基于工程教育認(rèn)證及創(chuàng)新人才培養(yǎng)下的《電氣工程綜合實驗》實踐教學(xué)與細(xì)化式考核

張彥寧，段晨東，劉西健

(長安大學(xué) 電子與控制工程學(xué)院，陜西 西安 710064)

0 引言

2005 年底至 2006 年初，中國科學(xué)技術(shù)協(xié)會申請加入《華盛頓協(xié)議》，并與教育部、各工業(yè)行業(yè)協(xié)會聯(lián)合開展工作，通過對高等院校工科專業(yè)的質(zhì)量考證進行高校畢業(yè)生工程師國際化資格的認(rèn)證，工科專業(yè)的專業(yè)評估逐步轉(zhuǎn)向?qū)I(yè)認(rèn)證[1].

2016年6月我國正式加入《華盛頓協(xié)議》之后，越來越多的本科專業(yè)投入到工程專業(yè)認(rèn)證的工作中，2017年受理專業(yè)申請375個[2].工程教育認(rèn)證的理念是以學(xué)生為中心，也就是OBE.面向產(chǎn)出的教學(xué)體系是：根據(jù)外部/內(nèi)部需求設(shè)計專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)，分析培養(yǎng)目標(biāo)的達成條件設(shè)計專業(yè)的畢業(yè)要求，分析畢業(yè)要求的內(nèi)涵支撐，設(shè)計專業(yè)的課程體系及課程目標(biāo)，分析課程目標(biāo)的內(nèi)涵設(shè)計課程教學(xué)的內(nèi)容和達成評價指標(biāo).這種教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計是以社會需求為導(dǎo)向，體現(xiàn)了學(xué)生需要什么，教學(xué)什么，這種模式的轉(zhuǎn)換就需要對現(xiàn)有課程教學(xué)方式和考核方式進行改革.

“十三五”促進就業(yè)規(guī)劃中黨中央、國務(wù)院提出準(zhǔn)確把握發(fā)展大勢，不斷創(chuàng)新宏觀調(diào)控思路和方式，全面深化改革，激發(fā)經(jīng)濟發(fā)展內(nèi)動力和就業(yè)創(chuàng)業(yè)活力[3].創(chuàng)新工作中要提升人才培養(yǎng)質(zhì)量.科學(xué)設(shè)置評估考核指標(biāo)，加快構(gòu)建全程化、模塊化、多元化的終身學(xué)習(xí)成果評價體系，增強終身學(xué)習(xí)質(zhì)量保障能力，提高社會成員終身學(xué)習(xí)積極性.

為貫徹落實全國教育大會精神，在認(rèn)證工作中強化立德樹人有關(guān)要求，中國工程教育專業(yè)認(rèn)證協(xié)會學(xué)術(shù)委員會對《工程教育認(rèn)證通用解讀及使用指南》提出了修訂建議.建議中體現(xiàn)了培養(yǎng)德智體美勞全面發(fā)展的社會主義事業(yè)合格建設(shè)者和可靠接班人的培養(yǎng)理念.

黨的十八大提出，倡導(dǎo)富強、民主、文明、和諧，倡導(dǎo)自由、平等、公正、法治，倡導(dǎo)愛國、敬業(yè)、誠信、友善，積極培育和踐行社會主義核心價值觀.富強、民主、文明、和諧是國家層面的價值目標(biāo)，自由、平等、公正、法治是社會層面的價值取向，愛國、敬業(yè)、誠信、友善是公民個人層面的價值準(zhǔn)則.

從高校培養(yǎng)層面上，培養(yǎng)學(xué)生具有愛國、敬業(yè)、誠信、友善良好的個人素養(yǎng)，是學(xué)校承擔(dān)社會責(zé)任的重要體現(xiàn).設(shè)計制定培養(yǎng)機制、培養(yǎng)方式、培養(yǎng)體系是達成培養(yǎng)目標(biāo)的手段和途徑.

長安大學(xué)電氣工程及其自動化專業(yè)經(jīng)過多年的發(fā)展，形成了面向城鄉(xiāng)建設(shè)和電力工程領(lǐng)域培養(yǎng)專業(yè)技術(shù)人才的發(fā)展格局.培養(yǎng)德智體美勞全面發(fā)展的社會主義事業(yè)合格建設(shè)者和可靠接班人.面向電能傳輸與利用領(lǐng)域，培養(yǎng)具備國際視野和創(chuàng)新能力、職業(yè)素質(zhì)和社會責(zé)任感，服務(wù)社會，適應(yīng)電力系統(tǒng)、建筑電氣行業(yè)技術(shù)的快速發(fā)展，勝任電氣工程設(shè)計、科學(xué)研究、生產(chǎn)組織管理、質(zhì)量體系保障、設(shè)備維護革新等方面工作的行業(yè)技術(shù)骨干和管理人才[3].

