新工程教育認證標準下課程教學的探索與實踐

余 勤, 曾曉東, 王 建, 楊曉梅, 梁 斌

(四川大學 電氣信息學院， 四川 成都 610065)

1 概述

2015年工程教育專業(yè)認證委員會給出的新工程教育認證標準中,OBE(outcome based education能力導向教育)貫穿始終,其本質是以“能力培養(yǎng)為核心”。新認證標準的基本理念是目標導向、以學生為中心和持續(xù)改進,并在學生培養(yǎng)目標、畢業(yè)要求、課程體系、持續(xù)改進、師資隊伍、條件保障等7個方面制定了認證標準。其中,目標導向是指將培養(yǎng)目標轉化為具體的畢業(yè)要求,對日常教學活動進行導向。而培養(yǎng)目標的制定,則要依據社會需求、行業(yè)發(fā)展以及學校定位和專業(yè)特色。培養(yǎng)的人才類型(復合型、研究型、應用型)與層次(引導、專業(yè))應與畢業(yè)要求相匹配。以學生為中心就是要求在制定目標時,要圍繞學生進行,且必須考慮全體學生。因此，對學生的評價報告應以數據和實例說明全體畢業(yè)生達到了培養(yǎng)目標和畢業(yè)要求,不以培養(yǎng)亮點代替一般,不以少數學生情況代替全體情況。最后,“持續(xù)改進”的實現(xiàn)有賴于有效的質量監(jiān)控與反饋機制[1-2]。

2 構建OBE課程教學體系

OBE的主要內涵包括:與學校定位相適應的、廣泛被社會所認知和接受的培養(yǎng)目標; 可支撐培養(yǎng)目標的明確、可衡量的畢業(yè)要求; 按照畢業(yè)要求安排教學活動; 對畢業(yè)要求達成度進行評價。OBE培養(yǎng)體系如圖1所示,畢業(yè)要求與教學過程的關系如圖2所示[3-5]。

圖1 OBE培養(yǎng)體系示意圖

圖2 畢業(yè)要求與教學過程的關系圖

在OBE模式的培養(yǎng)體系中,培養(yǎng)目標是最先要確定的。根據社會、行業(yè)、學生的需求以及學校定位,制定出本專業(yè)的總體培養(yǎng)目標為:面向各類自動化系統(tǒng)的工程設計與開發(fā),培養(yǎng)兼具軟硬件設計能力、強弱電知識、控制理論及工程應用能力,能在控制理論研究、運動控制、過程控制、信息處理、管理與決策等領域具有專業(yè)特長的綜合型工程技術人才。對應培養(yǎng)目標的畢業(yè)要求,是對學生畢業(yè)時應該掌握的知識和能力的具體描述,包括知識、技術和素養(yǎng)。畢業(yè)要求還需要進行分解,以便構建 “以結果為導向”的畢業(yè)要求的知識和能力指標體系。

對于畢業(yè)要求,課程是最基本的支撐單元。首先,需要根據畢業(yè)要求中各項知識和能力的指標點,構建課程體系,使畢業(yè)要求對課程體系的影響通過指標點來實現(xiàn),即指標點要有明確的課程設置相對應,每門課程與畢業(yè)要求的某個具體指示點有明確的關聯(lián)關系。也就是說,對于具體課程而言,需考慮以下3個問題:怎樣的課程目標才能支撐畢業(yè)要求; 課程如何實現(xiàn)對畢業(yè)要求的支撐; 課程如何證明對畢業(yè)要求的支撐。對課程支撐畢業(yè)要求情況的評價與對課程目標達成度的評價,必須分解為對學生整個學習過程的全程跟蹤與進程式評估。

3 課程目標的制定、落實與考核

課程目標是以教學大綱的形式體現(xiàn)的。制定課程教學大綱時,要對支撐每個畢業(yè)要求的知識能力點的各個教學環(huán)節(jié)進行權重分配,設計描述每個教學環(huán)節(jié)成果的定量化表征體系,并依據每一屆學生在教學進程中的實際表現(xiàn)開展考核評價,計算課程目標達成度。下面以“計算機基礎及C語言程序設計”課程為例,說明在新工程認證標準下如何實現(xiàn)課程目標的制定、落實與考核。

3.1 課程目標的確立(制定教學大綱)

