地方型高校工程教育課程改革探索及評價體系研究

孫秀桂，李 霞

（大理學(xué)院工程學(xué)院，云南大理 671003）

地方型高校工程教育課程改革探索及評價體系研究

孫秀桂，李 霞

（大理學(xué)院工程學(xué)院，云南大理 671003）

通過分析工程教育研究的內(nèi)容，結(jié)合地方型高校的特點，從工程教育中專業(yè)與倫理責(zé)任教育的培養(yǎng)思想出發(fā)，對工程類大學(xué)生教育培養(yǎng)改革方法進行探討。提出基于工程設(shè)計思想課程設(shè)置應(yīng)考慮的基本因素及課程設(shè)計過程中采用三步模式教學(xué)法，同時對于工程倫理教育的必要性進行分析，探索適合我校工程倫理教育的方法；并探索適合該工程教育方法的先進評價體系，利用模糊綜合評價方法設(shè)計評價系統(tǒng)，經(jīng)應(yīng)用證實該方法的有效性和可行性。

課程改革；工程設(shè)計；三步模式法；工程倫理教育；模糊綜合評價

自20世紀(jì)80年代美麻省理工學(xué)院提出“回歸工程實踐”的工程教育改革理念以來，各國都在研究工程教育中的問題與對策。然而在科研型高校工程類教職人員中，其20%的工作時間都用于教學(xué)；而在應(yīng)用型學(xué)院中教師花在教學(xué)上的時間大于80%。因此，他們用在工程教育發(fā)展的理論與實踐的研究與探索上的時間極少〔1〕。但是隨著世界人口增加，資源與環(huán)境的矛盾及壓力的逐日增加，工程與科學(xué)技術(shù)所涉及的范疇越來越廣，遭遇到的問題越來越多，這些問題的存在對于傳統(tǒng)的工科類教育方法提出了更新、更高的要求，因此，對工程教育的研究是不可忽視的。工程教育研究不同于傳統(tǒng)教育研究之處在于，重點是學(xué)生對工程內(nèi)容和實踐的理解，而非傳統(tǒng)教育意義上的教育理論或方法的學(xué)習(xí)。工程教育研究內(nèi)容一般被界定為研究評估方法、開發(fā)新型課程教學(xué)方案、評價和提高工程教育所開發(fā)的技術(shù)手段及研究學(xué)生如何進行工程學(xué)習(xí)。

本文針對現(xiàn)代工程的要求與工程教育研究的內(nèi)容，主要研究在地方型高校中，工程類學(xué)生的培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)和基于工程設(shè)計思想如何進行課程改革，同時應(yīng)用模糊方法設(shè)計工程教育的評價體系。主要通過分析工程教育的目標(biāo)要求，研究針對地方型高校的特點、課程設(shè)置的因素及教學(xué)方法，通過課程學(xué)習(xí)培養(yǎng)學(xué)生工程設(shè)計的理解和能力，為工程類學(xué)科的建設(shè)提供資料。以模糊數(shù)學(xué)為基礎(chǔ)，利用模糊評判的方法，設(shè)計了適合于工程教育改革，能夠客觀的評價其教學(xué)效果的評價體系。

1 地方型高校工程教育方法研究

在經(jīng)濟發(fā)展尤其是全球經(jīng)濟一體化環(huán)境下，現(xiàn)代工程向著大型化、集成化和智能化發(fā)展，更是對工程人員提出了要具備綜合性和創(chuàng)新能力的高質(zhì)量要求，同時也對工程教育提出了更高的要求〔2〕。

美國是工程教育研究的主要推動力〔1〕。美國工程與技術(shù)鑒定委員會（ABET）的教育質(zhì)量鑒定體系對工程教育提出了3.f的標(biāo)準(zhǔn)，即專業(yè)和倫理責(zé)任教育（2000年）。而美國在“2020工程師”計劃提出的新世紀(jì)工程愿景和行動綱領(lǐng)中認(rèn)為工程師的關(guān)鍵特征中也包含了倫理道德素質(zhì)〔3〕。針對此工程教育的培養(yǎng)思想，工程教育中的課程設(shè)置與教學(xué)方法成為重要的研究問題之一。

