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秦臻 章月華 魏康健 王港 黃易聰

摘?要：虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)成為工科教育的重要環(huán)節(jié)，傳統(tǒng)的測井實(shí)驗(yàn)教學(xué)考核模式簡單、易操作，但相對缺乏統(tǒng)一、客觀、全面、系統(tǒng)的考核模式，難以適應(yīng)虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)考核。為此，在地球物理測井虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)基礎(chǔ)上，首先設(shè)計(jì)了包括“基礎(chǔ)層次、綜合層次、研究層次、創(chuàng)新層次”四個(gè)層次的測井虛擬仿真實(shí)驗(yàn)內(nèi)容；然后基于虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)特點(diǎn)，優(yōu)化了“七元”考核模式，針對“觀察力、判斷力、控制力、執(zhí)行力、創(chuàng)造力、想象力和表達(dá)力”七種基本的能力進(jìn)行全方位考察；基于實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和考核模式，設(shè)計(jì)出“三維度”的實(shí)驗(yàn)成績評價(jià)矩陣。通過虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作開展和實(shí)踐，通過成績統(tǒng)計(jì)分析對比，發(fā)現(xiàn)改革后的考核模式在一定程度上提升了實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果，對地球物理測井課程教學(xué)質(zhì)量也有提升。

關(guān)鍵詞：實(shí)驗(yàn)教學(xué)；虛擬仿真；考核模式；地球物理測井；新工科

“新工科”對工程教育提出了新方向，越來越強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力，實(shí)驗(yàn)教學(xué)成為工科教育的重要環(huán)節(jié)［13］。傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)考核方法相對簡單、易于操作，但缺乏統(tǒng)一、客觀、全面、系統(tǒng)的評價(jià)考核方案與實(shí)施辦法［34］，面對“新工科”更高層次的要求，傳統(tǒng)考核方法已然乏力，改革虛擬實(shí)驗(yàn)考核模式已經(jīng)刻不容緩。課程教學(xué)多元化考核方法是高等教育發(fā)展的必然趨勢［5］，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為新型的教學(xué)手段，其考核方式較傳統(tǒng)教學(xué)模式而言，采用多元的考核方式有良好的先決條件，是進(jìn)行虛擬仿真實(shí)驗(yàn)多元化考核的優(yōu)秀方案；另一方面，多元考核模式是否需要調(diào)整實(shí)驗(yàn)課程、如何培養(yǎng)新要求的多元能力、如何論證新考核模式的教學(xué)效果是否達(dá)到要求等一系列問題都需要進(jìn)行詳細(xì)的研究［67］。

為此，從虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容入手，結(jié)合其特點(diǎn)，優(yōu)化考核模式、開展多方位考查，并設(shè)計(jì)出多維的實(shí)驗(yàn)成績評價(jià)矩陣，并通過成績統(tǒng)計(jì)、對比和調(diào)研等手段檢驗(yàn)優(yōu)化改革考核模式，在一定程度上提升了虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。

1?“四層次”測井虛擬仿真實(shí)驗(yàn)內(nèi)容設(shè)計(jì)

首先，新工科對實(shí)驗(yàn)內(nèi)容提出更高的要求，立足實(shí)驗(yàn)大綱、目標(biāo)和任務(wù)，以夯實(shí)學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)、提高實(shí)踐能力和培養(yǎng)創(chuàng)新精神為核心［89］，初步設(shè)計(jì)出“四層次”——“基礎(chǔ)層次、綜合層次、研究層次、創(chuàng)新層次”的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和內(nèi)容（表1），共8項(xiàng)，分別包括3個(gè)基礎(chǔ)層次、2個(gè)綜合層次、2個(gè)研究層次和1個(gè)創(chuàng)新層次的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目；改革增加各項(xiàng)目內(nèi)容的答辯環(huán)節(jié)，初步設(shè)定時(shí)間為5分鐘；另外，結(jié)合行業(yè)特色和我校鈾礦勘查特色，在緊扣新大綱和目標(biāo)情況下，可按需對表1中實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整，且合理調(diào)整“四層次”比例（3∶2∶2∶1）分布，以滿足新的要求和培養(yǎng)計(jì)劃。

