基于DMAIC模型的實驗課程教學質量管理初探

劉丹　陳林　姜燕　吳雅紅　段雪娟

［摘 要］實驗教學在培養學生創新和實踐能力方面具有不可替代的作用。實驗教學質量評價對于衡量實驗教學的效果和學生的實驗能力，具有很強的導向和質量監控作用。因此，實驗教學質量評價是實驗教學的關鍵問題之一。文章以食品專業綜合實驗為例，通過DMAIC五步法（定義、測量、分析、改進、控制）對實驗教學過程進行分析與總結，通過魚骨圖定性分析和因果矩陣表定量分析相結合的方法找出制約實驗教學質量提高的關鍵因素，提出涉及課前管理、課中實施和課后考核三方面的改進措施，為高校提升實驗教學質量提供一定參考。

［關鍵詞］實驗教學； 六西格瑪管理法； DMAIC模型； 教學改革

［中圖分類號］G642.423［文獻標識碼］A［文章編號］2095-3437（2024）05-0092-04

實驗教學是我國高校培養學生創新和實驗能力的重要途徑。實驗教學主要培養學生科學的研究方法、理論聯系實際的實踐能力和探索創新的精神。實驗教學以培養學生的創新能力為核心，注重問題牽引、啟發創新思維，鼓勵學生進行自主設計和研究，引導學生走上創新之路，在培養學生創新和實踐能力方面具有不可替代的作用[1]。隨著教學改革的不斷深入，實驗類課程的教學質量受到普遍重視。實驗課程質量評價是實踐課程質量監控的核心，也是學生能力培養達成評價的依據。因此，有必要構建一個完整的實驗課程教學質量評價體系，對實驗教學流程進行持續評估，多維度評價實驗教學質量，持續性地改進實驗教學活動。

六西格瑪管理法以具體問題和真實數據為導向，采用科學多樣的量化方法分析流程中影響質量的因素，是行之有效的管理方法和理念[2]。將這種管理方法引入實踐教學管理中，依據教學過程管理，多角度分析和評估實驗教學質量，能及時追蹤影響教學質量的關鍵因素，并加以改進和完善，為提高實驗教學質量提供新思路。

一、 六西格瑪管理法和DMAIC模型

六西格瑪管理法是一種先進科學管理方法，其從企業流程或管理流程的事實和數據出發，分析問題的根本原因，提出科學的解決方案，改進業務流程，并保持持續改進。作為系統性的質量改進流程和管理工具，六西格瑪管理法強調全過程的監測與質量分析，減少容易忽略的環節，從識別關鍵過程的質量要素（對質量至關重要）入手提供相關改進建議，是一種系統化和結構化的方法論。其中DMAIC模型是六西格瑪管理法中最常用的性能改進模型[3]，用于改進現有的產品、過程或服務。DMAIC是一個邏輯嚴密的過程循環， 該方法的基本原則是一個結構化步驟，由定義（Define）、測量（Measure）、分析（Analyze）、改進（Improve）、控制（Control）五部分構成（見圖1）。以事實和數據為基礎，識別關鍵流程和主要因素，通過一系列方法和工具的運用分析關鍵變量，改進和控制流程。六西格瑪管理法在許多企業或者組織得到了廣泛的實踐應用。作為持續性的質量改進方法，近幾年六西格瑪管理法的績效改進模型逐漸被應用到我國質量工程建設和教學服務過程中，通過DMAIC模型進行教學流程的控制和改善，找出教學過程中存在的關鍵問題，為提高教學質量管理水平提供了思路和借鑒[4-6]。“以教學過程為基礎，以學生學習為中心”的六西格瑪管理模式在實驗教學的探索中對教學質量管理水平提升具有重大的實踐意義。

本課題擬從食品專業實驗課程入手，以食品科學與工程專業學生為載體，基于六西格瑪管理法的DMAIC模型分析食品專業綜合實驗課程的教學現狀，準確客觀地分析和評估教學質量，利用魚骨圖和因果表篩選出影響學生學習效果的關鍵因素并確定其權重值，從課前準備、課中實施和課后考核等方面提出改進方法，為實驗課教學改革提供方向。

