工程教育專業(yè)認(rèn)證背景下儀器類專業(yè)前沿課程建設(shè)與教學(xué)改革

秦紅波 劉 巖 李智奇

（西安電子科技大學(xué)機電工程學(xué)院 陜西·西安 710071）

2016年6月我國成為《華盛頓協(xié)議》的正式會員，標(biāo)志著我國工程教育質(zhì)量及其認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)得到了國際同行的認(rèn)可，高等院校工程教育日益融入國際互認(rèn)體系，極大促進了工程師資格的國際互認(rèn)和人才流動[1]。在工程教育專業(yè)認(rèn)證背景下，高校工程教育是以學(xué)生為中心、以產(chǎn)出為導(dǎo)向的人才培養(yǎng)體系，對培養(yǎng)目標(biāo)、畢業(yè)要求、課程體系、師資隊伍、支撐條件等方面的制定與持續(xù)改進提出了明確的標(biāo)準(zhǔn)。這一革新對于包括儀器類在內(nèi)的傳統(tǒng)工科專業(yè)的建設(shè)和人才培養(yǎng)既是挑戰(zhàn)，也是發(fā)展的新機遇。然而，當(dāng)前儀器類專業(yè)部分課程的開展仍存在課程內(nèi)容與工程實際脫鉤、評價方法唯卷面成績、教學(xué)過程缺乏持續(xù)改進等問題，并在以介紹儀器儀表領(lǐng)域先進科學(xué)與技術(shù)的專業(yè)前沿課程上表現(xiàn)得尤為突出。筆者以所承擔(dān)的我校測控技術(shù)與儀器專業(yè)前沿課程為對象，結(jié)合參與本專業(yè)認(rèn)證工作的經(jīng)驗，對儀器類專業(yè)前沿課程的建設(shè)與教學(xué)改革需求進行闡述并提出相應(yīng)建議，為促進儀器類專業(yè)前沿課程的建設(shè)和發(fā)展提供參考。

1 專業(yè)前沿課程基本情況

《測量控制與儀器儀表新技術(shù)》是本專業(yè)為介紹儀器儀表及其測控系統(tǒng)領(lǐng)域最新理論、技術(shù)和研究前沿而開設(shè)的一門專業(yè)知識擴展與提升課程，旨在介紹專業(yè)最新科學(xué)技術(shù)的同時，引導(dǎo)學(xué)生主動探索新知識、積極思考專業(yè)發(fā)展方向，并掌握最新信息獲取途徑與方法。為達成上述目標(biāo)，課程設(shè)置了教師講授、隨堂分組討論、小組展示及結(jié)課報告幾個環(huán)節(jié)。同時，結(jié)合所支持畢業(yè)要求中問題分析、工程與社會、溝通和終身學(xué)習(xí)四項要求，課程在開展各教學(xué)環(huán)節(jié)過程中均采取了適當(dāng)?shù)拇胧┎⒃O(shè)置了對應(yīng)的考核點，以保證課程目標(biāo)的實現(xiàn)能夠有效支撐畢業(yè)要求的達成。以支撐“終身學(xué)習(xí)”這畢業(yè)要求指標(biāo)為例，本課程除了講授最新專業(yè)知識和研究前沿，還“授人以漁”，提供包括科技數(shù)據(jù)庫、領(lǐng)域權(quán)威公眾號、知名機構(gòu)和科研小組等信息在內(nèi)的前沿知識信息庫。此外，在隨堂討論、小組展示和結(jié)課報告等環(huán)節(jié)考核中均引入前沿性、對專業(yè)發(fā)展趨勢思考等打分點。以上措施和考核點可使學(xué)生能以講授內(nèi)容為基礎(chǔ)、專業(yè)信息庫為源頭、環(huán)節(jié)考核為驅(qū)動，積極獲取最新專業(yè)知識和研究前沿現(xiàn)狀，并主動思考專業(yè)發(fā)展趨勢。