2?“七元”考核模式設(shè)計(jì)

基于實(shí)驗(yàn)大綱、目標(biāo)和任務(wù)，并結(jié)合虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的特征，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)考核模式，設(shè)計(jì)“七元”考核模式，針對“觀察力、判斷力、控制力、執(zhí)行力、創(chuàng)造力、想象力和表達(dá)力”七種基本的能力進(jìn)行全方位考察；七種基本能力在實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和內(nèi)容中的反饋如圖1，基礎(chǔ)層次項(xiàng)目主要考察觀察力、判斷力和控制力基本能力，綜合層次進(jìn)階地考察，主要考察判斷力、控制力和執(zhí)行力，研究層次進(jìn)階地、主要考察控制力、執(zhí)行力和部分創(chuàng)造力，創(chuàng)新層次項(xiàng)目更進(jìn)一步，主要考察創(chuàng)造力和想象力，而答辯內(nèi)容則包含在所有實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目里，主要考察表達(dá)力和觀察力，需要說明各實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和內(nèi)容具體細(xì)節(jié)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種基本能力中的其他能力［10］。

3?“三維”考核成績方案

根據(jù)“四層次”實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和“七元”考核模式設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)出考核模式、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目內(nèi)容、優(yōu)良中差評分等級的“三維度”考核成績評價(jià)矩陣（圖2），設(shè)計(jì)“四層次”實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目內(nèi)容對應(yīng)的“七元”考核模式中能力的比重，第三維度為優(yōu)良中差成績分?jǐn)?shù)分類，各分?jǐn)?shù)比重如圖所示。

4?考核模式改革成效

采取“過程+結(jié)果”的實(shí)施方案，即使用虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的留存數(shù)據(jù)，重點(diǎn)考察整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中的觀察力、判斷力、控制力、執(zhí)行力、創(chuàng)造力和想象力；而利用結(jié)果中的“報(bào)告+答辯”，重點(diǎn)考察表達(dá)力；最后，采集上課學(xué)生數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)證研究［112］。通過兩個(gè)學(xué)期的虛擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作開展，通過新教學(xué)大綱、任務(wù)和目標(biāo)的教學(xué)要求，統(tǒng)計(jì)分析最終成績情況發(fā)現(xiàn)，（1）開展該虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)的兩個(gè)學(xué)期勘查技術(shù)與工程專業(yè)學(xué)生（154人）平均成績達(dá)到896分，總體的達(dá)成度評價(jià)均高于87.3%；（2）在虛擬仿真實(shí)驗(yàn)開課第一學(xué)期，兩個(gè)開課班級學(xué)生分別開展傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)和虛擬仿真實(shí)驗(yàn)授課，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)所考核最終成績（平均89.0分）高于傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)成績（平均83.7分），且明顯參加虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)的學(xué)生表現(xiàn)出明顯的感興趣傾向，且4位授課教師訪談表明學(xué)生多方面素質(zhì)得到全面鍛煉和提升；（3）在虛擬仿真實(shí)驗(yàn)開課第二學(xué)期，虛擬仿真實(shí)驗(yàn)成績平均分達(dá)到90分以上，且在課程結(jié)束后的期末考試中，對比難度相似的上學(xué)期試卷成績，第二學(xué)期試卷平均成績（86.5分）明顯高于上學(xué)期（80.7分）。多方位驗(yàn)證了考核模式改革取得一定成效。

