实验教学过程管理及其信息化系统建设探究

孙平安 许文雕 胡玉平

摘要：实验教学是高校教学体系的重要组成部分，对学生实践能力和创新能力的提高有着至关重要的作用，实验教学过程管理涉及环节较多，传统的教学管理模式难以满足现代管理的需要；探讨了实验教学过程管理的新思路、新方法，并给出了实验教学过程管理信息化系统的设计方案，以提升教学管理水平与实验教学质量。

关键词：实验教学管理；过程管理；信息系统

中图分类号：G420      文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2023）13-0149-03

开放科学（资源服务）标识码（OSID）

0 引言

实验室是科学研究的重要阵地，实验教学是高校教学体系的重要组成部分，实验（训）课程是学生实践能力培养的主要形式。为了提高实验教学质量，应加强对实验教学活动过程的监控力度，将实验教学各环节纳入考核范畴，为科学地进行实验教学评价提供重要依据[1]。信息技术与互联网技术的日新月异，为实验教学全过程的精细化管理提供了基础技术支撑，开发适合各校校情的实验教学过程管理系统加强实验教学的过程监控，以规范化的实验过程管理助推实验教学质量的提高。

1 实验教学的特性

實验教学、实训教学、课程设计、实习、毕业设计等非理论教学统称为实践教学环节，是可言传的书面理论知识转化为行为习惯隐性知识的重要载体，对学生实践能力、创新能力的提高至关重要，实践教学的实施大部分在实验室完成。实验是科学探索的重要途径，实验教学的重要性体现在对理论知识的验证、掌握和运用上，实验教学具有实践性、载体性、重复性及资源依赖性的特点，因此实验教学是一个重在过程的教学活动[2-3]，过程管理的精细程度决定了这一活动的可控度与最终结果的质量。

2 实验教学过程组织与监管现状

ISO质量管理体系中SO9001的本质是：建立一个保证及提高质量的系统，明确保证质量应达到的基本要求，通过对一个组织的各个管理环节的有效控制，使出现问题的可能性降到最低程度，保证教学质量的稳定和提高[4]。建立以学生为本、教学即服务的现代教育理念，形成“三全育人”合力，持续加强实验教学过程管理的规范化是教学质量不断提高的保证。实验教学过程的组织以学生为主教师为辅，发挥学生的主观能动性，根据实验原理或实训能力目标要求，通过理论指导实践、实践检验、验证理论这一循环迭代的方法，培养学生的自觉性、独立性和创造性。

实验教学计划的实施在各教学单位，教务教学管理部门监督、指导这一过程的执行，但实际执行过程中常因信息不对称导致教务管理部门对实验教学的执行过程、进度等无法实时跟踪，实际执行偏离教学计划的情况时有发生，加上实验教学评价反馈机制不完善等问题，制约了实验教学质量的提高。

3 实验教学过程管理探索

实践教学环节尤其实验（训）教学是一个系统工程，不能片面地强调个别环节，监管必须围绕实验教学的全过程展开，将每门实验课程和各个实验教学环节全盘考虑统筹安排，将“三全育人”的理念贯穿于人才培养的全过程[5]。实验教学过程管理是通过一系列的事先定义好的教学计划和教学大纲进行组织、协调和监督实验教学，完成既定的教学目标，坚持立德树人、为党育人、为国育才的根本任务，把学生培养成为社会主义现代化建设的有用之才[6]。应该根据实验教学特点从以下几个方面做好实验教学管理。

3.1 实验教学的顶层设计

实验教学作为人才培养的重要组成部分，首先应做好实验教学的顶层设计，从三个层面着手：1） 学科专业层面：根据各专业人才培养目标所需知识要求、能力要求、素质要求，制定科学、有机衔接的课程支撑体系；2） 课程体系层面：针对每一门课程的教学目标设置不同类别（必做、选做）的实验（训）项目，合理配置验证性、设计性、综合性、创新性实验项目比例；3）  实验教学层面：根据各实验（训）项目的目标要求，明确实验原理、实验步骤，实验操作要求，实验能力目标等，为后续实验教学过程的管理提供基础依据。