二、食品專業綜合實驗課程現狀

食品專業綜合實驗是將食品加工工藝、食品微生物、食品分析、食品化學、食品工程原理等課程及其相關內容進行綜合設計的專業實驗，內容涉及乳制品、肉制品、果蔬制品和焙烤制品等方面，涉及面廣且具有較強的綜合實踐性。通過綜合實驗課程的教學和實驗訓練，使學生建立“工藝流程、質量控制、過程操作”等專業工程概念，培養學生的創新思維和實踐技能[7]。食品專業綜合實驗一般分為仿真實驗、操作性實驗和設計性實驗等。每個單元的仿真實驗包括仿真操作、數據處理和實驗知識測評等。操作性實驗主要是通過工藝流程和操作要點找出影響食品加工品質和安全的主要技術因素，進而從工藝角度提出改善措施。設計性實驗是通過給定實驗任務，讓學生自主設計合理的實驗方案，不局限于教師給定的固定實驗方案，在實驗室獨立操作完成實驗任務，學會利用所學知識獲得最佳工藝參數，并找出解決問題的方法。食品專業綜合實驗由簡單到復雜，在基礎實驗基礎上逐步加大實驗難度，提高學生的設計和綜合實踐能力。每一個實驗的教學過程都是一個完整的過程，包含課前準備、課中實施、課后提升等多個環節。教師可運用六西格瑪管理法的科學測量手段，追蹤影響實驗教學環節的重要因素，加以分析、改進和控制。六西格瑪管理法將整個流程作為目標達成的載體，不斷地激勵和調動學生的積極性，協助學生實現預定的目標，提升學生素質[8]。本課題擬利用魚骨圖和因果表對影響實驗教學質量的實驗準備、實驗操作過程、課后考核等重要因素進行篩選和權重確定，挖掘、分析實驗教學中的關鍵因素，對課前準備、課中實施和課后考核三個方面提出改革措施，以期建立一個以六西格瑪管理法為基礎的實驗教學精細化流程。

三、DMAIC模型在食品專業綜合實驗中的應用

將六西格瑪管理法的理念引入實驗教學中，能提高學生的綜合學習能力。DMAIC 模型是六西格瑪管理法的主要實施途徑。針對食品專業綜合實驗課程的特點，DMAIC模型的定義、測量、分析、改進、控制五個階段的主要流程如圖2 所示。

（一）定義階段

定義階段是流程的第一個階段，其主要是指識別客戶要求或定義問題，設置問題以及需要實現的目標，確定關鍵流程和影響客戶滿意度的主要因素。這個階段很重要，若沒有識別出足夠的問題，將影響分析和獲得的結果，因此，實驗教學首先要識別學生的需求。學生對課程的最低需求是考核能過關或取得相應分數；更高需求包括鍛煉動手能力，培養理論聯系實際的實踐能力和提升實驗研究技能以促進就業。實驗教學提供的教學內容及方法需要考慮能否為學生所接受且滿足學生的需求[9]。一個完整的實驗教學流程包括課前準備、課中實施、課后考核，因此，需要挖掘整個實驗教學流程管理中與教學質量息息相關的關鍵因素，為提高教學質量找到切入點。作為課程的實施者，教師應根據學生需求，找到影響教學質量的關鍵因素，將關鍵因素轉化為授課效果的定量評價指標。

（二）測量階段

課題組以食品科學與工程專業學生為載體，從課前準備、課中實施、課后考核多角度分析食品專業綜合實驗課程的現狀，以找出需要解決問題的重點。通過問卷調查定性評價法，探尋學生對課程的實際細化需求，分析學生對課程內容與方法、教師教學水平、考核方式等教學質量特性指標的滿意度。

（三）分析階段

根據實際調研情況，從課前準備、課中實施和課后考核深入剖析影響學生實驗課程成績的典型因素，通過魚骨圖對影響學生實驗效果的因素進行梳理（見圖3）。

圖3 影響學生實驗效果的因素分析

為進一步分析影響學生實驗課程效果的主導因素，將因果矩陣表用于確定關鍵因素重要性的優先次序。因果矩陣圖權向量取值為０、１、３、９，請參與本課程學習的學生對各因素重要性進行量化打分，繪制因果矩陣表（見表1）并進行統計，確定關鍵因素。其中實驗課程成績為輸出變量，分值為參與打分人員的平均值。將每個細分原因對實驗課程成績的影響值與輸出變量值（設定為9）乘積作為每個細分原因的結果，確定影響實驗效果的優先級因素。

