经管类虚拟仿真实验项目教学质量保障体系研究

刘 丹，陈 珊

(福州外语外贸学院 经管学院，福州 350202)

一、引言

目前虚拟仿真技术已经较广泛应用于高校实验教学中，虚拟仿真技术在实验项目中的应用有着不可比拟的优势，它可以有效地帮助高校完成真实实验难以完成的教学功能，解决由于实验投入成本高、实验环境复杂高危、重复实验难度大等因素而限制了对学生实验实践能力和创新能力培养等问题。

国外如美国、英国、新西兰等国家较早开展虚拟仿真实验教学方面的研究和应用，1991年美国就组建了一个实验室委员会，通过建立各学科的虚拟仿真实验室，用于促进虚拟仿真实验的教学工作。在美国，虚拟仿真技术在生物学领域有较好的应用，早在20世纪90年代，美国就在中学生物教学中使用网上虚拟生物实验，之后如耶鲁大学在生物学、细胞生物学等课程实验中应用了虚拟仿真教学技术，学生通过电脑记录和分析实验数据，可以获取实验图像。

在我国，虚拟仿真实验教学也得到了相关政府部门的高度关注，《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020年)》中明确提出要建立虚拟实验室，从2017年开始，国家在各个学科领域陆续开展国家级虚拟仿真实验教学项目的遴选。目前，各高校对虚拟仿真实验的研究主要集中在开发方面，且涉及的实验课程参差不齐[1]，如清华大学和北京邮电大学较早地将虚拟仿真技术应用于电机、电子、通信等学科的本科教学中。现阶段，新文科建设对经管类实验教学项目提出了更高的要求，如何在新的技术条件下更好地应用虚拟仿真技术把实验教学项目建设好将是一个值得深入研究的问题。因此，提出符合中国国情的虚拟仿真实验教学项目质量监控体系，对推进虚拟仿真实验教学项目的建设具有重要的价值。

二、文献综述

(一)国内外虚拟仿真实验教学研究

目前，国内外高校对虚拟仿真实验教学研究主要集中在实验的设计开发和虚拟仿真实验的应用方面，研究动向主要集中于新技术在虚拟仿真实验教学中的应用，交互式与远程协同式实验的研究，加强虚拟仿真实验资源的建设，以及建设具有完备虚拟实验环境的未来教学实验室等方面，如美国匹兹堡大学的可拓展协作学习空间与德国伊尔默瑙工业大学的虚拟现实实验室等[2]。总体来说，对国内外虚拟仿真实验系统的研究主要集中在对虚拟仿真实验系统的设计与实现的研究上，对于虚拟仿真实验教学项目的质量监控体系设计的研究还较为缺失。

(二)经管类实验教学质量监控方面的研究： 谢煜、周奕(2016)提出了结合经管类实验的特点,基于多主体评价和全过程评价的方法,并给出该评价体系的应用前景[3]。宋东林、魏宝明(2011)构建了包含以经管类实验教学质量监督与评价为主的质量保证主系统和以实验教学所必需环节为主的实验教学质量辅助系统[4]。欧阳沙、刘建芳(2015)提出以教学单位为运行主体、实验中心为运行平台，两个层面并行驱动，计划(设计)、实施、改进；从授课教师、学生、实验辅助教师全方位、多角度入手收集实验教学过程中的各种原始数据和信息，分析、评价、监督、反馈，形成良性循环[5]。

文献分析可知，对虚拟仿真实验教学质量监控方面的研究较少，而对经管类实验项目质量保证体系有一定的数量。为此本文的研究重点是结合经管类虚拟仿真实验项目的特点，尝试提出一套经管类虚拟仿真实验教学项目建设的评价指标体系。

三、经管类虚拟仿真实验项目教学质量保障指标体系

经管类实验项目具有可模拟性、信息化的特点，因此虚拟仿真在经管类实验项目中的应用性较强[6]，教学质量保障体系，是把教学过程的各个环节、各个部门的活动与职能合理组织起来，形成权责利明确，相互协调促进的有机整体，以提高教学质量，培养高素质人才。研究经管类虚拟仿真实验项目教学质量保障体系，即在探讨虚拟仿真技术应用于实验教学的特征与效果的基础上，针对实验教学的目标、过程、结果，在教学理念、实验室建设、教学体系完善、教学方式方法改革、实验教学师资队伍培养、实践能力提升等方面，进行教学效果评价指标体系的设计，实施教学评价并完善质量监控体系。