3.2 实验教学大纲的制定

美国质量管理专家戴明的PDCA质量管理提升理论已被应用在了很多领域，很多学者也将此理论引入到实验室教学管理、实验室维护等多方面[7-8]。P（Plan） 计划，包括目标确定与规划；D（Do） ，执行、实施，根据既定的计划，设计详细的步骤并执行；C（Check） 检查，对执行结果的检查、总结，明确下一步的改进措施；A（Act）处理，对检查结果的处理，正确的、成功的经验要加以肯定，并形成标准化流程;对失败的教训也要总结，以引起重视，对于没有解决的问题在下一个PDCA循环中解决。

实验教学大纲明确各实验课程的教学目标、课程要求、所需仪器设备（环境基础）、实验项目内容及课时分配等。根据教学计划安排与实验教学大纲生成实验教学任务，具体到哪些实验（训）项目必做、哪些选做，每个项目开出的时间、地点、实验人数、所需仪器设备、实验耗材等，以便实验中心做好前期各项准备。实验教学大纲为实验教学质量的管理提升提供了基本依据，指导后续各项工作的开展。

3.3 实验教学任务的实施

实验教学任务的执行过程是实验教学过程重要内容，分为实验预习、实验操作过程，实验数据分析处理。督促学生做好预习，了解仪器设备功能性能，熟知实验原理、实验步骤、数据分析处理方法等，对预期的实验结果、可能出现的问题制定应急处置预案。实验过程中以学生为主、教师为辅，引导学生按照实验操作步骤，认真细致观察实验现象、记录实验数据，处置突发问题，实验后对实验数据分析处理，以发现物质的本源与运行规律，激发学生的学习兴趣与创新意识。实验过程实现了知识从感性认识到理论认识的升华，能为学生创新能力的培养奠定良好基础。

3.4 实验教学效果的评价与反馈

对实验教学效果进行科学评价，评估实验过程各环节对学生实践能力提高是否达到预期培养目标是教学单位和教务教学管理部门所关注的核心。构建科学、客观的实验教学评价与反馈机制是促进实验教学水平、教学质量不断提高的良好途径。如果将学生比喻为一个复杂的信号处理系统，则学习过程是该系统的外部信号输入，评价与反馈机制能促使系统逐步趋于完善。

以学生为本建立学生对实验教学各环节的评价与反馈，收集学生在实验过程中的感受、体会、对项目的建议，了解学生对实验原理、理论来源的理解程度，实践能力是否得到有效提升等，进而评估实验教学目标是否达成。为下一阶段实验教学工作的改进提供决策依据。

3.5 实验教学质量的监控体系

健全和完善的教学质量监控体系，促进教与学两方面的积极性，促进教学质量的全面提升。构建教学质量管理、监控和评估系统可以强化质量意识，深化质量管理概念，使质量管理工作进入科学规范的轨道[9]。实验教学质量的监控体系，包括实验教学督导团队、实验教学过程考核、实验结果考核等。教学督导团队主要监督实验教学任务的执行情况，从管理机制上保障实验任务的保质保量开出；建立统筹实验过程与实验结果的实验考核制度，引导学生走主动学习、科学学习和创造性的学习之路，将对改善实验教学效果，提高教学质量起到积极促进作用。如：实验成绩构成为：实验预习×10%+实验操作×40%+实验报告×50%，为每个实验项目设定其在实验成绩中的权重，以更细的管理粒度客观评价学生对知识掌握的情况。

3.6 教育部实验项目与人员数据上报

每年10月中旬前各高校均须向教育部上报上一学年实验室相关数据，共7个基表。其中基表4（教学实验项目表）、基表5（专任实验室人员表）、基表6（实验室基本情况表）与实验室直接相关。基表4反映一学年来高校开设实验项目情况，包括实验项目名称、实验类型、实验所属学科、实验要求、实验者类别、实验者人数、每组人数、实验学时数、实验室名称等信息；基表5反映专任实验室人员信息，包括人员编号、姓名、实验室编号、实验室名称、性别、出生年月、所属学科、专业技术职务、文化程度、专家类别、国内培训、国外培训等信息；基表6反映整个实验建设层次、使用面积，运行经费，专任实验人员的科研情况，服务教学科研等信息。系统应该能够将实验教学过程数据直接加工处理，导出为上报教育部相关基表所要求的格式。

4 实验教学过程管理的信息化系统建设

实验教学过程管理涉及人才培养方案制定、课程体系确立，实验项目设置，实验教学任务生成，实验教学过程管理，成绩评定、实验者反馈等环节，每个环节又有较多项内容，且为动态过程，传统的管理模式已无法满足管理要求。为了保证实验教学过程管理的高效运行，不断提高实验教学质量和教学管理水平，建设适合高校实验教学过程管理需求的信息化系统有着重要的现实意义。

