基于柯氏评估模型的智慧实训平台使用效果评估

摘 要：针对实训教学中的传统实训操作台功能滞后，严重影响实训效率等问题，设计出一种基于人工智能物联网（AIoT）的智慧实训平台，实现实训平台可视化操作界面、即时互动评价机制及智能纠错等功能，提升实训培训效率。为评价该平台的使用效果，以动车组制动检修实训为例，采用柯氏评估法，对使用智慧实训平台实训情况进行调查评估。结果表明，相比于传统实训平台，学员对智慧实训平台各项功能的满意度更高，且智慧实训平台可以提升实训效能。

关键词：实训平台;检修培训;AIoT;评估;柯氏评估法

中图分类号：U239.5 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2024）30-0156-04

Abstract： In view of the problems that the traditional training console functions lag behind in practical training teaching， which seriously affects practical training efficiency， a smart training platform based on the Artificial Intelligence Internet of Things （AIoT） has been designed to realize a visual operation interface and instant interactive evaluation of the practical training platform. Mechanism and intelligent error correction and other functions to improve the efficiency of practical training. In order to evaluate the use effect of the platform， taking EMU braking maintenance training as an example， the Kirkpatrick Model was used to investigate and evaluate the practical training situation using the smart training platform. The results show that compared with traditional practical training platforms， students are more satisfied with various functions of the smart practical training platform， and the smart practical training platform can improve practical training efficiency.

Keywords： practical training platform; maintenance training; AIoT; evaluation; Kirkpatrick Model

近10年，我国建成了世界最大的高速铁路网，全国铁路营业里程由9.8万km增加到15.9万km[1]。铁道车辆是铁路运输系统中的重要组成部分，对铁路运输安全顺畅运营有着至关重要的作用。因此，提升检修人员的工作效率与检修水平，是确保铁道车辆的安全运行必不可少的一环。以制动检修实训教学为例，学生使用实训平台进行模拟制动阀检修作业。实训平台作为实操的重要工具，承载着工具收纳、提供操作平台等多项功能，是确保学生掌握制动装置构造并且能进行良好维修的重要工具。

传统实训平台存在诸多局限，如缺乏高效的零件管理机制，导致实训环境中零件散乱无章，学生无法快速找到零件进行实训，降低了学生实训的有效性。还因实训空间布局宽敞、桌位分散，而减弱教师对学生个体进度的关注度，限制即时反馈与指导的机会。同时，部分学生在专业知识与技能的基础相对薄弱，在实际操作过程中技巧不够熟练易引发错误操作，不仅可能对实训设备造成损害，还隐藏着重大的安全隐患，威胁到学生的人身安全。

针对以上传统实训平台存在的局限性，提出了一种基于人工智能物联网（AIoT）的智慧实训平台。该平台依托人工智能、数字孪生等技术，极大提升了实训的互动性和实效性[2]。其通过搭载智能化工具收纳管理系统，融合定制零件槽与先进压感技术，实现实训工具有序管理。并支持跨平台互联，促进学生间互动合作，搭载的先进评价系统则助力教师精准掌握学生实训动态，实现个性化教学指导，全面提升实训效率与成效。同时集成智能纠错功能，可识别错误操作且在显示屏实时提醒并展示正确流程，及时纠正错误，强化安全意识与知识技能掌握[3]。该智慧实训平台在实训教育领域展现出显著的革新优势，与传统实训平台形成鲜明对比。智慧实训平台效果图如图1所示。

1 评估过程

为反映智慧实训平台在职业实训教学的使用效果，本文以动车组制动检修实训为例，运用了柯氏4级评估法进行评估。柯氏四级评估是一种用于评估培训效果的方法[4]，它由国际著名学者威斯康辛大学教授唐纳德·L·柯克帕特里克（Donald. L. Kirkpatrick）于1959年提出，这一模型将培训效果的评估分为四个层次，包括学员反应、学习效果、行为改变、产生效果[5]。本文从学员反应、学习效果去评估智慧实训平台的效能，主要涵盖学员对智慧实训平台功能的满意度，学员在使用新旧平台操作的知识、技能成绩对比情况等方面去评估。通过问卷调查、设计对比实验及技能考核等多种方式，采集满意度、考核成绩等相关数据并进行整理分析。同时遵循了客观性原则、全面性原则，使评估结果客观、公正、全面。