1 畢業(yè)要求與課程目標(biāo)

愛國、敬業(yè)、誠信、友善核心價值觀的培育與踐行要落到實處，不僅要加強宣傳教育，更重要的是和實際學(xué)習(xí)工作結(jié)合進行實踐.工程教育的理念就是通過實際的課程、實踐環(huán)節(jié)達成培養(yǎng)目標(biāo).分析這幾個核心價值觀的體現(xiàn)，愛國要求以振興中華為己任，促進民族團結(jié)、維護祖國統(tǒng)一、自覺報效祖國；敬業(yè)是職業(yè)行為準(zhǔn)則的價值體現(xiàn)，忠于職守，克己奉公，服務(wù)人民，服務(wù)社會；誠信是中華美德的傳承，強調(diào)誠實勞動、信守承諾、誠懇待人；友善強調(diào)公民之間應(yīng)互相尊重、互相關(guān)心、互相幫助，和睦友好.這幾個都可以一直貫穿于整個教學(xué)環(huán)節(jié)，可以根據(jù)教學(xué)內(nèi)容結(jié)合核心價值觀的體現(xiàn)內(nèi)容設(shè)計教學(xué)目標(biāo)和課程目標(biāo).下面以電氣工程及自動化專業(yè)的一門實踐環(huán)節(jié)為例，闡述上述四個核心價值觀在課程教學(xué)中的實現(xiàn).

《電氣工程綜合實驗》課程是專業(yè)實踐環(huán)節(jié)，課時兩周，主要內(nèi)容：針對電氣工程領(lǐng)域的工程問題進行方案設(shè)計，提出實驗方案；查閱和熟悉相關(guān)技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)；制定實驗方案實施過程和計劃；例舉和評價實驗方案的可實施性；制定詳細(xì)的實施進度；實驗方案評價.實踐環(huán)節(jié)是學(xué)生應(yīng)用理論知識進行實踐活動，涉及到專業(yè)知識、應(yīng)用行業(yè)、溝通交流、實踐表現(xiàn)等內(nèi)容，這些內(nèi)容和核心價值觀結(jié)合形成了畢業(yè)要求指標(biāo)點，具體見表1.

表1 課程支撐的畢業(yè)要求指標(biāo)點

畢業(yè)要求3中綜合考慮社會、健康、安全等內(nèi)容就是個人對愛國的一種表現(xiàn)；畢業(yè)要求4中的內(nèi)容是工程人員對自己職業(yè)的敬重，是敬業(yè)的表現(xiàn)；畢業(yè)要求6中分析影響和承擔(dān)責(zé)任的內(nèi)容是誠信和敬業(yè)的表現(xiàn)；畢業(yè)要求10中的有效溝通和交流是誠信與友善的表現(xiàn)；畢業(yè)要求12中的自我發(fā)展提升是誠信的表現(xiàn).

對上述的畢業(yè)要求進行分析，畢業(yè)要求3中對系統(tǒng)設(shè)計能力提出要求，這就要求實踐環(huán)節(jié)中有設(shè)計、實施以及自我發(fā)揮的內(nèi)容；畢業(yè)要求4中需要分析及設(shè)計實驗方案，實驗結(jié)果分析等內(nèi)容；畢業(yè)要求6中需要考慮實驗方案涉及到的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，方案實施地的自然環(huán)境、人文環(huán)境等影響；畢業(yè)要求10中需要撰寫報告、交流的內(nèi)容；畢業(yè)要求12中提出了制定計劃，自我學(xué)習(xí)的要求.對上述內(nèi)容分析，提出了該綜合實驗的課程目標(biāo)，見表2.

表2 電氣工程綜合實驗課程目標(biāo)

該課程目標(biāo)與畢業(yè)要求的支撐關(guān)系見表3.

從表3中可以看出，課程目標(biāo)的制定是基于畢業(yè)要求內(nèi)容分析基礎(chǔ)上，結(jié)合實踐課程內(nèi)容提出的具有明確內(nèi)容，能夠評價衡量的目標(biāo)，對實踐環(huán)節(jié)的教學(xué)內(nèi)容和評價考核給出了明確的方向.

表3 課程目標(biāo)與畢業(yè)要求支撐關(guān)系

2 綜合實驗內(nèi)容及實施

表2中的課程目標(biāo)指定了該實踐環(huán)節(jié)的內(nèi)容.老師指定的題目要滿足課程目標(biāo)的需求，同時，還要滿足獨立性的要求，指定題目數(shù)量要合理，難度有差異，滿足不同能力程度需求.

