工程教育专业认证背景下传热学课程达成度分析

［摘 要］课程达成度在工程教育专业认证中起着至关重要的作用，对传热学课程目标达成度采用层次分析法进行研究，就不同课程目标分配对应章节权重向量，制定了章节达成度的权重表格，建立章节和考核方式的权重表进行统计分析，对每位学生的个体课程目标达成度和总达成度做统计分析。达成度最高课程目标2的值为0.837，最低课程目标3的值为0.763，总达成度是0.811，均达到工程教育专业认证的基本要求。对典型学生的达成度做了定量分析，其最大值与最小值相差总和高达0.728，对达成度较低的目标给出三点改进措施。课程达成度的评价结果可以应用于该课程后续持续改进，促进人才培养质量有效提升。

［关键词］传热学课程；达成度；课程目标；工程教育专业认证

［中图分类号］G642.0［文献标识码］A［文章编号］2095-3437（2024）03-0021-05

工程教育专业认证是实施科教兴国战略的时代应答，是建设高质量教育体系的必然选择，是提升人才自主培养质量的必由之路，也是实现工程教育国际互认和工程师资格国际互认的重要基础[1]。工程教育专业认证的核心就是要确认工科专业毕业生达到行业认可的既定质量与标准要求[2]，要求专业课程体系设置、师资队伍配备、办学条件配置等都围绕学生毕业能力达成这一核心任务展开，并强调建立专业持续改进机制[3]。课程教学目标达成评价是工程教育专业认证重要的内部循环机制之一，通过对课程达成度进行评价，将评价结果用于后期教学的持续改进之中，可以进一步为人才毕业要求达成度评价提供较为科学、合理的支撑，对提升人才培养质量具有积极的引导和推动作用[4-5]。

一、传热学课程评价机制

（一）课程性质

传热学课程是高等院校建筑环境与能源应用工程（以下简称建环）专业、热能与动力工程专业等相关专业的基础课程[6]。传热学课程、流体力学课程与工程热力学课程是建环专业的三大专业基础课程，传热学课程建立在流体力学与工程热力学课程的基础之上，是一门研究热量传递规律的工程技术学科，在整个人才培养体系中发挥着承前启后的重要作用。就学生在校实习实践而言，自热源侧的锅炉产热，经供热管网和热力站的流量热输配，到采暖用户的室内末端散热等过程，处处都需要应用传热学的知识；就学生继续深造而言，高等院校和科研院所的能源类考研专业课，传热学课程是热门推荐；就学生参加工作而言，从事换热、热控或者制冷等相关的设计工作等都需要传热学的知识。因此，传热学课程学习的质量将直接影响学生个人未来的职业发展。

（二）课程目标

每所学校的定位目标和专业人才培养方案不同，对课程目标的定位也会有所差异。赤峰学院的发展目标是建设成应用型大学，建环专业采用校企合作办学的人才培养模式，定位于培养高素质应用型供热、供燃气专业技术人才。笔者基于OBE理念，以学生学习成果为导向，设计制定以下传热学课程目标[7]。

1.知识目标：掌握热传导、热对流、热辐射和传质等基本概念。在理解传热学的基本原理和公式的基础上，定量预测导热、对流换热和辐射换热量，能够对实际工程的换热问题建立相应的数学物理模型，做到定性预测换热的影响参数确定。

2.能力目标：了解国内国际前沿换热传质的热点、难点问题及该领域的最新进展。具备运用传热学基础知识和理论于实际的能力，具备设计校核换热器的能力，并能够进行相应的实践测试及结果分析。

3.素质目标：认识碳达峰、碳中和的低碳发展路径，树立可持续发展的生态文明理念。具有热爱专业、热爱家乡、热爱祖国的情感和无私奉献于祖国事业的家国情怀。

制定具体的课程目标：一是引导学生掌握工程基础知识和专业知识，能用于解决复杂传热传质工程问题；二是能够运用传热学知识，借助文献和工具等手段，对复杂传热传质工程问题进行建模与求解，并获得有效结论；三是能针对特定需求的换热设备等复杂工程问题进行分析，提出解决方案；四是在团队中分担任务，与团队成员合作共事，独立完成特定任务并分享成果，培养组织管理的能力；五是能认识到自主学习和终身学习的必要性，培养自主学习的能力。

（三）课程评价机制

将传热学课程的教学过程目标采用课堂教学、课后作业、案例设计、随堂测试、期末考试五种过程性评价方式进行评价，每一种评价方式的权重占比为20%。课程目标对应于评价方式的权重按毕业要求支撑度进行分配，在完成一次达成度评价后，就可以发现最低达成度所在的课程目标，进而调整教学策略、评价方式和考核权重，以便进行持续改进。具体权重见表1。其中，随堂测试和期末考试是可以進行定量化的评价方式，而课堂教学、课后作业和案例设计则需要将定性评价转为定量评价，采用标准的评分细则量表是行之有效的方案[7]。