課程目標應與畢業(yè)要求指標點有明確的對應關系,表述要足夠明確,要足以“導向”課程教學過程[6-7]。為此,課程目標應分解細化,并能落實到相應教學章節(jié),確實讓教師和學生“能懂”,確實可以判定是否達成。課程目標以教學大綱形式固化,以保證執(zhí)行的規(guī)范性。在“計算機基礎及C語言程序設計”課程教學中,依據培養(yǎng)方案所給出的畢業(yè)要求指標點,確定了的4個課程目標及其對應的畢業(yè)要求指標點,以及這些指標點的達成途徑和評價方式,如表1所示。

3.2 教學目標的落實

落實課程目標的關鍵是解決“課程如何實現(xiàn)對畢業(yè)要求的支撐”問題[8-11]。目標導向式學習的目的是調動學生的“學”,確?！皩W到”,關鍵在于良好的教學設計。教學設計的原則是,將“能力的培養(yǎng)貫穿整個教學過程”。在“計算機基礎及C語言程序設計”課程教學中,為了達成課程目標,主要采用課堂講授、課外自學和課后作業(yè)等手段。采用項目驅動教學法,以完成“學生選課管理系統(tǒng)”這一具體項目為目的,按照C語言知識體系的順序,根據項目開發(fā)的要求來選擇講授的知識點。以動手實踐編程為切入點,針對問題進行分析,以實現(xiàn)具體功能的程序為例題來引入、講解相關知識。在實施教學的過程中,為適應工程認證對加強學生動手能力的要求,在總學時不變的情況下,減少了理論授課時間,加大了實驗教學時間,實驗覆蓋了所有教學內容。除了進行基礎的演示性、重現(xiàn)性實驗,還設置了一些有較高難度、需要學生自行設計算法的設計性實驗。強調程序的可讀性、規(guī)范性,要求對變量、語句加注釋,對程序思路進行說明等,使學生養(yǎng)成良好的編程習慣。

表1 課程目標、達成途徑及評價方式

為增強教與學之間的互動,活躍課堂氣氛,在課堂教學中加強了課堂提問及練習等多種教學方式,以改變過去由教師單純講授的“單聲道”方式,訓練學生的開放性思維和勤于思考的習慣,增強學生對課程的興趣。在課外,課程組教師聯(lián)合建立了課程答疑QQ群,對學生提出的問題盡可能全部作答,及時解決他們學習中的難點,拉近了師生距離,提高了學生的學習積極性,取得了良好的教學效果。教學調查反饋表明,9成左右的學生認為在學習遇到困難時,能及時得到教師的幫助和支持。該調查反饋還為后續(xù)改進提供了依據,體現(xiàn)了OBE體系中“以學生為中心”的宗旨。

良好的教學模式促進了學生的“學”,但更要確保學生能“學到”。因此,有效的考核是必須的。依托學校的課程中心網站,每周布置一次網絡考試,要求學生在線完成,對課程知識點進行強化訓練。為保證實踐教學環(huán)節(jié)能切實提高學生動手能力,本課程改變了以前只依據實驗程序運行結果進行評價的方式,預先制定了詳細的實驗評分細則,把訓練考核貫穿于整個實驗過程,從基本概念的掌握到編程的規(guī)范性和報告撰寫的規(guī)范性等，都做了嚴格要求。

3.3 考核及評價

考核及評價主要解決“課程如何證明對畢業(yè)要求的支撐”問題。課程考核的設計原則是,圍繞課程目標,依據教學環(huán)節(jié)逐項考核。每一項課程目標均對應適當的考核方式,每一項考核均規(guī)定了明確的評分標準,考核權重與教學內容相匹配。即課程考核的三要素為考核方式、評分標準和匹配權重。

在“計算機基礎及C語言程序設計”課程教學中,根據學期的實際授課學時,經課程組討論決定的考核方案為：平時考核占55%,期末考核占45%。期末考核的基本原則是,各章知識點基本覆蓋,題型包括選擇、讀程序、程序填空、編程等,綜合考查學生對C語言的掌握情況。其中,新增的編程題著重考查學生自行解決問題的能力。根據表1的要求,確定出各章節(jié)分值,得到期末考核覆蓋的知識點如表2所示。