1.1 反应评估

反应评估旨在实训后评估学员对智慧实训平台的满意度，以分析智慧实训平台能否满足学员的学习需求。

通过问卷调查收集100名同期学员分别对传统实训平台和智慧实训平台在工具管理和学习辅助功能两方面的满意度评分（百分制），并进行对比分析，如图2所示。

根据调查数据分析结果表明，在工具管理和学习辅助两个方面智慧实训平台相较于传统实训平台都有显著的优势。再次通过问卷调查收集100名同期学员对于智慧实训平台各个核心功能的满意度，具体包括检修零部件结构展示、可视化操作界面、线上即时互动与点评系统及智能纠错等功能，调查结果如图3所示。

结果显示，学员对各个核心功能的满意度均较高，其中智能纠错与引导功能表的满意度最高。由此可得，从学员的主观视角出发，智慧实训平台相比传统实训平台，智慧实训平台的功能实用性更高，能够在确保提升培训质量的同时有效提升学习体验和效果，更充分地满足学员的学习需求，不仅增强了学习效率，还激发了学员的学习主动性，可以有效提高实训质量。

1.2 学习评估

学习评估是衡量学生的知识、态度和技能是否因使用了智慧实训操作平台而发生扩充、转变和提升。其衡量方法应该依照实训内容特点设计。柯克帕特里克建议，学习的测评可以使用笔试检测知识和态度类的学习效果，技能类的学习效果检测则需要用行为测评[6]。对学员使用实训平台后的理论知识掌握水平采用笔试的方式，对于专业技能知识，采用实操考核。

为了深入探究不同教学模式对高职实训教学效果的影响，本研究通过选取同专业但未学习过相关知识的100名高职院校学员作为样本量，将样本随机分为A、B两组进行对比实验。实验组A与实验组B，每组各50名学员。实验组A采用智慧实训平台进行为期4个月的密集培训，而实验组B则沿用传统的实训平台，培训周期延长至6个月，旨在控制时间变量的同时，比较两种教学方式的效果。

为了科学、全面地评估学员的学习成果，设计了3次综合考核，这些考核内容兼顾理论知识笔试与实践操作技能测试，旨在多维度衡量学员的学习情况[7]。通过对这3次考核的笔试与实操成绩进行统计分析，结果直观展示了A、B两组学员在不同考核阶段的表现差异，以此数据提供的结果进行对比分析，增强结论的可靠性和说服力。笔试考核情况如图4所示，实操考核结果如图5所示。

根据图表数据分析所示，A组受训者相较于B组，在培训时间缩减了三分之一的前提下，其在整个培训期间的笔试评估与实践操作考核中，成绩均持续展现出优越表现。智慧实训平台能使学员实训效率显著提升，源于其核心功能：智能纠错与引导功能。特别是对于基础较为薄弱的学生[8]，通过个性化的指导辅助，有效促进学员顺利完成实训任务。相比传统实训模式，该平台以更低的学习门槛和更为直观的操作界面，极大简化了学习路径，从而深刻地激发了学员的积极性和参与热情。

从教育者的视角审视，智慧实训平台同样展现出了不可小觑的优势。纠错评价系统的集成，不仅使教师能够精准掌握每位学员的学习动态，还为教学策略的优化与调整提供了数据支持，极大地促进了教学效能的提升。在知识拓展层面，平台实现了与课程内容的无缝对接，内置丰富多样的教育资源，为学生拓宽知识视野、深化理论理解创造了条件，进一步强化了学习的广度与深度;在技能提升方面，智慧实训平台通过高度模拟实际工作场景，大幅增强了实训的实效性，还确保了学生能够牢固掌握专业知识与技能，为快速适应未来实际工作场景奠定了坚实基础[9]。

2 智慧实训平台功能介绍

智慧实训平台在当代实训教育领域中，以其创新特性，引领了一场深刻的教育模式变革，与沿袭已久的传统实训平台形成了强烈而鲜明的对比。该平台依托人工智能、数字孪生等技术，极大提升了实训的互动性和实效性。