1.1 專業(yè)教育及課程設(shè)計工程設(shè)計是工程教育中專業(yè)教育責(zé)任的核心，同時也是工程課程設(shè)置的根本。工程設(shè)計是利用基礎(chǔ)科學(xué)、數(shù)學(xué)、工程科學(xué)的知識和方法，有目的地研究使資源最優(yōu)化地滿足設(shè)計目標(biāo)、創(chuàng)造工程產(chǎn)品構(gòu)思和計劃的系統(tǒng)決策過程?；诠こ淘O(shè)計思想的課程應(yīng)包括以下特點：發(fā)展學(xué)生的創(chuàng)造力，提出開放式問題，發(fā)展和使用現(xiàn)代設(shè)計理論的方法，問題的表達(dá)方式規(guī)范，備案設(shè)計，可行性設(shè)計，詳細(xì)系統(tǒng)描述等，另外還要考慮現(xiàn)實的制約因素，如經(jīng)濟因素、安全性、可靠性、倫理學(xué)及社會的影響等。

基于以上工程設(shè)計的思想，結(jié)合我校地方型高校的特點及我校教育方針，培養(yǎng)工程實踐性較強的學(xué)生是我們的主要任務(wù)，又考慮到在“2020工程師愿景”中工程師具有終身學(xué)習(xí)能力的要求，在課程設(shè)置中我們考慮的最基本因素為：①怎樣進行課程的調(diào)整以適應(yīng)學(xué)生需要；②采用的教學(xué)方法能夠激發(fā)學(xué)生更主動學(xué)習(xí)的課堂環(huán)境和活動；③如何教會學(xué)生“會學(xué)習(xí)”使學(xué)生能夠畢業(yè)后繼續(xù)完善自己。針對此基本要素要求，我校開設(shè)了多樣化的基礎(chǔ)課程和專業(yè)課程，并在專業(yè)課程中新開設(shè)了方向性課程以滿足專業(yè)發(fā)展與學(xué)生興趣的需求。如增設(shè)《社交禮儀》、《國際商法—案例與分析》等課程，同時鼓勵大一、大二的學(xué)生參與工程類問題討論研究以培養(yǎng)學(xué)生興趣。在選課環(huán)節(jié)中更重視以學(xué)生興趣為導(dǎo)向。選課時，教師根據(jù)學(xué)生的特點及興趣進行引導(dǎo)，如所選課程需要的基礎(chǔ)，了解學(xué)生學(xué)習(xí)基礎(chǔ)課程時的感覺，介紹課程設(shè)置的目的，結(jié)合學(xué)生想學(xué)到什么及在課程中能學(xué)到什么等問題進行指導(dǎo)，這樣既有利于學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性與自主性又為建立良好的課堂環(huán)境打下基礎(chǔ)。由于設(shè)計提出并解決實際的工程實踐問題也是工程教育課程改革中的重要組成部分，因此鼓勵老師在課程教學(xué)中進行實際問題的研究與探討，以增加學(xué)生解決實際問題的能力。如在單片機、PLC等課程設(shè)計中，教師根據(jù)地震等自然災(zāi)害后的救援需求，設(shè)計自動搜尋的電子小車或機器人；利用工程實踐中的新技術(shù)指導(dǎo)學(xué)生解決實際問題，如利用虛擬儀器技術(shù)實現(xiàn)步進電機的控制〔4〕，該教學(xué)過程既激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣又培養(yǎng)學(xué)生的工程設(shè)計經(jīng)驗。

