基于工程教育认证及创新人才培养下的《电气工程综合实验》实践教学与细化式考核

张彦宁，段晨东，刘西健

(长安大学 电子与控制工程学院，陕西 西安 710064)

0 引言

2005 年底至 2006 年初，中国科学技术协会申请加入《华盛顿协议》，并与教育部、各工业行业协会联合开展工作，通过对高等院校工科专业的质量考证进行高校毕业生工程师国际化资格的认证，工科专业的专业评估逐步转向专业认证[1].

2016年6月我国正式加入《华盛顿协议》之后，越来越多的本科专业投入到工程专业认证的工作中，2017年受理专业申请375个[2].工程教育认证的理念是以学生为中心，也就是OBE.面向产出的教学体系是：根据外部/内部需求设计专业的培养目标，分析培养目标的达成条件设计专业的毕业要求，分析毕业要求的内涵支撑，设计专业的课程体系及课程目标，分析课程目标的内涵设计课程教学的内容和达成评价指标.这种教学内容的设计是以社会需求为导向，体现了学生需要什么，教学什么，这种模式的转换就需要对现有课程教学方式和考核方式进行改革.

“十三五”促进就业规划中党中央、国务院提出准确把握发展大势，不断创新宏观调控思路和方式，全面深化改革，激发经济发展内动力和就业创业活力[3].创新工作中要提升人才培养质量.科学设置评估考核指标，加快构建全程化、模块化、多元化的终身学习成果评价体系，增强终身学习质量保障能力，提高社会成员终身学习积极性.

为贯彻落实全国教育大会精神，在认证工作中强化立德树人有关要求，中国工程教育专业认证协会学术委员会对《工程教育认证通用解读及使用指南》提出了修订建议.建议中体现了培养德智体美劳全面发展的社会主义事业合格建设者和可靠接班人的培养理念.

党的十八大提出，倡导富强、民主、文明、和谐，倡导自由、平等、公正、法治，倡导爱国、敬业、诚信、友善，积极培育和践行社会主义核心价值观.富强、民主、文明、和谐是国家层面的价值目标，自由、平等、公正、法治是社会层面的价值取向，爱国、敬业、诚信、友善是公民个人层面的价值准则.

从高校培养层面上，培养学生具有爱国、敬业、诚信、友善良好的个人素养，是学校承担社会责任的重要体现.设计制定培养机制、培养方式、培养体系是达成培养目标的手段和途径.

长安大学电气工程及其自动化专业经过多年的发展，形成了面向城乡建设和电力工程领域培养专业技术人才的发展格局.培养德智体美劳全面发展的社会主义事业合格建设者和可靠接班人.面向电能传输与利用领域，培养具备国际视野和创新能力、职业素质和社会责任感，服务社会，适应电力系统、建筑电气行业技术的快速发展，胜任电气工程设计、科学研究、生产组织管理、质量体系保障、设备维护革新等方面工作的行业技术骨干和管理人才[3].

1 毕业要求与课程目标

爱国、敬业、诚信、友善核心价值观的培育与践行要落到实处，不仅要加强宣传教育，更重要的是和实际学习工作结合进行实践.工程教育的理念就是通过实际的课程、实践环节达成培养目标.分析这几个核心价值观的体现，爱国要求以振兴中华为己任，促进民族团结、维护祖国统一、自觉报效祖国；敬业是职业行为准则的价值体现，忠于职守，克己奉公，服务人民，服务社会；诚信是中华美德的传承，强调诚实劳动、信守承诺、诚恳待人；友善强调公民之间应互相尊重、互相关心、互相帮助，和睦友好.这几个都可以一直贯穿于整个教学环节，可以根据教学内容结合核心价值观的体现内容设计教学目标和课程目标.下面以电气工程及自动化专业的一门实践环节为例，阐述上述四个核心价值观在课程教学中的实现.