根據因果矩陣表，將分值50分以上的原因作為影響學生實驗效果的關鍵因素（見表2）。

從上述分析結果中可以看出，在影響學生實驗效果的主要要素中，重要性排在前端的是未養成良好的操作規范和習慣；實驗預習報告走形式，學生不認真預習；考核方式單一。以上因素是提高實驗教學效果的關鍵，應優先考慮并解決相應問題。

（四）改進階段

課前準備：強化預習環節，增設預習考核以培養學生的自主學習能力。教師在課前根據實驗教學計劃和教學具體情況提前將學習資料分享給學生，學生在課前根據食品專業綜合實驗的教材和參考書對實驗項目內容進行預習，了解實驗的要求和安排，完成教師布置的預習測試題，并達到合格以上方可參加課程實驗。預習測試成績為本課程總成績的評分依據之一，設置課前預習測試能夠培養學生在實驗前認真預習的習慣。

課中實施：實驗過程中教師提出問題，或由學生提出問題，教師面對面通過講述、視頻學習、類比教學、小組合作、師生共議等教學方法，介紹實驗原理、實驗設備、實驗流程及操作實驗規范。現場講解共性問題，解決學生普遍存在的問題，引導學生在操作過程中重視實驗細節，主動思考如何熟練掌握工藝流程和操作規范，自主分配任務，配合完成實驗項目，爭取實驗效率最大化，確保在規定時間內完成實驗任務。

課后考核：采用定量評價和定性評價相結合的方法，對學生的學習過程和學習效果進行評價。在實驗項目完成后，進行實驗結果展示和評價（包括自評、他評和師評），并進行師生共議，分享實驗心得。結合學生的預習情況、仿真實驗、現場操作考核、實驗報告等方面進行打分，然后按照一定比例進行加和，得到學生的最終成績，以全面客觀地評價學生的學習效果。課后學生也可以反饋學習意見、評價教師的教學，形成混合評價體系，以改進后續教學，為學生提供更精確的指導。

（五）控制階段

控制階段是對改進后的良好成果進行有效維持，避免回到舊的習慣和程序上去。為了使實驗教學保持顯著的改進成果，需要對教學各環節進行持續改進。首先，在質量保障制度方面需要將改進措施標準化、制度化，使其成為日常工作標準，確保改進過程的穩定運行。其次，在課程教學中，應建立過程監督體系，在學校、學院、系（專業）三個層面形成自身監督、互相監督與第三方監督為一體的協同監控機制，避免在實際教學過程中產生偏差和不到位。最后，學校應建立一個以六西格瑪管理法為基礎的實驗教學精細化流程控制和響應系統，確保實驗教學質量監控的有效執行。

四、結語

本文將六西格瑪管理法DMAIC模型中的定義、測量、分析、改進、控制五步過程改進法用于構建食品專業綜合實驗課程實驗教學管理的質量評價體系。采用魚骨圖分析影響學生學習效果的關鍵因素，利用因果矩陣表分析比較主要因素對學生實驗課程效果的影響程度，找出改善實驗教學質量的主次原因，并提出課前準備增設預習考核、課中實施多主體互動實踐教學、課后考核多元化評價等三個方面的改革措施，以增強教學效果。

［ 參 考 文 獻 ］

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[3] 馬明.精益管理的DMAIC模型及其構建[J].企業改革與管理，2018（18）：19-20.

[4] 李麗波，李雙，白艷晶，等.基于精益6σ理論的在線教學質量評價體系的構建及應用[J].現代醫藥衛生，2023，39（15）：2666-2670.

[5] 王志瓊，孫暉.基于精益六西格瑪的高校學習質量保障（AoL）過程管理[J].黑龍江教育（高教研究與評估），2023（9）：15-18.

[6] 李麗波，辛丹，楊宏艷，等.六西格瑪法教學質量評價量表的應用研究[J].中國高等醫學教育，2015（4）：55-56.

[7] 陳啟佳，李雪梅，李丹丹，等.BOPPPS?CDIO相結合教學模式在“食品專業綜合實驗”課程中的教學改革與實踐[J].食品與發酵工業，2023，49（15）：351-356.

[8] 樊燕，侯虎，汪東風，等.關于實驗教學質量六西格瑪法評價體系構建的初探[J].科教文匯（上旬刊），2013（1）：47-49.

[9] 趙亮，吳楠楠，王華玲.基于六西格瑪的工程實訓課程教學質量管理研究[J].科技世界，2022（15）：110-112.

［責任編輯：劉鳳華］