表4 給出的部分綜合實驗題目

題目按照實驗內(nèi)容給出了不同的難度系數(shù)，由學(xué)生選擇題目，難易程度拉開了學(xué)生之間對題目要求的層次，能力強要求高的同學(xué)可以選擇難度大的題目獲得更高的評價.

以“自動消防系統(tǒng)電氣系統(tǒng)設(shè)計與調(diào)試”為例闡述實驗過程.自動消防系統(tǒng)是工業(yè)與民用建筑中必備的設(shè)施，用來防火、消火作用，構(gòu)建防火隔斷區(qū)，阻止火勢蔓延，保障生命和財產(chǎn)安全.自動消防系統(tǒng)有監(jiān)測、報警、消防聯(lián)動等功能.

綜合實驗過程及實施，對于指定題目：

1)根據(jù)題目分析設(shè)計需求，提出總體方案.

通過查閱資料，了解自動消防系統(tǒng)的工作原理及結(jié)構(gòu)，分析其工作過程，查閱建筑消防規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)、收集產(chǎn)品的樣本，提出自動消防系統(tǒng)電氣系統(tǒng)的總體方案.

2)系統(tǒng)分解及優(yōu)化

利用電氣工程基本理論，確定電氣主接線和控制方案，并進行分析論證.確定系統(tǒng)主電路、輔助電路、控制電路等框架和功能.確定及選擇系統(tǒng)所需的元件及設(shè)備，從性能、成本、穩(wěn)定性、技術(shù)先進性等方面，在分析論證之后確定實施方案.

3)系統(tǒng)設(shè)計及實施

基于選定方案進行工程設(shè)計，采用圖紙設(shè)計(電氣系統(tǒng)原理圖和主接線圖)、產(chǎn)品選型(電氣元件、線纜、安裝附件)等，綜合考慮供電方式、元件尺寸、元件及其外部檢測和操縱器件安裝形式、規(guī)范規(guī)定的安全操縱要求、防止惡意操縱等因素.

4)實驗方案及實驗系統(tǒng)構(gòu)建

基于實驗室提供的電氣工程綜合實驗平臺的軟硬件條件，設(shè)計控制系統(tǒng)的實驗方案，選擇元件、設(shè)備等構(gòu)建實驗系統(tǒng).

5)實驗實施及數(shù)據(jù)獲取

針對搭建好的實驗系統(tǒng)，按照實驗方案，制定實驗步驟，記錄實驗過程和實驗結(jié)果.

6)實驗調(diào)試及驗收

重復(fù)實驗記錄的基礎(chǔ)上向指導(dǎo)教師復(fù)現(xiàn)實驗過程，說明解釋實驗現(xiàn)象和分析實驗結(jié)果.

7)撰寫實驗報告及設(shè)計說明書

撰寫完成綜合實驗報告(設(shè)計報告)，對設(shè)計方案、系統(tǒng)實現(xiàn)方式、實驗系統(tǒng)調(diào)試過程及實驗結(jié)果的分析說明.對方案與人文環(huán)境、自然環(huán)境等因素有分析，有方案優(yōu)劣的評價過程及結(jié)果分析.

對于自選題目，相對于指定題目，多了兩個步驟為：

8)提交自選題目

學(xué)生提前準(zhǔn)備，在綜合實驗前一周，按照自選題目的要求，向指導(dǎo)教師提交自選題目和設(shè)計方案.

9)確定自選題目

指導(dǎo)教師評價自選題目的合理性及難易程度，達到要求后，確定難度系數(shù)，返回給學(xué)生.

其他實驗步驟同上.

難度系數(shù)是系統(tǒng)設(shè)計調(diào)試的內(nèi)容、實施過程、演示答辯難易程度的綜合評價.以“自動消防系統(tǒng)電氣系統(tǒng)設(shè)計與調(diào)試”和“高層恒壓供水電氣系統(tǒng)設(shè)計與調(diào)試”為例，闡述實驗內(nèi)容及難易程度系數(shù)評定標(biāo)準(zhǔn).

表5 實驗內(nèi)容及難度系數(shù)評定

3 細(xì)化式考核

基于OBE理念的教學(xué)方式，其考核指標(biāo)是學(xué)生掌握知識與能力的程度，通過考核來評價教學(xué)及實踐環(huán)節(jié)的達成效果，通過對達成效果的分析來調(diào)節(jié)和改進達成效果低的環(huán)節(jié)，促進教學(xué)的提升.