(一)质量保障体系架构

全面质量管理体系中的PDCA循环模式，强调的是螺旋式上升,经过一次循环,解决一批问题,再进入下一次循环，每一个循环都有新的目标和内容，因而能够充分调动实验组织者、实施者、参与者、支持者和监督者的积极性，在实验教学质量的保障体系中明确目标及时发现问题、分析原因、解决问题、完成一轮循环周期，再以更高的目标进入下一轮的循环周期[7]。在这个循环过程中，教学质量监控与教学质量评价是互为支撑的，两个系统之间互相传递数据，均属于质量保障的重要环节，两者相互联合共同落实教学质量保障体系。因此教学质量监控体系架构结合了全面质量管理理论的思想，教学质量保障体系架构主要包括教学质量监控和教学质量评价两方面，其中，教学质量监控体系包括教学目标监控、教学过程监控、教学结果监控和教学改进监控四个部分(如图1所示)。

(二)质量评价指标构建

教学质量评价是教学质量保障和监控体系的重要一环，通过教学质量评价能够更及时、有效地收集教学质量信息，为教学管理工作指明方向，改进教学工作、提高教学质量。因此教学质量保障体系的关键是构建教学质量评价指标[8]，本文结合虚拟仿真技术在经管类实验中的应用性和特殊性，以前文中的质量保障体系架构为基础，从教学目标、教学条件、教学过程、教学结果、教学改进几个方面着手进行评价指标体系的分析与构建，并详细分析每个一级指标下的二级指标及主要内涵。

1.教学目标

教学目标主要考核教学目标设置是否合理，能否利用虚拟仿真技术使学生在实验中深度掌握理论知识，对该项二级指标中的各项内容综合评判。主要包括教学内容设计、虚拟仿真技术应用、教学方法设计和教学内容与教学目标相符性等四个二级指标。其中，(1)教学内容设计主要评判实验内容与理论内容的相关性，实验设计对理论教学的支撑性；(2)虚拟仿真技术应用主要评判经管类实验中，虚拟仿真技术在该实验内容中是否必要，是否能较好模拟真实的具体过程，是否具有较好的应用和推广；(3)教学方法设计主要评判实验教学方法与实验内容的相融性和创新性，教学方法设计对虚拟仿真实验的促进作用；(4)教学内容与教学目标相符性主要评判实验教学内容对教学目标的支撑和相符性。

2.教学条件

教学条件主要考核实验中心的管理模式对经管类虚拟仿真实验的辅助性，主要包括实验室对虚拟仿真实验的支撑性、实验计划安排情况、实验室准备情况等三个二级指标。(1)虚拟仿真实验的支撑性指标主要评判实验室、实验设备对虚拟仿真软件的支撑性与兼容性，实验软件、支撑平台能否满足虚拟仿真实验要求；(2)实验计划安排情况主要评判实验中心对实验计划的安排是否合理、规范；(3)实验室准备情况主要评判实验室对经管类虚拟仿真实验的准备是否充分。

3.教学过程

教学过程从教师和学生两个方面对教学过程进行监督和评价，包括仿真教学理论基础、仿真教学实验操作情况、学生实验过程中遇到的问题情况、仿真软件问题互动反馈情况等四个二级指标。其中，(1)仿真教学理论基础主要评判实验流程是否体现前期理论基础，教师实验授课内容充实性和重点突出性；(2)仿真教学实验实验操作情况主要评判仿真软件对实验操作准确性、还原度，特别是利用虚拟仿真技术的过程中能否与现实活动相结合，学生是否能够理解教师的授课内容，掌握实验技能，学生能否独立或合作，自主完成实验课程的相关操作；(3)学生实验过程中遇到的问题情况主要评判学生在实验过程中遇到的问题的难易性，是否存在普遍问题，学生能否通过多次虚拟仿真实验解决问题或从中总结问题；(4)仿真软件问题互动反馈情况主要评判教师能否使用仿真软件能否解答学生提问，能否正确解释实验中遇到的各种问题。

