基于閉環(huán)反饋的“4+1”工程教育人才培養(yǎng)評價體系構(gòu)建與實(shí)施

喬劍鋒

摘 要：工程教育認(rèn)證對構(gòu)建我國高等工程教育質(zhì)量保障體系，推動高等工程教育改革發(fā)揮著重要作用。文章基于自動控制閉環(huán)反饋的原理，建立了“4+1”工程教育人才培養(yǎng)評價體系及持續(xù)改進(jìn)的實(shí)施流程。其中“4+1”是指：基于樹形結(jié)構(gòu)的4層評價指標(biāo)體系，包括畢業(yè)要求層、指標(biāo)點(diǎn)層、課程體系層、教學(xué)活動層；以及基于產(chǎn)出的“1個輸出導(dǎo)向”。最后結(jié)合首都經(jīng)濟(jì)貿(mào)易大學(xué)安全工程專業(yè)近6年來的三次工程教育認(rèn)證為例，說明基于閉環(huán)反饋的“4+1”工程教育人才培養(yǎng)評價體系構(gòu)建及實(shí)施的有效性。并且依據(jù)該方法給出課程體系及教學(xué)活動的具體改革措施，積極地推動了本專業(yè)的工程教育改革。

關(guān)鍵詞：自動控制；畢業(yè)要求評價；工程教育認(rèn)證；高等教育

中圖分類號：C961 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2096-000X（2017）21-0010-04

Abstract： Engineering education certification plays an important role in the construction of quality guarantee system of higher engineering education and the promotion of higher engineering education reform. Based on the principle of automatic control closed-loop feedback， this paper establishes the evaluation system of "4+1" engineering education talent cultivation and the implementation process of further improvement. The program "4+1" refers to the four-layer evaluation index system based on tree structure， including graduation requirement layer， index point layer， course system layer and teaching activity layer； and output-oriented "one output orientation". In the end， this paper illustrates the effectiveness of the construction and implementation of the "4+1" engineering education talent cultivation evaluation system based on closed-loop feedback， taking the three-times engineering education certification of Safety Engineering of Capital University of Economics and Business in recent 6 years as an example. The author then proposed some measures for the reform of curriculum system and teaching activities， which actively promotes the engineering education reform.

Keywords： automatic control； evaluation on graduation requirements； engineering education certification； higher education

2006年，我國啟動了工程教育專業(yè)認(rèn)證工作。2016年6月2日，我國工程教育專業(yè)認(rèn)證正式加入《華盛頓協(xié)議》，標(biāo)志著我國高等教育對外開放向前邁出了一大步，工程教育質(zhì)量保障體系得到了國際認(rèn)可。開展工作10年來，工程教育認(rèn)證對構(gòu)建我國高等工程教育質(zhì)量保障體系，推動高等工程教育改革，促進(jìn)工程教育國際化，提高工程教育質(zhì)量發(fā)揮了重要作用[1]。

工程教育認(rèn)證的主要工作是對本專業(yè)進(jìn)行工程教育評價，其中畢業(yè)生畢業(yè)要求達(dá)成度評價是評價的核心內(nèi)容[2]。它首先強(qiáng)調(diào)本科專業(yè)人才培養(yǎng)的結(jié)果導(dǎo)向，其次要求將畢業(yè)要求分解對應(yīng)到具體課程上面，并在課程教學(xué)中有效實(shí)施。這種強(qiáng)調(diào)人才培養(yǎng)的結(jié)果導(dǎo)向，是對我國高等教育長期以來一直以學(xué)科導(dǎo)向、投入導(dǎo)向為主的人才培養(yǎng)方式的有益的補(bǔ)充。