在課程教學(xué)改革中，為達(dá)到課程設(shè)置的基本因素的要求，采用“洞察力—反應(yīng)力—表達(dá)力”三步模式法進行教學(xué)，該教學(xué)法能同時培養(yǎng)學(xué)生的工程設(shè)計素養(yǎng)。①洞察力：根據(jù)講解內(nèi)容學(xué)生收集可用資料，通過資料整合鍛煉學(xué)習(xí)、吸收知識的能力；②反應(yīng)力：在吸收的新知識的基礎(chǔ)上，結(jié)合已有的知識經(jīng)驗產(chǎn)生新的思想，鍛煉創(chuàng)新能力；③表達(dá)力：能夠?qū)⒍床旌蛯W(xué)習(xí)的新想法正確、詳實的進行描述，鍛煉學(xué)生的表達(dá)能力。如在電學(xué)類實驗課程教學(xué)中，第一步：學(xué)生根據(jù)布置的實驗課題，分析實驗課題任務(wù)和實驗要達(dá)到的目標(biāo)，利用所有資源來吸收知識并對收集知識進行觀察，建立想法。第二步：要求學(xué)生在收集學(xué)習(xí)資源與數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合已有的實驗知識，進行實驗設(shè)計，討論分析現(xiàn)有的實驗方法或提出創(chuàng)新性想法，分析實驗可能的解決方案，并分析實驗可能的結(jié)果。第三步：在前期工作的基礎(chǔ)上，按照實驗方案進行實驗，記錄實驗數(shù)據(jù)，分析實驗結(jié)果并與預(yù)期結(jié)果相比較，撰寫實驗報告書。要求在實驗報告書中，完整詳實的寫出實驗設(shè)計的依據(jù)及方法，實驗的分析數(shù)據(jù)的方法及過程，善于在數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)存在的問題。

通過三步模式教學(xué)法訓(xùn)練學(xué)生的洞察力、反應(yīng)能力和表達(dá)能力。通過教育環(huán)節(jié)中的學(xué)習(xí)與訓(xùn)練，鍛煉學(xué)生對知識的吸收能力，并通過對新知識的認(rèn)識建立知識聯(lián)結(jié)，形成知識網(wǎng)絡(luò)，達(dá)到教會學(xué)生“會學(xué)習(xí)”的目的。通過改革實踐教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生將知識與實踐相結(jié)合，并將在實踐中得到的資料和數(shù)據(jù)通過分析得到的新結(jié)論表達(dá)出來，深入了解知識的基本原理和實踐應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生掌握基本工程設(shè)計方法。

1.2 工程倫理教育改革淺析工程倫理教育是一個復(fù)雜的研究領(lǐng)域，其復(fù)雜性在于主題動態(tài)性和學(xué)生流動性，并具有明顯的時代特征。確定工程倫理教什么和如何教是一個復(fù)雜的問題。本文對此問題只進行了初步的探討。

對于工程倫理教育首先要解決什么是工程倫理道德，道德通常是指行為的標(biāo)準(zhǔn)，是人們共同生活及其行為的準(zhǔn)則與規(guī)范。而隨著科學(xué)技術(shù)在社會中作用及環(huán)境保護壓力的增大，工程師在社會生產(chǎn)中的角色也在改變，如何致力于“潔凈技術(shù)”，發(fā)展更少傷害、更有效能，更為環(huán)境多接受的技術(shù)系統(tǒng)，成為工程師在設(shè)計與管理上的方向，更強調(diào)工程師的責(zé)任感及道德行為。1987年世界環(huán)境發(fā)展委員會提出的可持續(xù)發(fā)展需求也要求工程設(shè)計與決策中要結(jié)合非技術(shù)問題如溝通、團隊合作、設(shè)計技能等〔5〕。而在葡萄牙和澳大利亞西部地區(qū)對年輕的工程師的工程實踐時間的調(diào)查顯示工程師一天中大部分的時間都在與他人互動〔6〕。

近年來，學(xué)術(shù)界和工程領(lǐng)域不斷滋生的腐敗現(xiàn)象如偽造工程資料、偷工減料、商品質(zhì)量曝光事件及最近的黃金大米事件，都折射出高等教育中存在的問題與不足即工程倫理道德缺失。同時科學(xué)技術(shù)所引發(fā)的環(huán)境、健康等一系列的社會問題也顯示了在理工科專業(yè)中進行工程倫理教育的必要性與緊迫性。而我們現(xiàn)在大多數(shù)工程課程的重點在于技術(shù)和設(shè)計的基礎(chǔ)理論教育，通過實驗提供一定的專業(yè)技能培訓(xùn)。但對于溝通技能和管理能力以及用倫理道德的視角和原則來衡量工程性質(zhì)，在課程及教學(xué)過程中涉及較少。同時這也是工程倫理教育的重點問題。