5?討論與結(jié)論

我校勘查技術(shù)與工程專業(yè)入選國家級一流專業(yè)建設(shè)點(diǎn)，獲批國家級“新工科”建設(shè)項(xiàng)目、通過工程認(rèn)證等，開展了大量卓有成效的教學(xué)改革和調(diào)整，新版教學(xué)大綱基于“新工科”等新要求構(gòu)建了新的地球物理測井課程大綱、目標(biāo)和任務(wù)。基于上述指導(dǎo)文件，調(diào)整虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，并從實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目內(nèi)容上做出改革，以夯實(shí)學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)、提高實(shí)踐能力和培養(yǎng)創(chuàng)新精神為核心，從不同層次：“基礎(chǔ)層次、綜合層次、研究層次、創(chuàng)新層次”，設(shè)計(jì)具體可實(shí)施的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和內(nèi)容，并經(jīng)過論證和討論，最終設(shè)計(jì)包括3個(gè)基礎(chǔ)層次、2個(gè)綜合層次、2個(gè)研究層次和1個(gè)創(chuàng)新層次的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。“新工科”對專業(yè)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)提出了更高的能力要求，基于實(shí)驗(yàn)大綱、目標(biāo)和任務(wù)，提取匹配測井虛擬仿真實(shí)驗(yàn)的七大能力要素，即觀察力、判斷力、控制力、執(zhí)行力、創(chuàng)造力、想象力和表達(dá)力，圍繞七大能力要素，結(jié)合實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，量身設(shè)計(jì)并搭建起“七元”考核模式，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目與能力培養(yǎng)相互配合、章序相宜，為學(xué)生能力考察和考核搭建起多元、耦合的考核模式；而且，為教師提供了精細(xì)、完善的評價(jià)模式，可執(zhí)行度高。另外，傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)考核方法缺乏統(tǒng)一、客觀、全面、系統(tǒng)的評價(jià)考核方案，基于上述“四層次”實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和內(nèi)容，以及“七元”考核模式，再結(jié)合“給出實(shí)驗(yàn)成績分?jǐn)?shù)”的硬需求，設(shè)計(jì)了囊括上述考核要求的“三維度”考核成績評價(jià)矩陣。矩陣及分?jǐn)?shù)權(quán)重設(shè)計(jì)有理有據(jù)，既匹配傳統(tǒng)“分?jǐn)?shù)制”的評價(jià)要求，又滿足“新工科”、新大綱、任務(wù)和目標(biāo)的教學(xué)要求。而且，解決了以往教師努力考核學(xué)生新素養(yǎng)、新能力卻苦于沒有合理評判機(jī)制的問題，教師易于操作、核算和評判分?jǐn)?shù)，也避免過度占用學(xué)生時(shí)間而“拖堂”。而且，考核成績相對合理、有理有據(jù)，教師亦可根據(jù)反饋情況掌握和對比教學(xué)質(zhì)量，并進(jìn)一步優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容和方法，為測井虛擬仿真實(shí)驗(yàn)考核模式改革提供優(yōu)化思路，提高考核的效率和質(zhì)量，進(jìn)而提升匹配“新工科”要求的教學(xué)質(zhì)量。

最終，針對現(xiàn)有地球物理測井虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)考核模式不適應(yīng)的問題，在地球物理測井虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)基礎(chǔ)上，結(jié)合課程特點(diǎn)，通過設(shè)計(jì)包括四個(gè)層次（基礎(chǔ)層次、綜合層次、研究層次、創(chuàng)新層次）的測井虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，建立“七元”考核模式，全方位考察“觀察力、判斷力、控制力、執(zhí)行力、創(chuàng)造力、想象力和表達(dá)力”七種基本的能力，最終構(gòu)建起統(tǒng)籌優(yōu)化的“三維度”實(shí)驗(yàn)成績評價(jià)矩陣。通過虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)開展兩學(xué)期實(shí)踐，分析表明新考核模式在提升了實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果，對地球物理測井課程教學(xué)質(zhì)量上也有提升。

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作者簡介：秦臻（1985—?），男，湖北廣水人，博士，副教授，主要從事地球物理測井研究和教學(xué)工作。