2 專業(yè)前沿課程建設(shè)與教學(xué)改革的建議

近年來，材料科學(xué)、人工智能等新興領(lǐng)域迅猛發(fā)展以及工程教育專業(yè)認(rèn)證的不斷深化在為儀器類專業(yè)的建設(shè)和教學(xué)帶來了新挑戰(zhàn)。作為專業(yè)知識擴展與提升的專門課程，專業(yè)前沿課程建設(shè)與教學(xué)改革的需求也尤為迫切。作者結(jié)合自身對工程教育專業(yè)認(rèn)證理念的認(rèn)識和近來相關(guān)課程教學(xué)積累，就儀器類專業(yè)前沿課程建設(shè)和教學(xué)改革提出相關(guān)建議。

2.1 以學(xué)生獲得為基礎(chǔ)設(shè)置教學(xué)環(huán)節(jié)與課程內(nèi)容

教學(xué)的對象是學(xué)生，學(xué)生對前沿知識和科技的獲得是設(shè)置課程內(nèi)容和教學(xué)環(huán)節(jié)的重要依據(jù)。這就要求在前沿課程的教學(xué)活動中應(yīng)在以下幾個方面多做工作：

（1）破除傳統(tǒng)滿堂灌式教學(xué)方式，注重學(xué)生對課程的多環(huán)節(jié)參與。前沿課程主要以系列化講座的方式向?qū)W生講授儀器儀表專業(yè)領(lǐng)域的最新科研和工程成果，以豐富學(xué)生對專業(yè)的認(rèn)識，并基于此進一步探究對專業(yè)未來發(fā)展趨勢。如僅以教師講授、學(xué)生被動接收的傳統(tǒng)方式進行教學(xué)，一方面會降低學(xué)生主動思考、探索的主動性，另一方面在有限課時內(nèi)授課教師能介紹的專業(yè)前沿方向也相對有限。在課程實踐中需通過設(shè)置翻轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)來增加學(xué)生的課程參與度。首先，在授課中可預(yù)留出時間由教師所講授內(nèi)容引出前沿性話題來供學(xué)生小組討論，并形成討論記錄提交；其次，設(shè)置專門課時由學(xué)生分組就自己感興趣的專業(yè)前沿方向進行PPT展示；最后，要求學(xué)生在小組展示內(nèi)容的基礎(chǔ)上形成系統(tǒng)的調(diào)研報告。以上環(huán)節(jié)可避免教師一言堂式教學(xué)，同時更大程度上擴展課程內(nèi)容。

（2）立足專業(yè)基礎(chǔ)知識，積極引入當(dāng)下科技熱點。技術(shù)前沿課程內(nèi)容應(yīng)以專業(yè)基礎(chǔ)知識為出發(fā)點，將當(dāng)下最新理論、技術(shù)和方法展現(xiàn)給學(xué)生[2]。如課程內(nèi)容過分強調(diào)前沿性而忽略與學(xué)生已有知識的關(guān)聯(lián)，可能會造成學(xué)生理解困難、降低知識獲得度等問題。同時，過分注重專業(yè)基礎(chǔ)又會影響課程的前沿性，讓學(xué)生有課程只是“炒冷飯”的感覺?；诖耍P者建議前沿課程的內(nèi)容應(yīng)取材于當(dāng)下熱點科技成果和技術(shù)前沿，并最終落腳于學(xué)生已有的專業(yè)技術(shù)知識。以新型傳感器技術(shù)一節(jié)為例，在講授時可通過目前流行的可穿戴設(shè)備講起，漸次引入器件微型化、柔性化和集成化的發(fā)展方向，而后結(jié)合學(xué)生已有的傳感器原理知識講授對應(yīng)的 MEMS等技術(shù)手段和滲流理論等敏感機制，最后再介紹實現(xiàn)各類先進傳感器的工藝和材料。以上內(nèi)容依次遞進，以學(xué)生現(xiàn)有知識的源頭激發(fā)前沿技術(shù)的清泉。