傳統(tǒng)的綜合實驗評分方式見表6、表7.從實驗報告和答辯兩個環(huán)節(jié)進行評價分析：實驗報告是指教師和學(xué)生進行信息交互布置的有效學(xué)習(xí)方式，是促使學(xué)生鞏固課堂教學(xué)內(nèi)容、保障課程目標(biāo)達成的一種方式，也是課程目標(biāo)的一種形成性評價方法.教師以報告的評價結(jié)果為依據(jù)，圍繞課程目標(biāo)調(diào)整和改進教學(xué)活動，驅(qū)動課程目標(biāo)的達成，同時，培養(yǎng)學(xué)生遵時守約、獨立思考、平等互學(xué)、客觀公正、誠實守信的品質(zhì)，在實驗過程中培養(yǎng)學(xué)生理解社會責(zé)任和履行責(zé)任的能力.答辯是指教師檢測學(xué)生課堂教學(xué)內(nèi)容掌握情況的一種方法，也是課程目標(biāo)的一種形成性評價方法.可采用學(xué)生匯報、教師提問、討論等方式評價學(xué)生對課程目標(biāo)調(diào)整的達成情況.教師以答辯的評價結(jié)果為依據(jù)，圍繞課程目標(biāo)調(diào)整和改進教學(xué)活動，驅(qū)動課程目標(biāo)的達成，同時，培養(yǎng)學(xué)生獨立思考、交流匯報、客觀公正、誠實守信的品質(zhì).

表6 實驗報告考核

表7 答辯環(huán)節(jié)考核

傳統(tǒng)評價方式及評價內(nèi)容，比較寬泛，不能體現(xiàn)綜合實驗所要完成的教學(xué)要求、教學(xué)過程和教學(xué)效果，考核結(jié)果不能有效提供教學(xué)改進措施.實驗報告的考核評價標(biāo)準(zhǔn)中很好體現(xiàn)、較好體現(xiàn)、一定程度體現(xiàn)設(shè)計、分析、計算和說明的內(nèi)容，人為主觀判斷性強，不同老師知識結(jié)構(gòu)及內(nèi)容偏重不同，對報告中涉及到的相關(guān)內(nèi)容評價不同.以“自動消防系統(tǒng)電氣系統(tǒng)設(shè)計與調(diào)試”和“高層恒壓供水電氣系統(tǒng)設(shè)計與調(diào)試”綜合實驗項目為例，自動消防系統(tǒng)電氣系統(tǒng)設(shè)計與調(diào)試實驗項目中風(fēng)機功率固定，相關(guān)選型計算不多，而高層恒壓供水電氣系統(tǒng)，不同高度時涉及到電機選型計算、接觸器選型計算、熔斷器及斷路器選型計算.兩個實驗內(nèi)容不同，報告中計算、說明等所占比例不同，指導(dǎo)老師給出的優(yōu)、良、中等只能體現(xiàn)學(xué)生總體掌握程度，不能體現(xiàn)學(xué)生的計算能力、設(shè)計能力、分析能力等，指導(dǎo)教師只能看到學(xué)生總體掌握程度，而無法看到學(xué)生具體哪一部分掌握較好、哪一部分還沒掌握.整個評價過程中指導(dǎo)教師的主觀性很強，是全面分析，不能體現(xiàn)具體某一部分.

同樣，答辯環(huán)節(jié)的評價方式也是總體進行評價，學(xué)生得到的優(yōu)、良、中等評價結(jié)果，不能看到實踐操作演示、語言表達、答辯態(tài)度、結(jié)果說明等具體某一部分的掌握程度，無法進行對應(yīng)的教學(xué)實驗調(diào)整.

分析畢業(yè)要求及課程目標(biāo)基礎(chǔ)上，細(xì)化了整個實驗過程及相應(yīng)的達成標(biāo)準(zhǔn)，對學(xué)生的培養(yǎng)及課程改進提供詳細(xì)的數(shù)據(jù)支持，細(xì)化考核如表8.從表8中可以看出，細(xì)化后的考核表對應(yīng)著每個同學(xué)，從每個考核表上可以看出每個學(xué)生對相應(yīng)能力和知識掌握的程度，可以明確衡量課程目標(biāo)的達成程度，對課程教學(xué)和學(xué)生培養(yǎng)提供良好的數(shù)據(jù)支持.

表8 細(xì)化考核表

4 結(jié)論

工程教育認(rèn)證提出了以學(xué)生為中心的教學(xué)理念，國家提倡創(chuàng)新人才及創(chuàng)新意識培養(yǎng)，學(xué)校要向社會培養(yǎng)具有社會主義核心價值觀的社會主義接班人，這都向現(xiàn)有的課程培養(yǎng)模式提出了新的要求，本文通過對《電氣工程綜合實驗》實驗教學(xué)內(nèi)容改變，對考核細(xì)化實現(xiàn)教學(xué)模式的改革實驗，探索一種適合的課程實驗教學(xué)方法和考核辦法.