4.1 实验教学过程管理系统的各模块功能

为了支撑实验教学的全过程管理，并能够为教育部实验项目与人员数据上报提供数据支撑，经分析研究认为该系统至少应包括以下模块：

1） 基础信息维护模块：包括学校学区信息管理、院部信息管理、学科信息管理、专业信息管理、班级信息管理、培养方案基础信息管理、教师管理、学生管理、学年学期管理。

2） 实验场所信息：包括实验中心基本信息管理、实验分室管理、实验仪器设备管理。

3） 用户与权限管理：包括用户信息管理、用户权限管理、用户密码修改。

4） 课程与实验（训）项目：包括实验类别信息管理、实验类型信息管理、实验所属学科信息管理、实验要求信息管理、实验者类别信息管理、课程信息管理、实验项目信息管理。

5） 培养方案与实际教学日历：包括培养方案信息管理、实验分组开课管理、实验教学任务管理。

6） 实验教学过程管理：实验预习管理、实验成绩管理、实验评价与反馈。

7） 查询与统计分析管理：学生实验成绩查询、“三性”实验统计汇总、实验项目人学时数统计，大型仪器设备人学时统计、生成上报格式数据。

8） 系统管理：系统基本信息管理、数据备份与恢复、數据库连接设置。

4.2 实验教学过程管理系统的体系架构

高校信息化建设几乎没有一步到位的案例，通常在渐进中完善。因客观的、主观的种种原因，支撑高校日常运行的各系统通常由不同企业承建，系统架构、技术方案各不相同，在一定程度上造成了高校的信息孤岛问题，且随着各类管理信息系统的不断引入这一问题变得更加严峻。如何对数据资源进行有效治理使数据变成“资产”支撑学校发展决策是各个高校不得不面对的难题。在系统建设之初就充分考虑不同系统之间数据交换的接口，提高数据的共享度，降低数据冗余消除数据的不一致现象是较为科学的方案。为此，实验教学过程管理系统应该充分考虑从教务管理系统、资产管理系统获取已有基础数据，并根据系统功能对数据进一步补充完善。

技术方案选型方面，考虑不同类型客户端的优缺点而扬长避短。对数据处理密集度高的重型业务，如：实验教学分组、复杂打印报表、浏览器页面不好处理的模块采用Windows窗体客户端程序开发；对使用用户多的轻型业务，如：较简单的用户数据录入、公共查询等模块使用Web页面开发。经研究系统的体系架构如图1所示。

5 结束语

实验教学过程管理涉及较多环节，引入PDCA质量管理理念建立从实验教学计划制定、实验教学实施、实验教学效果评价与反馈、实验教学质量监控的迭代循环，不断优化提升实验教学水平，并建设实验教学过程管理信息化系统，以系统的标准化教学流程规范实验教学管理过程，取得了良好的成效。

参考文献：

[1] 唐力，张文娟.实验创新教育与创新人才培养探索[J].实验技术与管理，2017，34（5）：11-13.

[2] 吕念玲，袁炎成，黄晓梅，等.实验教学重在过程[J].实验技术与管理，2017，34（6）：154-156，171.

[3] 王鲁云，张明君，王颖，等.实验课教学过程管理模式的改革与实践[J].实验技术与管理，2013，30（6）：102-104，117.

[4] 叶汉侠，阚先宏，徐幼娜.建立ISO9001实验教学质量管理体系的探索[J].实验室研究与探索，2006，25（10）：1309-1312.

[5] 许小东，吴军强，许卫明.基于过程管理的智能化实验教学平台的研究与实现[J].绍兴文理学院学报，2011（9）：83-88.

[6] 时述有.加强实验教学过程管理，完善电工电子实验教学体系[J].实验技术与管理，2009，26（7）：112-114.

[7] 李珍，何一文.戴明PDCA理论在实验教学中的应用[J].教育现代化，2017，4（43）：172-173.

[8] 韦瑶.基于PDCA的实训教学运行分析[J].电子技术（上海），2022，51（9）：106-108.

[9] 娄娟，周光宇，余志刚.教学过程管理与科学质量评估系统的研究与开发[J].东北电力学院学报，2003，23（5）：66-68.

【通联编辑：谢媛媛】