當(dāng)前針對畢業(yè)要求達(dá)成度評價，部分學(xué)者給出評價體系與評價方法[3-4]。但是沒有從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)運(yùn)行的角度整體給出基于結(jié)果導(dǎo)向的評價體系構(gòu)建與實(shí)施的理論指導(dǎo)方法。所以本文結(jié)合首都經(jīng)濟(jì)貿(mào)易大學(xué)安全與環(huán)境工程學(xué)院安全工程專業(yè)近6年來的工程教育認(rèn)證實(shí)踐，圍繞畢業(yè)要求達(dá)成度評價工作：1.建立基于樹形結(jié)構(gòu)的四層評價指標(biāo)體系：畢業(yè)要求層、指標(biāo)點(diǎn)層、課程體系層、教學(xué)活動層；2.給出各個層級的評價方法；3.建立基于自動控制回路的閉環(huán)反饋評價流程，實(shí)現(xiàn)了基于結(jié)果導(dǎo)向的課程體系構(gòu)建方法并指導(dǎo)教學(xué)活動實(shí)踐。即“4+1”是指“4個層次”+“1個輸出導(dǎo)向”。最后以我院安全工程專業(yè)的工程教育評價工作說明“4+1”是一個“基于產(chǎn)出”的推動課堂教學(xué)改革極為有效的評價方法和人才培養(yǎng)手段。

一、評價體系

科學(xué)、系統(tǒng)的教育教學(xué)質(zhì)量評價體系，有利于指導(dǎo)實(shí)際教學(xué)過程中教師的“教”與學(xué)生的“學(xué)”。教師依據(jù)評價的目標(biāo)和內(nèi)容來規(guī)劃通識課程的教學(xué)，使教學(xué)活動的目的性更強(qiáng)、效果更佳，從而有利于通識教育目標(biāo)的達(dá)成[5]。

工程教育對畢業(yè)生提出的12項畢業(yè)要求（2016版），不僅要求工程知識、工程能力，還強(qiáng)調(diào)工程技能[6]和工程倫理等方面的培養(yǎng)要求，如圖1所示。

同時工程教育要求明確給出達(dá)成畢業(yè)要求的評價內(nèi)容與過程，為了達(dá)到上述目要建立畢業(yè)要求評價指標(biāo)體系，同時它也是質(zhì)量觀的體現(xiàn)和踐行。圖2以某項畢業(yè)要求為例，給出基于樹狀結(jié)構(gòu)的指標(biāo)分解圖。不難發(fā)現(xiàn)畢業(yè)要求分解指標(biāo)體系以產(chǎn)出為導(dǎo)向，從頂層到底層共給出四層指標(biāo)體系：第一層指標(biāo)體系就是12條畢業(yè)要求，第二層是對各項畢業(yè)要求分解后的指標(biāo)點(diǎn)，第三層是各項指標(biāo)點(diǎn)的支撐課程；第四層是課程所應(yīng)對的教學(xué)活動。

關(guān)于指標(biāo)點(diǎn)的分解，在內(nèi)容上由于每個專業(yè)不一樣，分解的角度也可以不一樣，但基本要求要能夠反映相關(guān)畢業(yè)要求的“本質(zhì)”；在顆粒度方面上，每一個畢業(yè)要求對應(yīng)2～4指標(biāo)點(diǎn)，每一個指標(biāo)點(diǎn)對應(yīng)4～6門課程為宜。通過對畢業(yè)要求的分解，可以對課程體系建設(shè)提出系統(tǒng)性意見，并指導(dǎo)教學(xué)活動。下面按從底層到頂層的順序給出各個層次的評價方法。

二、評價方法

（一）課程目標(biāo)達(dá)成度評價

以某課程為例，期末筆試成績與平時成績的比重各占 p和q（p+q=100%）。假設(shè)該課程教學(xué)支撐某項畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)，則該課程教學(xué)所支撐的畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)達(dá)成度（也即課程目標(biāo)達(dá)成度）計算公式為：

k=pSEAct/SEExp+qSMAct/SMExp （1）

其中SEExp表示該課程支撐的畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)的所對應(yīng)的期末考試期望分值，SEAct表示實(shí)際得分值；SMExp，SMAct分別表示該課程支持的畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)的平時成績期望分值和實(shí)際得分值，SEExp，SEAct，SMExp，SMAct的取值介于0到100之間。當(dāng)然SEExp、SMExp要和第四層的教學(xué)活動有對應(yīng)關(guān)系，并在教學(xué)大綱中指出。

（二）指標(biāo)點(diǎn)達(dá)成度評價

假設(shè)第i個畢業(yè)要求的第j項指標(biāo)點(diǎn)由N個課程支撐，每個課程的支撐權(quán)重分別為{W1，W2，…Wn，…WN}。則第i個畢業(yè)要求的第j項指標(biāo)點(diǎn)達(dá)成度計算公式為：

