗(yàn)報(bào)告分?jǐn)?shù)。

嚴(yán)格看來，圖6中的第三組和第八組也與一般規(guī)律有所偏離，即報(bào)告分偏低一些，這其實(shí)與這兩組的抄襲現(xiàn)象較為嚴(yán)重有關(guān)。圖7是各組的實(shí)驗(yàn)報(bào)告版本數(shù)與報(bào)告分的關(guān)系，可以看出報(bào)告的版本數(shù)與成績(jī)呈現(xiàn)明顯的正相關(guān)關(guān)系，版本數(shù)越多分?jǐn)?shù)也越高。第一、三、八組就是因?yàn)槌u現(xiàn)象嚴(yán)重才導(dǎo)致報(bào)告分偏低，使其在圖6上與一般規(guī)律有所偏離的。抄襲現(xiàn)象導(dǎo)致分?jǐn)?shù)低這一情況與我們的預(yù)想是不一致的，我們的假定是抄襲效應(yīng)會(huì)讓整組的成績(jī)向最好學(xué)生靠攏，而實(shí)際情況是越是獨(dú)立完成，則分?jǐn)?shù)越高。這種現(xiàn)象的原因之一可能是真正有自主思考能力的學(xué)生抄襲和被抄襲的現(xiàn)象都較少。

三、課程考核方式的探討

傳統(tǒng)的課程一般采用筆試的方式進(jìn)行考核，在公平性上最為合理，但卻不能完全反應(yīng)學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握和運(yùn)用能力。有的課程采用課下大作業(yè)或小論文等方式，一定程度上更能體現(xiàn)出學(xué)生的能力，但卻無法解決抄襲問題。實(shí)驗(yàn)課程有其固有的特點(diǎn)，不適合采用考試的形式，而采取的實(shí)驗(yàn)報(bào)告方式則與上述的課下大作業(yè)有相同的問題。很多教師在實(shí)驗(yàn)課程的考核方式方面進(jìn)行了有益的探索，原安娟等針對(duì)大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)總結(jié)了各種考核方式的優(yōu)缺點(diǎn)，指出有些考核方式雖然效果好，但對(duì)師資等條件要求很高，應(yīng)根據(jù)的實(shí)際情況選擇考核方式[1]。劉葵等強(qiáng)調(diào)了預(yù)習(xí)及理論準(zhǔn)備在實(shí)驗(yàn)課程中的重要性[2]。閆迎利等則認(rèn)為應(yīng)把學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中對(duì)儀器故障的處理能力作為考核指標(biāo)之一[3]，然而這些文章都沒有分析抄襲現(xiàn)象對(duì)考核方式的巨大影響。本文作者在這些工作的基礎(chǔ)上對(duì)專業(yè)實(shí)驗(yàn)的幾種考核方式的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了分析，見表4。

一般而言，結(jié)合口試、實(shí)驗(yàn)操作以及實(shí)驗(yàn)報(bào)告來綜合評(píng)價(jià)可以得到較好的效果，但對(duì)師資的要求非常高。我們采用的方案是實(shí)驗(yàn)方案（口試）20%，實(shí)驗(yàn)操作20%，實(shí)驗(yàn)報(bào)告60%的方式，以期盡量公平地給定成績(jī)。實(shí)驗(yàn)方案的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)不易確立，且每組成員的實(shí)驗(yàn)方案是一樣的，因此不能完全體現(xiàn)每一個(gè)學(xué)生的水平。受每組人數(shù)過多的影響，實(shí)驗(yàn)操作中總有幾人處于觀察者狀態(tài)，因此實(shí)驗(yàn)操作的評(píng)分也不易執(zhí)行。因此，實(shí)際上最終的分?jǐn)?shù)還是主要由實(shí)驗(yàn)報(bào)告決定。在實(shí)驗(yàn)報(bào)告中，除了數(shù)據(jù)和結(jié)果外，我們?cè)O(shè)置了很多的討論題，有利于學(xué)生的自由發(fā)揮。抄襲現(xiàn)象的存在大大影響了評(píng)分結(jié)果的公正性，成為本課程最棘手也是最需要解決的問題。如果不能解決抄襲問題，不但這類課程評(píng)分體系的公正性大受影響，也會(huì)極大地影響學(xué)生對(duì)課程的參與性和積極性。在下一年度的課程中，我們打算在以下幾個(gè)方面對(duì)課程的考核方式進(jìn)行改革：

1.增大口試環(huán)節(jié)的分?jǐn)?shù)比重，不但在實(shí)驗(yàn)方案評(píng)審中進(jìn)行口試，還要對(duì)最終的實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求每個(gè)人進(jìn)行5～10分鐘的表述與回答問題。

2.增加實(shí)驗(yàn)設(shè)備臺(tái)套數(shù)或在同樣設(shè)備上增加實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，讓學(xué)生可以分更多的組，每組人數(shù)更少，且實(shí)驗(yàn)內(nèi)容差別更大。

3.加大學(xué)風(fēng)宣傳工作，并嚴(yán)肅處理抄襲事件。

參考文獻(xiàn)：

[1]原安娟，丁曉紅.“大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)考核方式評(píng)價(jià)”[J].大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)，2009，22（1）.

[2]劉葵，汪建民，孫華.“建立實(shí)驗(yàn)成績(jī)綜合評(píng)價(jià)體系的探索與實(shí)踐”[J].高校實(shí)驗(yàn)室工作研究，2010，（2）.

[3]閆迎利，何軍志.“高校學(xué)生實(shí)驗(yàn)課考評(píng)方法探討”[J].實(shí)驗(yàn)室科學(xué)，2007，（2）.

作者簡(jiǎn)介：王洪偉，北京航空航天大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院，講師；劉火星，北京航空航天大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院，副教授；王效葵，北京航空航天大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院，高級(jí)實(shí)驗(yàn)師；陳小龍，北京航空航天大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院，工程師。