新工程教育认证标准下课程教学的探索与实践

余 勤, 曾晓东, 王 建, 杨晓梅, 梁 斌

(四川大学 电气信息学院， 四川 成都 610065)

1 概述

2015年工程教育专业认证委员会给出的新工程教育认证标准中,OBE(outcome based education能力导向教育)贯穿始终,其本质是以“能力培养为核心”。新认证标准的基本理念是目标导向、以学生为中心和持续改进,并在学生培养目标、毕业要求、课程体系、持续改进、师资队伍、条件保障等7个方面制定了认证标准。其中,目标导向是指将培养目标转化为具体的毕业要求,对日常教学活动进行导向。而培养目标的制定,则要依据社会需求、行业发展以及学校定位和专业特色。培养的人才类型(复合型、研究型、应用型)与层次(引导、专业)应与毕业要求相匹配。以学生为中心就是要求在制定目标时,要围绕学生进行,且必须考虑全体学生。因此，对学生的评价报告应以数据和实例说明全体毕业生达到了培养目标和毕业要求,不以培养亮点代替一般,不以少数学生情况代替全体情况。最后,“持续改进”的实现有赖于有效的质量监控与反馈机制[1-2]。

2 构建OBE课程教学体系

OBE的主要内涵包括:与学校定位相适应的、广泛被社会所认知和接受的培养目标; 可支撑培养目标的明确、可衡量的毕业要求; 按照毕业要求安排教学活动; 对毕业要求达成度进行评价。OBE培养体系如图1所示,毕业要求与教学过程的关系如图2所示[3-5]。

图1 OBE培养体系示意图

图2 毕业要求与教学过程的关系图

在OBE模式的培养体系中,培养目标是最先要确定的。根据社会、行业、学生的需求以及学校定位,制定出本专业的总体培养目标为:面向各类自动化系统的工程设计与开发,培养兼具软硬件设计能力、强弱电知识、控制理论及工程应用能力,能在控制理论研究、运动控制、过程控制、信息处理、管理与决策等领域具有专业特长的综合型工程技术人才。对应培养目标的毕业要求,是对学生毕业时应该掌握的知识和能力的具体描述,包括知识、技术和素养。毕业要求还需要进行分解,以便构建 “以结果为导向”的毕业要求的知识和能力指标体系。

对于毕业要求,课程是最基本的支撑单元。首先,需要根据毕业要求中各项知识和能力的指标点,构建课程体系,使毕业要求对课程体系的影响通过指标点来实现,即指标点要有明确的课程设置相对应,每门课程与毕业要求的某个具体指示点有明确的关联关系。也就是说,对于具体课程而言,需考虑以下3个问题:怎样的课程目标才能支撑毕业要求; 课程如何实现对毕业要求的支撑; 课程如何证明对毕业要求的支撑。对课程支撑毕业要求情况的评价与对课程目标达成度的评价,必须分解为对学生整个学习过程的全程跟踪与进程式评估。

3 课程目标的制定、落实与考核

课程目标是以教学大纲的形式体现的。制定课程教学大纲时,要对支撑每个毕业要求的知识能力点的各个教学环节进行权重分配,设计描述每个教学环节成果的定量化表征体系,并依据每一届学生在教学进程中的实际表现开展考核评价,计算课程目标达成度。下面以“计算机基础及C语言程序设计”课程为例,说明在新工程认证标准下如何实现课程目标的制定、落实与考核。

3.1 课程目标的确立(制定教学大纲)

课程目标应与毕业要求指标点有明确的对应关系,表述要足够明确,要足以“导向”课程教学过程[6-7]。为此,课程目标应分解细化,并能落实到相应教学章节,确实让教师和学生“能懂”,确实可以判定是否达成。课程目标以教学大纲形式固化,以保证执行的规范性。在“计算机基础及C语言程序设计”课程教学中,依据培养方案所给出的毕业要求指标点,确定了的4个课程目标及其对应的毕业要求指标点,以及这些指标点的达成途径和评价方式,如表1所示。

3.2 教学目标的落实

落实课程目标的关键是解决“课程如何实现对毕业要求的支撑”问题[8-11]。目标导向式学习的目的是调动学生的“学”,确保“学到”,关键在于良好的教学设计。教学设计的原则是,将“能力的培养贯穿整个教学过程”。在“计算机基础及C语言程序设计”课程教学中,为了达成课程目标,主要采用课堂讲授、课外自学和课后作业等手段。采用项目驱动教学法,以完成“学生选课管理系统”这一具体项目为目的,按照C语言知识体系的顺序,根据项目开发的要求来选择讲授的知识点。以动手实践编程为切入点,针对问题进行分析,以实现具体功能的程序为例题来引入、讲解相关知识。在实施教学的过程中,为适应工程认证对加强学生动手能力的要求,在总学时不变的情况下,减少了理论授课时间,加大了实验教学时间,实验覆盖了所有教学内容。除了进行基础的演示性、重现性实验,还设置了一些有较高难度、需要学生自行设计算法的设计性实验。强调程序的可读性、规范性,要求对变量、语句加注释,对程序思路进行说明等,使学生养成良好的编程习惯。

表1 课程目标、达成途径及评价方式

为增强教与学之间的互动,活跃课堂气氛,在课堂教学中加强了课堂提问及练习等多种教学方式,以改变过去由教师单纯讲授的“单声道”方式,训练学生的开放性思维和勤于思考的习惯,增强学生对课程的兴趣。在课外,课程组教师联合建立了课程答疑QQ群,对学生提出的问题尽可能全部作答,及时解决他们学习中的难点,拉近了师生距离,提高了学生的学习积极性,取得了良好的教学效果。教学调查反馈表明,9成左右的学生认为在学习遇到困难时,能及时得到教师的帮助和支持。该调查反馈还为后续改进提供了依据,体现了OBE体系中“以学生为中心”的宗旨。