（3）課程教學(xué)應(yīng)融入學(xué)生非技術(shù)素養(yǎng)的培養(yǎng)。在工程教育專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定的畢業(yè)要求中，對專業(yè)學(xué)生工程與社會、環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展、溝通、終身學(xué)習(xí)等七方面的非技術(shù)素養(yǎng)提出了要求[3]。這些非技術(shù)素養(yǎng)在專業(yè)基礎(chǔ)知識過程中往往得不到充分的重視，導(dǎo)致學(xué)生所學(xué)與社會工程實際緊密程度不高，影響學(xué)生對專業(yè)的認(rèn)知深度和認(rèn)可程度。對于專業(yè)前沿課程，一方面可安排企業(yè)工程師或產(chǎn)品經(jīng)理為學(xué)生講授專業(yè)知識在最新技術(shù)中的應(yīng)用狀況，拉近專業(yè)知識與工程實際的距離；另一方面通過各教學(xué)環(huán)節(jié)驅(qū)動學(xué)生主動探究專業(yè)領(lǐng)域發(fā)展與社會、環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展等的關(guān)系，掌握獲取最新知識和學(xué)術(shù)前沿的手段，為自身的不斷發(fā)展提供助力。

2.2 以學(xué)生產(chǎn)出為導(dǎo)向開展課程目標(biāo)達成度評價

課程目標(biāo)是教學(xué)大綱中要求學(xué)生通過課程學(xué)習(xí)應(yīng)產(chǎn)出的成果，表現(xiàn)為相關(guān)專業(yè)知識和非技術(shù)素養(yǎng)的提升。課程目標(biāo)達成度評價通過學(xué)生學(xué)習(xí)產(chǎn)出來衡量課程教學(xué)效果，其評價結(jié)果是后續(xù)教學(xué)活動持續(xù)改進的重要依據(jù)。

傳統(tǒng)課程目標(biāo)達成評價多以卷面成績?yōu)橹?，需將試卷各題目與課程目標(biāo)對應(yīng)，出現(xiàn)了教師命題工作量增加、學(xué)生非技術(shù)要素難以準(zhǔn)確考核等問題。這一方式顯然不能滿足專業(yè)前沿課程目標(biāo)的達成評價要求。在前沿課程目標(biāo)達成評價時應(yīng)著重考核學(xué)生通過課程學(xué)習(xí)和訓(xùn)練所能產(chǎn)出的專業(yè)素養(yǎng)提升，如專業(yè)視野的擴展、未來發(fā)展的思考、信息庫的建立以及表達溝通等。在課程各教學(xué)環(huán)節(jié)進行課程目標(biāo)達成情況評價時也應(yīng)設(shè)置與之對應(yīng)的指標(biāo)點，以準(zhǔn)確衡量學(xué)生的學(xué)習(xí)產(chǎn)出?？捎么胧┌ǎ?/p>

（1）在課程隨堂討論環(huán)節(jié)可設(shè)置討論參與度和效果兩個指標(biāo)點。前者由學(xué)生自我互評，后者由教師依據(jù)學(xué)生所提交討論記錄的深度和廣度進行評價。

（2）在小組展示環(huán)節(jié)可設(shè)置內(nèi)容前沿性、信息檢索與總結(jié)效果、PPT制作與展示效果以及小組成員貢獻度四個指標(biāo)點。前三個指標(biāo)點由授課教師和學(xué)生代表根據(jù)小組展示情況現(xiàn)場打分，以考核學(xué)生對專業(yè)前沿的認(rèn)知水平，使用專業(yè)數(shù)據(jù)庫并陳述有效結(jié)論的能力及在社會規(guī)范和專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)下應(yīng)用專業(yè)知識的意識；小組成員貢獻度則由小組內(nèi)部根據(jù)成員在展示環(huán)節(jié)的工作量進行相互評價，評價結(jié)果將作為根據(jù)小組展示成績確定成員個人成績的權(quán)重。

（3）結(jié)課報告環(huán)節(jié)考核在小組展示環(huán)節(jié)指標(biāo)點的基礎(chǔ)上再增加報告撰寫規(guī)范度指標(biāo)，以衡量學(xué)生是否具備理解和撰寫專業(yè)報告的能力。

此外，面向?qū)W生產(chǎn)出的評價方法也是保證課程目標(biāo)有效支撐對應(yīng)畢業(yè)要求的重要保障。工程教育專業(yè)認(rèn)證是以產(chǎn)出為導(dǎo)向來制定包括畢業(yè)要求在內(nèi)的認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，將學(xué)生產(chǎn)出評價時時貫徹在專業(yè)課程各個環(huán)節(jié)評價中，也是有效支撐學(xué)生畢業(yè)要求的必然過程。課程目標(biāo)達成評價的方式、環(huán)節(jié)和結(jié)果均應(yīng)與課程所支撐的畢業(yè)要求緊密結(jié)合，這一要求對于專業(yè)前沿課程也必然適用。