針對工程倫理教育的重要性與迫切性，結(jié)合地方型院校的特點與教學(xué)宗旨，我校進行了一系列的改革。首先，在課程設(shè)置上，將工程倫理教育融入思想政治教育中，突出公民道德教育，通過德育教育把學(xué)生培養(yǎng)成有責(zé)任感的公民。其次，通過設(shè)置通識教育課程，如《轉(zhuǎn)基因食品與健康》《可再生能源》等選修課，講解科學(xué)技術(shù)在極大改變?nèi)祟愇镔|(zhì)生活，改變?nèi)祟惿罘绞脚c生產(chǎn)方式的同時為人類為社會帶來的各種各樣的倫理問題。讓同學(xué)深入了解科學(xué)技術(shù)所引發(fā)的社會問題，喚起學(xué)生的責(zé)任感。再次，工程類專業(yè)根據(jù)專業(yè)特點，將職業(yè)倫理知識融入到一般的專業(yè)工程課程中去，在傳授專業(yè)理論知識的同時講解本技術(shù)所產(chǎn)生的非技術(shù)性問題。例如在課程設(shè)計環(huán)節(jié)增加可行性分析，需求分析，該設(shè)計可能會引發(fā)的社會問題等并要求學(xué)生以書面報告的形式進行總結(jié)，教育學(xué)生在工程設(shè)計、實施過程中應(yīng)遵循道德原則和規(guī)范。在教學(xué)的過程中，增加討論環(huán)節(jié)，增強學(xué)生的溝通能力。通過分組實驗等形式鍛煉學(xué)生的團隊合作能力。在學(xué)生教學(xué)實習(xí)環(huán)節(jié)，根據(jù)參觀實習(xí)的項目，分析講解工業(yè)技術(shù)帶來的技術(shù)進步與社會性問題，建立在工程評估中不僅以質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)還要以道德原則來衡量整個工程的使命感與責(zé)任感。最后，開展學(xué)術(shù)講座。通過對社會現(xiàn)象進行剖析，進一步分析社會現(xiàn)象折射到工程技術(shù)領(lǐng)域中的道德與倫理問題，以生動具體的實例來建立學(xué)生在今后的工程活動中的道德行為標(biāo)準(zhǔn)。

2 基于模糊語言的工程教育評價系統(tǒng)

在對工程類學(xué)生教育方法改革的同時，傳統(tǒng)的評價方法已經(jīng)不能滿足改革后的教育方式。而對工程教育教學(xué)質(zhì)量評價方式的研究也是工程教育研究的一個重要部分，工程教育教學(xué)模式改革是一個持續(xù)性的問題〔7〕。對教學(xué)模式改革的發(fā)展方向的決策需要專業(yè)的評價方法做基礎(chǔ)，而采用專業(yè)的評價方法也是實現(xiàn)工程教育全球接軌的重要方法之一，同時對于探索和提高工程教育的質(zhì)量也是非常重要的，而建立科學(xué)、公正和實用的評價系統(tǒng)可以減少人為因素對教育評價質(zhì)量的影響。在本文中，采用模糊綜合評價方法設(shè)計工程教育評價體系，并對我校工程教育體系進行評價。

模糊綜合評價是應(yīng)用模糊映射和模糊線性變換進行綜合決策的數(shù)學(xué)工具〔8〕。其評價的方法是對教育中的各種因素進行分析，并根據(jù)實際情況設(shè)置不同的權(quán)重，綜合分析教育質(zhì)量。