《电气工程综合实验》课程是专业实践环节，课时两周，主要内容：针对电气工程领域的工程问题进行方案设计，提出实验方案；查阅和熟悉相关技术规范和标准；制定实验方案实施过程和计划；例举和评价实验方案的可实施性；制定详细的实施进度；实验方案评价.实践环节是学生应用理论知识进行实践活动，涉及到专业知识、应用行业、沟通交流、实践表现等内容，这些内容和核心价值观结合形成了毕业要求指标点，具体见表1.

表1 课程支撑的毕业要求指标点

毕业要求3中综合考虑社会、健康、安全等内容就是个人对爱国的一种表现；毕业要求4中的内容是工程人员对自己职业的敬重，是敬业的表现；毕业要求6中分析影响和承担责任的内容是诚信和敬业的表现；毕业要求10中的有效沟通和交流是诚信与友善的表现；毕业要求12中的自我发展提升是诚信的表现.

对上述的毕业要求进行分析，毕业要求3中对系统设计能力提出要求，这就要求实践环节中有设计、实施以及自我发挥的内容；毕业要求4中需要分析及设计实验方案，实验结果分析等内容；毕业要求6中需要考虑实验方案涉及到的标准规范，方案实施地的自然环境、人文环境等影响；毕业要求10中需要撰写报告、交流的内容；毕业要求12中提出了制定计划，自我学习的要求.对上述内容分析，提出了该综合实验的课程目标，见表2.

表2 电气工程综合实验课程目标

该课程目标与毕业要求的支撑关系见表3.

从表3中可以看出，课程目标的制定是基于毕业要求内容分析基础上，结合实践课程内容提出的具有明确内容，能够评价衡量的目标，对实践环节的教学内容和评价考核给出了明确的方向.

表3 课程目标与毕业要求支撑关系

2 综合实验内容及实施

表2中的课程目标指定了该实践环节的内容.老师指定的题目要满足课程目标的需求，同时，还要满足独立性的要求，指定题目数量要合理，难度有差异，满足不同能力程度需求.

表4 给出的部分综合实验题目

题目按照实验内容给出了不同的难度系数，由学生选择题目，难易程度拉开了学生之间对题目要求的层次，能力强要求高的同学可以选择难度大的题目获得更高的评价.

以“自动消防系统电气系统设计与调试”为例阐述实验过程.自动消防系统是工业与民用建筑中必备的设施，用来防火、消火作用，构建防火隔断区，阻止火势蔓延，保障生命和财产安全.自动消防系统有监测、报警、消防联动等功能.

综合实验过程及实施，对于指定题目：

1)根据题目分析设计需求，提出总体方案.

通过查阅资料，了解自动消防系统的工作原理及结构，分析其工作过程，查阅建筑消防规范标准、收集产品的样本，提出自动消防系统电气系统的总体方案.

2)系统分解及优化

利用电气工程基本理论，确定电气主接线和控制方案，并进行分析论证.确定系统主电路、辅助电路、控制电路等框架和功能.确定及选择系统所需的元件及设备，从性能、成本、稳定性、技术先进性等方面，在分析论证之后确定实施方案.

3)系统设计及实施

基于选定方案进行工程设计，采用图纸设计(电气系统原理图和主接线图)、产品选型(电气元件、线缆、安装附件)等，综合考虑供电方式、元件尺寸、元件及其外部检测和操纵器件安装形式、规范规定的安全操纵要求、防止恶意操纵等因素.

4)实验方案及实验系统构建

基于实验室提供的电气工程综合实验平台的软硬件条件，设计控制系统的实验方案，选择元件、设备等构建实验系统.

5)实验实施及数据获取

针对搭建好的实验系统，按照实验方案，制定实验步骤，记录实验过程和实验结果.

6)实验调试及验收

重复实验记录的基础上向指导教师复现实验过程，说明解释实验现象和分析实验结果.

7)撰写实验报告及设计说明书

撰写完成综合实验报告(设计报告)，对设计方案、系统实现方式、实验系统调试过程及实验结果的分析说明.对方案与人文环境、自然环境等因素有分析，有方案优劣的评价过程及结果分析.