2.3 以課程評價結(jié)果為依據(jù)的持續(xù)改進

持續(xù)改進是工程教育專業(yè)認(rèn)證堅持的重要抓手，依據(jù)課程評價結(jié)果進行課程持續(xù)改進是認(rèn)證體系下課程建設(shè)和改革的重要內(nèi)容[4]。這里的課程評價在考慮課程目標(biāo)達成評價結(jié)果的同時，還應(yīng)參考學(xué)生對課程內(nèi)容、教學(xué)環(huán)節(jié)以及評價方法的反饋信息。具體而言，課程持續(xù)改進可包括以下兩個方面：

（1）依據(jù)課程目標(biāo)達成情況進行的持續(xù)改進。課程的持續(xù)改進應(yīng)首先從課程目標(biāo)達成情況入手，尋找學(xué)生在完成課程學(xué)習(xí)后存在的達成情況不理想、能力尚有欠缺的考核點，并在后續(xù)課程建設(shè)和教學(xué)改革中進行針對性改進。在改進過程中應(yīng)注意區(qū)分造成達成度情況不理想的具體因素是來自于教學(xué)內(nèi)容和環(huán)節(jié)的不足還是評價指標(biāo)設(shè)置的不合理。教學(xué)內(nèi)容和環(huán)節(jié)的不足是影響課程目標(biāo)達成度的顯性因素，其對課程目標(biāo)的不完全覆蓋或支撐效力不足均會影響學(xué)生的學(xué)習(xí)產(chǎn)出。這一問題需要授課教師及課程組及時分析評價結(jié)果，查漏補缺，優(yōu)化課程內(nèi)容，改進教學(xué)執(zhí)行方式。評價指標(biāo)的不合理設(shè)置則是影響課程目標(biāo)達成度的隱形因素，其不合理性多表現(xiàn)為指標(biāo)點與教學(xué)環(huán)節(jié)匹配性不足，導(dǎo)致教學(xué)環(huán)節(jié)不能有效支撐評價指標(biāo)點，進而影響課程評價結(jié)果。這一問題的解決關(guān)鍵在于準(zhǔn)確分析各教學(xué)環(huán)節(jié)所能實現(xiàn)的學(xué)生產(chǎn)出，從而在后續(xù)改進中設(shè)置與之匹配的目標(biāo)評價指標(biāo)點。

（2）依據(jù)學(xué)生評價結(jié)果進行的持續(xù)改進。獲取學(xué)生評價可在結(jié)課報告中要求學(xué)生給出課程的主觀評價，如最喜歡哪些環(huán)節(jié)，哪些內(nèi)容吸引力不足，教學(xué)執(zhí)行方式需要進行哪些改進等。通過了解學(xué)生對課程的主觀感受，分析新時代學(xué)生對專業(yè)前沿課程需求的變革，并隨之改進課程教學(xué)內(nèi)容和環(huán)節(jié)。提升甚至是替換學(xué)生普遍反映吸引力較低的課程內(nèi)容，引入互聯(lián)網(wǎng)理念和新媒體模式，都可能是專業(yè)前沿課程需要進行持續(xù)改進的內(nèi)容。

3 結(jié)語

專業(yè)前沿課程需要結(jié)合自身特點，融入工程教育專業(yè)認(rèn)證所堅持的以學(xué)生為中心、產(chǎn)出為導(dǎo)向、持續(xù)改進為抓手的理念，開展全面、持續(xù)的建設(shè)和改革。本文基于本校所設(shè)置儀器類專業(yè)前沿課程的基本情況，論述了專業(yè)前沿課程在教學(xué)內(nèi)容與環(huán)節(jié)、課程目標(biāo)達成評價及課程持續(xù)改進上應(yīng)注意的問題和改進措施，為工程教育專業(yè)認(rèn)證背景下儀器類專業(yè)前沿課程的提升提供了參考，也對其他專業(yè)同類型課程發(fā)展起到借鑒作用。