良好的教学模式促进了学生的“学”,但更要确保学生能“学到”。因此,有效的考核是必须的。依托学校的课程中心网站,每周布置一次网络考试,要求学生在线完成,对课程知识点进行强化训练。为保证实践教学环节能切实提高学生动手能力,本课程改变了以前只依据实验程序运行结果进行评价的方式,预先制定了详细的实验评分细则,把训练考核贯穿于整个实验过程,从基本概念的掌握到编程的规范性和报告撰写的规范性等，都做了严格要求。

3.3 考核及评价

考核及评价主要解决“课程如何证明对毕业要求的支撑”问题。课程考核的设计原则是,围绕课程目标,依据教学环节逐项考核。每一项课程目标均对应适当的考核方式,每一项考核均规定了明确的评分标准,考核权重与教学内容相匹配。即课程考核的三要素为考核方式、评分标准和匹配权重。

在“计算机基础及C语言程序设计”课程教学中,根据学期的实际授课学时,经课程组讨论决定的考核方案为：平时考核占55%,期末考核占45%。期末考核的基本原则是,各章知识点基本覆盖,题型包括选择、读程序、程序填空、编程等,综合考查学生对C语言的掌握情况。其中,新增的编程题着重考查学生自行解决问题的能力。根据表1的要求,确定出各章节分值,得到期末考核覆盖的知识点如表2所示。

表2 期末考核知识点及题量分布表

期末考试试题由客观题和主观题构成。其中编程题由学生自由发挥,除对程序正确性进行评判外,还针对编程的规范性、程序的可读性等进行评判。平时考核以过程考核为主,其构成及占总成绩的比例为:课堂考核11%,网络考试24%,实验考核20%。其中,课堂考核主要考核学生对当堂知识点的掌握程度,由教师在当堂课结束前针对当堂课的讲授内容进行考核; 网络考试安排在一章讲授完后进行,直接跟踪学生对该章节知识点的掌握程度; 实验考核注重考核学生的动手能力,从问题描述(20%)、程序正确(30%)、程序风格(10%)、运行结果(20%)、分析总结(10%)、报告格式(10%)共6个方面规定了详细的评分标准。例如,程序正确这一项的评分细则为：满分为5分，其中基本分1分，每个实训满分为1分，共4个实训。每个实训按如下分级评分：有语法错误无法执行得0.2分,无语法错误可以执行但程序得不到任何结果得0.4分,可以得到执行结果但结果有偏差得0.6分,结果正确但程序效率较低得0.8分,程序完全正确得1分。

3.4 毕业要求达成度评价

在完成自顶向下的OBE教学体系建立的正向过程之后,推进这种教学体系不断完善的另一个关键是建立持续改进的制度化措施——持续改进循环。持续改进小循环是指每门课程依据课程目标达成度计算结果及其他评价结果,每学年对教学环节进行改进。 在“计算机基础及C语言程序设计”课程教学中,根据表1所列本课程对毕业要求指标点的达成途径和评价方式,结合课程考核方案,得到毕业要求达成度计算方法,依据课程考核记录,计算各教学目标的达成度,进而得到本课程对毕业要求指标点的达成度[12]。例如：考核方案包括10%左右的与VS下的编译、调试、测试等相关的题目,用于测试学生对表1中教学目标1的达成程度; 10%左右的题目与格式规范性有关,以此测试学生对表1中教学目标4的达成程度; 其余80%左右都是对学生语法、语句、算法方面的知识掌握程度的考核,用于测试学生对表1中教学目标2的达成程度。编程题则针对学生的程序设计能力进行考核,用于测试学生对表1中教学目标3的达成程度。综合以上分析,该课程对毕业要求达成度的计算公式,如表3所示。

表3 毕业要求指标点达成度计算表

表3(续)

依据表3所示的课程目标达成度计算公式,课程组计算出部分学生的教学目标达成度如表4所示。

表4 2017级“计算机基础及C语言程序设计”毕业要求指标点达成度计算结果

由表3可知,不合格(课程成绩低于60分)的学生各项教学目标的达成度均较差,合格的学生除了考查程序规范性的教学目标3达成度稍差外,其他教学目标的达成度均合格。优秀学生各项教学目标达成度基本在90分左右,整个教学班的各项教学目标达成度平均分均在80分左右,相比往年,毕业标准中提及的相关能力的培养在本课程中的实现情况良好,达成度指标有所提高。

4 结语

通过对以“能力培养为核心”的课程教学体系的认真学习,对工程认证三大理念及其在教学环节中的实践有了更深入的理解。想方设法把学生推到前台,让学生“学起来”,关注学生“学到了什么”,而不仅仅是“教”了什么,“教得怎样”。通过学生“学得怎样”的反馈来评价教学,并进行持续改进。

但是,针对现阶段课程教学存在“单声道”教学模式及开设课程多、学生人数多、教师任务重的问题和困难,全面落实课程教学改革依然“任重道远”。今后可针对核心课程,对关键环节进行“局部改革”,再由点到面向更多课程、更多专业“辐射”。总之,以“计算机基础及C语言程序设计”课程为例构建的,以“能力培养为核心”的课程教学体系的研究和探索,对新专业认证标准下的课程教学很有借鉴意义。