其中指標(biāo)權(quán)重需要綜合多位專家意見，在比較全面和嚴(yán)格分析的基礎(chǔ)上進(jìn)行賦值確定[7]。Kn表示第n個課程的畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)達(dá)成度，由公式（1）確定。

（三）畢業(yè)要求達(dá)成度評價

假設(shè)第i個畢業(yè)要求的第j項指標(biāo)點(diǎn)達(dá)成度為di，j，定義第i個畢業(yè)要求的達(dá)成度計算公式為：

di=min（di，j）；j=1，2...，Ji （3）

其中假設(shè)第i個畢業(yè)要求共有Ji個指標(biāo)點(diǎn)，公式表明畢業(yè)要求達(dá)成度取該項畢業(yè)要求所有指標(biāo)點(diǎn)達(dá)成度的最小值[3]。

三、評價流程

前面分別從靜態(tài)的角度說明評價體系和評價方法，下面從動態(tài)的角度建立以產(chǎn)出為導(dǎo)向的畢業(yè)要求閉環(huán)反饋評價回路，如圖3所示。這個評價流程的特點(diǎn)包括：

1. 這是一個基于自動控制回路建立的可以進(jìn)行閉環(huán)反饋控制的評價流程。圖中閉環(huán)控制回路表明：流程控制目標(biāo)始終是產(chǎn)出人才，人才培養(yǎng)目標(biāo)可以隨著社會、行業(yè)等國家和國際形勢變化；同時可以隨時發(fā)現(xiàn)畢業(yè)要求達(dá)成度評價結(jié)果與期望產(chǎn)出人才之間的偏差，并依次逐項調(diào)節(jié)畢業(yè)要求、指標(biāo)點(diǎn)、課程體系以及教學(xué)活動。

2. 流程實(shí)現(xiàn)了從評價指標(biāo)體系頂層到底層的實(shí)現(xiàn)環(huán)節(jié)的貫通，反映了前面模塊指導(dǎo)后面模塊的工作。模塊依次增大表明分解內(nèi)容逐漸增多。在使用本文介紹的評價方法進(jìn)行畢業(yè)要求達(dá)成度計算時，又需要反向計算，依次為前面模塊計算提供數(shù)據(jù)支撐，如圖3中虛線和虛線框所示。

結(jié)合前兩節(jié)介紹的評價體系、評價方法，以及本節(jié)介紹的基于自動控制回路的評價流程，本文給出靜態(tài)和動態(tài)相結(jié)合的、系統(tǒng)的工程教育評價指導(dǎo)方法。

四、評價實(shí)踐

工程教育認(rèn)證是一種合格性評價，而非選優(yōu)評估，它是對工程教育是否達(dá)到所規(guī)定的最低標(biāo)準(zhǔn)所進(jìn)行的檢查。首都經(jīng)濟(jì)貿(mào)易大學(xué)安全與環(huán)境工程學(xué)院安全工程專業(yè)在2016年下半年進(jìn)行第三次工程教育認(rèn)證，并基于“4+1”評價方法進(jìn)行教學(xué)實(shí)踐改革。主要評價內(nèi)容包括：

（一）畢業(yè)要求達(dá)成度評價

1. 畢業(yè)要求達(dá)成度評價

以畢業(yè)要求6為例說明畢業(yè)要求達(dá)成度評價方法，如表1所示。從表中發(fā)現(xiàn)2016年安全工程專業(yè)的本科學(xué)生畢業(yè)要求6的評價值為0.82，大于0.6認(rèn)為滿足評價要求。同理，使用公式（1）計算其他畢業(yè)要求達(dá)成度。

2. 課程目標(biāo)達(dá)成度評價

以2015-2016（二學(xué)期）《工程制圖Ⅱ》課程目標(biāo)達(dá)成度評價計算為例說明課程目標(biāo)達(dá)成度的計算方法，如表2所示。注意：（1）建議教學(xué)大綱里課程目標(biāo)達(dá)成度與畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)一一對應(yīng)，這樣方便計算；（2）表格2中實(shí)際得分是選修該課程學(xué)生的平均成績。