对于自选题目，相对于指定题目，多了两个步骤为：

8)提交自选题目

学生提前准备，在综合实验前一周，按照自选题目的要求，向指导教师提交自选题目和设计方案.

9)确定自选题目

指导教师评价自选题目的合理性及难易程度，达到要求后，确定难度系数，返回给学生.

其他实验步骤同上.

难度系数是系统设计调试的内容、实施过程、演示答辩难易程度的综合评价.以“自动消防系统电气系统设计与调试”和“高层恒压供水电气系统设计与调试”为例，阐述实验内容及难易程度系数评定标准.

表5 实验内容及难度系数评定

3 细化式考核

基于OBE理念的教学方式，其考核指标是学生掌握知识与能力的程度，通过考核来评价教学及实践环节的达成效果，通过对达成效果的分析来调节和改进达成效果低的环节，促进教学的提升.

传统的综合实验评分方式见表6、表7.从实验报告和答辩两个环节进行评价分析：实验报告是指教师和学生进行信息交互布置的有效学习方式，是促使学生巩固课堂教学内容、保障课程目标达成的一种方式，也是课程目标的一种形成性评价方法.教师以报告的评价结果为依据，围绕课程目标调整和改进教学活动，驱动课程目标的达成，同时，培养学生遵时守约、独立思考、平等互学、客观公正、诚实守信的品质，在实验过程中培养学生理解社会责任和履行责任的能力.答辩是指教师检测学生课堂教学内容掌握情况的一种方法，也是课程目标的一种形成性评价方法.可采用学生汇报、教师提问、讨论等方式评价学生对课程目标调整的达成情况.教师以答辩的评价结果为依据，围绕课程目标调整和改进教学活动，驱动课程目标的达成，同时，培养学生独立思考、交流汇报、客观公正、诚实守信的品质.

表6 实验报告考核

表7 答辩环节考核

传统评价方式及评价内容，比较宽泛，不能体现综合实验所要完成的教学要求、教学过程和教学效果，考核结果不能有效提供教学改进措施.实验报告的考核评价标准中很好体现、较好体现、一定程度体现设计、分析、计算和说明的内容，人为主观判断性强，不同老师知识结构及内容偏重不同，对报告中涉及到的相关内容评价不同.以“自动消防系统电气系统设计与调试”和“高层恒压供水电气系统设计与调试”综合实验项目为例，自动消防系统电气系统设计与调试实验项目中风机功率固定，相关选型计算不多，而高层恒压供水电气系统，不同高度时涉及到电机选型计算、接触器选型计算、熔断器及断路器选型计算.两个实验内容不同，报告中计算、说明等所占比例不同，指导老师给出的优、良、中等只能体现学生总体掌握程度，不能体现学生的计算能力、设计能力、分析能力等，指导教师只能看到学生总体掌握程度，而无法看到学生具体哪一部分掌握较好、哪一部分还没掌握.整个评价过程中指导教师的主观性很强，是全面分析，不能体现具体某一部分.

同样，答辩环节的评价方式也是总体进行评价，学生得到的优、良、中等评价结果，不能看到实践操作演示、语言表达、答辩态度、结果说明等具体某一部分的掌握程度，无法进行对应的教学实验调整.

分析毕业要求及课程目标基础上，细化了整个实验过程及相应的达成标准，对学生的培养及课程改进提供详细的数据支持，细化考核如表8.从表8中可以看出，细化后的考核表对应着每个同学，从每个考核表上可以看出每个学生对相应能力和知识掌握的程度，可以明确衡量课程目标的达成程度，对课程教学和学生培养提供良好的数据支持.

表8 细化考核表

4 结论

工程教育认证提出了以学生为中心的教学理念，国家提倡创新人才及创新意识培养，学校要向社会培养具有社会主义核心价值观的社会主义接班人，这都向现有的课程培养模式提出了新的要求，本文通过对《电气工程综合实验》实验教学内容改变，对考核细化实现教学模式的改革实验，探索一种适合的课程实验教学方法和考核办法.