平台的智能化工具收纳管理系统是一大亮点，它基于RFID的实训工具管理研究。以空气制动阀为例，对拆装阀的实训工具植入感应线圈和芯片作为从设备，并将对应工具的信息写入芯片中，在实训工作台中设置实训工具的固定存放点，并在实训工具存放点安装RFID阅读器作为主设备，实现系统自动识别、采集、记录和跟踪实训工具，确保实训环境的整洁与秩序，并优化资源配置。

平台运用现代化信息技术和系统设备，不仅应用于实训教学，更可以应用于实训考核，两种模式多功能使用，任意切换，系统多角度拍摄与多维度联动，可随时记录学生实训教学、实训考核操作完整过程，更加高效智能。为教师提供了详实的数据支持。教师可以根据这些精准的数据分析结果，实施个性化的教学指导策略，针对不同学生的学习特点和需求，制定差异化教学计划，从而最大化地提升每个学生的实训效果和整体学习成效。课前和课后学生可在平台上进行自主实训学习，提前预习实训课程内容，有效提高实训操作安全性;课堂实训教学资源存档，课后复习积累，共享教学资源，大力提高实训教学、实训考核操作质量，加快推进信息化教育变革。

针对基础薄弱学生在学习制动阀拆装过程中易出现的拆装顺序错误的问题，平台搭载一种基于支持向量机的自动纠错方法。由于制动阀内部结构复杂、零部件繁多，利用企业制动阀规范拆装流程数据训练目标函数，训练得到的错误信息向量集被传送到系统执行纠正模块中，在集成化模块中按照错误信息设计相应的修正方案，这一机制能够实时监测学生的操作行为，一旦发现错误立即识别并作出响应，不仅在高清显示屏上即时展示正确的操作流程，还会提供相关的教学视频作为辅助材料，帮助学生快速纠正错误，加深对安全规范和专业技能的理解与掌握。从而实现拆装过程中自动纠错与引导。这种即时反馈机制大大提高了学习效率，同时也强化了实训的安全性。

智慧实训平台实现了跨平台的无缝互联，打破了时间和空间的限制，促进了学生之间的有效互动与合作。学生们可以通过平台进行小组讨论、协作完成项目，这种互动不仅增强了团队合作能力，也激发了学习的积极性和创造力。

综上所述，新型智慧实训平台以其全面的革新优势，正逐步重塑实训教育的未来，开启了一个更加高效、互动且个性化的学习新时代。

3 结束语

本文对智慧实训平台的使用效果进行了广泛的问卷调查与统计分析，通过柯氏评估法，得出了相比于传统实训平台，学生对智慧实训平台的各项功能满意度更高，在更短的培训时间内，使用智慧实训平台进行培训的学员成绩整体优于传统实训培训的学员。总体表现为使用智慧实训平台能够缩短培训周期，提高学员的实训质量[10]，进一步提升实训效能。智慧实训平台以其创新的教学模式为教育质量和学习成效的双重提升开辟了新路径，解决了实训教学现有的问题。

参考文献：

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[4] 陈瑶，余弦.供电企业培训效果评估方法探析[J].中国电力教育，2023（4）：48-49.

[5] 牛杰.基于柯氏模型的高职教学质量评估研究——以电子信息工程技术专业群建设为例[J].常州信息职业技术学院学报，2023，22（4）：41-44，79.

[6] 许鸿，温兴琦.柯氏四级评估模型在高校创新创业教育评估中的适用性探索[J].创新创业理论研究与实践，2023，6（8）：170-177.

[7] 张燊杰.运用信息技术提高钳工实训教学效率初探[J].中国设备工程，2021（16）：216-217.

[8] 朱晓，冉琰，张根保，等.数控机床的可靠性评估方法综述[J].兵器装备工程学报，2023，44（8）：88-97.

[9] 祁晓菲，邓嘉.基于智慧交通VR创新实训平台的MOOC建设——以城市轨道交通专业为例[J].电脑知识与技术，2022，18（2）：112-114.

[10] 种磊.城际动车组高级修成本管理研究[J].现代城市轨道交通，2024（2）：75-79.

基金项目：2022年度市级高等教育教学质量工程项目（pdjh2023b0952）

第一作者简介：袁泉（1979-），男，副教授。研究方向为铁道车辆制动、车辆空调。