2.1 模糊綜合評價的模型分析模糊綜合評價模型由因素集U，評判集V和評判矩陣R組成。評判的步驟如下：

1）確定評判對象的因素集U=（u1u2…un）。

2）給出評判集V=（v1v2…vn），評判集中的元素可以是定性描述的數(shù)值，也可以是定量的數(shù)值。

3）第i層綜合評判結(jié)果B（iji表示第i層，j表示同一層中的第j個子目標(biāo)）。

4）構(gòu)成模糊矩陣Ri，

式中l(wèi)表示第i層子目標(biāo)的個數(shù)。

設(shè)第i層子目標(biāo)的權(quán)重集為Ci=（ci1ci2…cil），則該層上的綜合評判結(jié)構(gòu)為

5）進行上層的模糊綜合評判。根據(jù)式（2）求出的子目標(biāo)的綜合評價結(jié)構(gòu)，構(gòu)成上層的模糊矩陣

求出每層上所含子評價目標(biāo)的權(quán)重并算子，求出該層上對應(yīng)的權(quán)重C，再根據(jù)式（2）求出該層的綜合評判結(jié)果

6）求綜合評價值。利用第一層的權(quán)重值與所求得的權(quán)重集得到綜合評價值。

2.2 系統(tǒng)評價分析根據(jù)工程教育中的因素，按照教學(xué)條件、教學(xué)過程、教學(xué)質(zhì)量等因素，將教學(xué)的評價因素按表1所示（表中Ax表示模糊化隸屬度）進行分析：①表1中給出了關(guān)于工程教育教學(xué)質(zhì)量的評價因素；②根據(jù)本校的實際情況，給出了各個影響因素的權(quán)重值；③表1中給出了各個影響因素的評價集；④由表1中得出C11=（0.38 0.47 0.15），

表1 工程教育教學(xué)改革體系評價系統(tǒng)及權(quán)重值表

系統(tǒng)評價的結(jié)果顯示：我校工程教育的學(xué)生“良好”水平的可能性是0.56，“優(yōu)秀”、“中”、“差”的水平分別是0.22、0.18、0.04。我校工程教育教學(xué)的評價結(jié)論為合格的，符合我國高校教育評估體系的標(biāo)準(zhǔn)。

3 結(jié)論

本文針對工程教育的理念與工程教育的標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合地方型高校的特點，以本校的實際情況為例對工程教育的改革方法進行探討。通過對專業(yè)課程設(shè)置因素的分析與課程教學(xué)方法的設(shè)計即三步模式教學(xué)法，對專業(yè)課程教學(xué)進行改進，同時重視工程倫理教育，將職業(yè)倫理思想融入到專業(yè)課程教育中去，在培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)知識的同時，也培養(yǎng)學(xué)生的實踐創(chuàng)新能力、團隊協(xié)作溝通能力，引導(dǎo)學(xué)生在注重技術(shù)的同時要分析技術(shù)帶來的社會性問題。針對工程教育的改革，以模糊數(shù)學(xué)為理論基礎(chǔ)，利用模糊評判法設(shè)計工程教育體系的評價方法，通過實際應(yīng)用，得到較好的效果。

〔1〕Vald M.Trends in engineering education〔A〕.Meeting the growing demand for engineers and their educators 2010-2020 international summit〔C〕.2007：1-17.

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〔5〕沈舉薇.工程、道德教育在可持續(xù)發(fā)展中的作用〔J〕.世界教育信息，1990（6）：31-32.

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The Research of Curriculum Reform and Evaluation System of Engineering Education in Colleges with Local Characteristics

SUN Xiugui,LI Xia
（College of Engineering,Dali University,Dali,Yunnan 671003,China）

Through an analysis of engineering education research,combined with the characteristics of the local universities,the paper has explored the engineering education reform on the view of the meeting the requirements of the engineering education cultivate objectives i.e.the professional and ethical responsibility.The basic factors that should be taken into account based on engineering design education are proposed and the three-step pedagogy is applied in the course design process as well as the necessity of analysis of engineering ethical education is discussed and the ways of the ethics education for Dali University is researched.At the same time,the advanced evaluation system of the engineering education system is designed by the fuzzy comprehensive evaluation method and its effectiveness and feasibility was confirmed through applications.

curriculum reform；engineering design；three-step mode pedagogy；engineering ethic education；fuzzy comprehensive evaluation

G642

A

1672-2345（2013）04-0080-05

2012-09-17

孫秀桂，副教授，主要從事電力電子與微電網(wǎng)技術(shù)、檢測技術(shù)研究.

（責(zé)任編輯 袁 霞）

10.3969/j.issn.1672-2345.2013.04.022