4.教学效果

教学效果主要从实验结果的角度评判虚拟仿真技术对经管类实验的辅助性，能否利用虚拟仿真技术提升教学质量，包括虚拟仿真软件使用情况、实验结果的可获得性、实验创新性、虚拟仿真结果与教学目标的相符性、实验报告完成情况等五个二级指标。其中，(1)教学效果主要评判该实验中虚拟仿真软件使用是否流畅、针对实验内容和实验结果，反推虚拟仿真技术在实验中的应用是否具有必要性；(2)实验结果的可获得性主要评判虚拟仿真技术在实验中是否起到重要的作用，如统计一次实验平均虚拟仿真软件使用次数，从而发现在实验中是否需要进行多次的虚拟仿真才能得到最终的实验结果；(3)实验创新性主要评判从实验过程和结果能否体现实验项目设计的创意性，能否体现虚拟仿真软件的优势，通过虚拟仿真实验能否得到解决问题的创新性方案；(4)虚拟仿真结果与教学目标的相符性主要评判实验结果师傅与教学目标相符，实验内容是否具有启发性；(5)实验报告完成情况主要评判学生的实验报告完成情况，报告内容是否完整，格式是否规范、思路是否清晰等。

5.教学改进

教学改进主要从全面质量管理的角度出发，考核教学质量监控过程中发现问题的改进情况，促进教学质量持续提升。包括质量监控中发现的问题情况、监控结果的反馈情况、问题改进情况、问题重复发生情况等四个二级指标。其中，(1)质量监控中发现的问题情况主要评判在质量监控过程中出现的问题数量以及问题的严重性；(2)监控结果的反馈情况主要评判监控中发现的问题是否及时反馈至质量管理的各个环节，是否反馈到相关的部门和相关的人员；(3)问题改进情况主要评判质量监控中发生的问题是否得到改进；(4)问题重复发生情况主要评判教学质量问题在质量监控中重复发生的情况。

质量评价指标体系及各指标权重见表1。

(三)质量监控机制建设

1.全方位的制度保障

质量监控体系的有效实施需以全方位的制度保障为基础。首先要建立实验教学质量保障的管理组织，如虚拟仿真实验教学指导委员会对实验教学内容进行全面的把控，实验教学质量保障中心对教学质量各环节进行保障；其次要在组织机构建立的基础上制定各类管理制度，确保管理职责的有效实施；最后应建立经管类虚拟仿真实验的各类质量评价标准从而保证实验教学的各环节能够有据可依，有章可循。

2.全流程、多层级的督导机制

教学质量监控是提升教学质量的重要手段，教学质量监控应该涵盖实验教学的全流程。首先为保障实验教学工作的有序进行，教学管理团队还需对教学团队、教学资源等教学条件进行监控[9]，开展师资队伍建设，引进先进的适宜的教学设备。其次要严格落实教学督导工作和教学检查工作，通过校、院、系等多层级的教学质量督导机制深入实验课堂开展全学期的常规例行督导和“期初”、“期中”、“期末”等重点教学检查工作，对实验教学过程和结果进行检查，加强教学过程及教学环节管理。最后教学质量督导的目的是教学质量改进，在督导的基础上发现问题，反馈问题并通过督导机制跟踪改进措施的执行，落实教学质量提升工作。

表1 质量评价指标体系

3.多方、多形式的评价考核

可以通过课堂督导、问卷调查、座谈会、学生信息员等方式获取考评信息，同时要充分利用虚拟仿真实验的优势，可以通过线上实验软件后台数据获取教学成效，从中总结问题。

四、结语

虚拟仿真技术在经管类实验教学中的应用越趋广泛，如何对实验进行监控和评价十分重要且具有研究意义。本文将PDCA循环理论融入实验教学质量保障体系之中，从教学目标、教学条件、教学过程、教学结果、教学改进五个方面搭建持续循环改进的经管类虚拟仿真实验项目教学质量保障体系，设计实验教学质量评价指标体系，并提出教学质量监控的方法，从而实现将常规的研究方法用在崭新的研究领域中，解决实验教学质量的参差不齐问题，促进经管类虚拟仿真实验教学质量的循环提升。