表2 期末考核知識點及題量分布表

期末考試試題由客觀題和主觀題構成。其中編程題由學生自由發(fā)揮,除對程序正確性進行評判外,還針對編程的規(guī)范性、程序的可讀性等進行評判。平時考核以過程考核為主,其構成及占總成績的比例為:課堂考核11%,網絡考試24%,實驗考核20%。其中,課堂考核主要考核學生對當堂知識點的掌握程度,由教師在當堂課結束前針對當堂課的講授內容進行考核; 網絡考試安排在一章講授完后進行,直接跟蹤學生對該章節(jié)知識點的掌握程度; 實驗考核注重考核學生的動手能力,從問題描述(20%)、程序正確(30%)、程序風格(10%)、運行結果(20%)、分析總結(10%)、報告格式(10%)共6個方面規(guī)定了詳細的評分標準。例如,程序正確這一項的評分細則為：滿分為5分，其中基本分1分，每個實訓滿分為1分，共4個實訓。每個實訓按如下分級評分：有語法錯誤無法執(zhí)行得0.2分,無語法錯誤可以執(zhí)行但程序得不到任何結果得0.4分,可以得到執(zhí)行結果但結果有偏差得0.6分,結果正確但程序效率較低得0.8分,程序完全正確得1分。

3.4 畢業(yè)要求達成度評價

在完成自頂向下的OBE教學體系建立的正向過程之后,推進這種教學體系不斷完善的另一個關鍵是建立持續(xù)改進的制度化措施——持續(xù)改進循環(huán)。持續(xù)改進小循環(huán)是指每門課程依據課程目標達成度計算結果及其他評價結果,每學年對教學環(huán)節(jié)進行改進。 在“計算機基礎及C語言程序設計”課程教學中,根據表1所列本課程對畢業(yè)要求指標點的達成途徑和評價方式,結合課程考核方案,得到畢業(yè)要求達成度計算方法,依據課程考核記錄,計算各教學目標的達成度,進而得到本課程對畢業(yè)要求指標點的達成度[12]。例如：考核方案包括10%左右的與VS下的編譯、調試、測試等相關的題目,用于測試學生對表1中教學目標1的達成程度; 10%左右的題目與格式規(guī)范性有關,以此測試學生對表1中教學目標4的達成程度; 其余80%左右都是對學生語法、語句、算法方面的知識掌握程度的考核,用于測試學生對表1中教學目標2的達成程度。編程題則針對學生的程序設計能力進行考核,用于測試學生對表1中教學目標3的達成程度。綜合以上分析,該課程對畢業(yè)要求達成度的計算公式,如表3所示。

表3 畢業(yè)要求指標點達成度計算表

表3(續(xù))

依據表3所示的課程目標達成度計算公式,課程組計算出部分學生的教學目標達成度如表4所示。

表4 2017級“計算機基礎及C語言程序設計”畢業(yè)要求指標點達成度計算結果

由表3可知,不合格(課程成績低于60分)的學生各項教學目標的達成度均較差,合格的學生除了考查程序規(guī)范性的教學目標3達成度稍差外,其他教學目標的達成度均合格。優(yōu)秀學生各項教學目標達成度基本在90分左右,整個教學班的各項教學目標達成度平均分均在80分左右,相比往年,畢業(yè)標準中提及的相關能力的培養(yǎng)在本課程中的實現(xiàn)情況良好,達成度指標有所提高。

4 結語

通過對以“能力培養(yǎng)為核心”的課程教學體系的認真學習,對工程認證三大理念及其在教學環(huán)節(jié)中的實踐有了更深入的理解。想方設法把學生推到前臺,讓學生“學起來”,關注學生“學到了什么”,而不僅僅是“教”了什么,“教得怎樣”。通過學生“學得怎樣”的反饋來評價教學,并進行持續(xù)改進。

但是,針對現(xiàn)階段課程教學存在“單聲道”教學模式及開設課程多、學生人數多、教師任務重的問題和困難,全面落實課程教學改革依然“任重道遠”。今后可針對核心課程,對關鍵環(huán)節(jié)進行“局部改革”,再由點到面向更多課程、更多專業(yè)“輻射”?？傊?以“計算機基礎及C語言程序設計”課程為例構建的,以“能力培養(yǎng)為核心”的課程教學體系的研究和探索,對新專業(yè)認證標準下的課程教學很有借鑒意義。