3. 教學(xué)活動

如何準(zhǔn)確的計算表2中的實(shí)際得分，需要：（1）對期末試卷的各個試題給出所對應(yīng)的課程教學(xué)目標(biāo)（或畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)）；（2）平時成績給出所對應(yīng)的課程教學(xué)目標(biāo)（或畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)）。

（二）系統(tǒng)評價

1. 課程體系評價

通過畢業(yè)要求的四層指標(biāo)分解，建立了以畢業(yè)要求為導(dǎo)向的課程體系結(jié)構(gòu)。圖4給出了我院2015年各畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)所對應(yīng)的課程支撐數(shù)目，可見畢業(yè)要求6、7、8、9、11支撐的課程體系不足。所以在2016年的本科教學(xué)大綱里新增環(huán)境、經(jīng)濟(jì)、項目管理等方面的課程，同時現(xiàn)有課程的教學(xué)目標(biāo)也向這方面傾斜。調(diào)整后的2016年各畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)所對應(yīng)的課程支撐數(shù)目如圖5所示，顯然在課程體系方面逐漸增加對畢業(yè)要求6、7、8、9、11的支撐，但后續(xù)仍然需要對畢業(yè)要求7、11（包括7.1、7.2、11.1、11.2）的支撐。

2. 畢業(yè)要求達(dá)成度評價

圖6給出2015年和2016年對12項畢業(yè)要求達(dá)成度的評價結(jié)果。圖中不難發(fā)現(xiàn)：（1）2015年畢業(yè)要求1“工程知識”（能夠?qū)?shù)學(xué)、自然科學(xué)、工程基礎(chǔ)和專業(yè)知識用于解決復(fù)雜工程問題）的評價值最低0.64分。因為支撐該畢業(yè)要求的高等數(shù)學(xué)Ⅱ、線性代數(shù)、普通物理學(xué)及實(shí)驗Ⅱ、普通化學(xué)及實(shí)驗、工程力學(xué)Ⅰ、工程力學(xué)Ⅱ、機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)等課程學(xué)生平均成績在70分以下。后續(xù)學(xué)院加強(qiáng)宣傳教育使學(xué)生重視這些基礎(chǔ)課程的學(xué)習(xí)，并積極采取教學(xué)改革以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，2016年有所好轉(zhuǎn)評價值為0.70。（2）2015年畢業(yè)要求9“個人和團(tuán)隊”（能夠在多學(xué)科背景下的團(tuán)隊中承擔(dān)個體、團(tuán)隊成員以及負(fù)責(zé)人的角色）的評價值最高0.84分。因為支撐該畢業(yè)要求的系統(tǒng)安全工程課程設(shè)計、安全項目管理、安全人機(jī)工程、專業(yè)實(shí)習(xí)、畢業(yè)實(shí)習(xí)、畢業(yè)論文（設(shè)計）等課程學(xué)生平均成績在80分以上。說明學(xué)生喜歡上一些實(shí)踐活動較多的課程，同時學(xué)院一直注重學(xué)生團(tuán)隊協(xié)作與綜合素質(zhì)的培養(yǎng)。同時在課程教學(xué)環(huán)節(jié)中不斷改革發(fā)展，所以這些課程成績較高，2016年相應(yīng)評價結(jié)果也較好。

總之，我院安全工程專業(yè)正在積極地構(gòu)建基于閉環(huán)反饋的“4+1”人才培養(yǎng)評價體系，在實(shí)踐說明“4+1”模式的有效性和高效性，達(dá)到我院工程教育持續(xù)改進(jìn)的目標(biāo)。

五、結(jié)束語

本文基于自動控制閉環(huán)反饋的原理，建立了“4+1”工程教育人才培養(yǎng)評價體系及持續(xù)改進(jìn)的實(shí)施流程。從系統(tǒng)靜態(tài)結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)動態(tài)運(yùn)行的角度整體上給出基于結(jié)果導(dǎo)向的評價體系構(gòu)建與實(shí)施的指導(dǎo)方法。并結(jié)合首都經(jīng)濟(jì)貿(mào)易大學(xué)安全與環(huán)境工程學(xué)院安全工程專業(yè)近6年來的工程教育認(rèn)證實(shí)踐，說明基于閉環(huán)反饋的“4+1”人才培養(yǎng)評價體系與實(shí)施流程是推動高校進(jìn)行工程教育改革的有效途徑。

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