二、传热学课程达成度分析

（一）课程达成度权重向量及计算

达成度权重指标的确定方法主要有德尔菲法、因子分析法、层次分析法（AHP）、CIPP评价模式、BP神经网络及模糊层次分析法[8]。其中，层次分析法将问题分解为若干个层次，然后对各影响要素进行相互比较，进而得到不同目标的权重，筛选出优化的方案。层次分析法是一种比较容易实施的层次权重分析方法，是基于现有各个考核项目的成绩，对课程达成度制定不同的权重向量，以衡量学生是否达到课程目标的要求[9]。根据层次分析法，确立传热学课程达成度与毕业要求支撑度的权重、章节教学内容与课程目标的权重。构建支撑度和权重向量的层次关系如图1所示。

传热学课程的内容共有11章，参考教材为中国建筑工业出版社朱彤主编的《传热学》。根据层次分析法，每一章节主要支撑某个课程目标，其具体权重值分配见表2。课程目标对应权重为H（0.3）、M（0.2）、L（0.1）三类。各章节权重向量为章节权重与课程目标的乘积之和，如第10章的权重向量数值=0.3*0.3+0.2*0.3+0.3*0.2+0.3*0.1+0.4*0.1=0.28。

在学期结束后，对所有选修该课程的学生进行达成度分析，具体计算式[10]：

[A=i=1nαi][?Xj]                          （1）

式中：[A]为课程目标评价值；[n]为课程教学目标数量；[αi]是第[i]个课程教学目标对应指标点权重；[Xj]是支撑课程达成第[i]个课程教学目标评价的平均值。

课程目标达成度[S]的计算式[9]：

[S=Aj][?Wj]                             （2）

式中：[Aj]为j课程目標评价值；[Wj]为j课程对应支撑毕业要求指标点权重。

（二）班级课程达成度

例如，2021级学生传热学课程成绩采用过程性考核方式，采用五种方式权重各占比20%进行评价，但需要说明三点：一是课堂教学成绩直接采用整个班级学生的平均值94.28；二是课后作业成绩采用整个班级学生的平均值89；三是案例设计中，设置了五项作业，分别隶属于课程的3、4、6、7、10章内容，其他设置为1，避免0的时候不能整除。

（三）学生个体达成度

班级中，每位学生都是学习个体，分析每位学生的课程目标达成度是很有必要的，图2为2021级学生个体对每一个课程目标达成度的分布情况。

如果以偏差10%的标准为集中程度的度量，可以发现，课程目标1、课程目标2和课程目标5的达成度散点相对较为集中，说明这部分学生对于课程目标的掌握程度比较接近，而课程目标3和课程目标4的达成度散点更为分散，存在负偏差，说明这部分学生没有达到课程目标的基本要求，存在较大的教学问题，需要对这部分课程目标的教学与考核进行适当的改进，进而提高该部分课程目标的达成度。课程目标3中，最高达成度值为0.882，有7位学生达到平均值正偏差10%以上，表现较为突出；27号学生达成度值最低，仅为0.585，距离平均值0.763相对偏差23.329%；有5位学生没有达到平均值负偏差10%的范围之内。课程目标4中，最高达成度值为0.927，有5位学生达到平均值正偏差10%以上，13号学生达成度值最低，仅为0.543，距离平均值0.802相对偏差高达32.294%；有4位学生没有达到平均值负偏差10%的范围之内，这表明在该课程目标下，这4位学生需重点关注。

（四）学生个体总达成度

为了反映每位学生的课程目标总达成度，将每位学生分别进行个体的综合比较，筛选出比较具有代表性的学生，筛选条件是某位学生某一个课程目标的最值及总达成度的最值（见图3）。其中，课程目标1最大达成度值是26号学生、最小值是27号学生，课程目标2最大达成度值是15号学生、最小值是21号学生，课程目标3最小达成度值是27号学生，课程目标4最小达成度值是13号学生，课程目标5最大达成度值是14号学生。学生个体总达成度的分布见图2的f所示，总达成度值最大的是14号学生，最小值是27号学生，课程达成度相差总和高达0.728。故而，选取最具有代表性的13号、14号、15号、21号、26号和27号共6位学生，画出具有代表性学生个体的五个课程目标达成度的雷达图，具体分配见图3所示。13号学生在五个课程目标中，课程目标4较为欠缺，说明该生在团队中分担任务、团队成员合作共事，分享成果方面需要不断提升。相比较而言，21号学生的团队能力较其他方面更为突出，14号和26号学生的各方面发展较为均衡。

三、传热学课程改进措施

课程目标达成度可以反映教学的效果，这就要求在完成课程目标达成度深度分析后，对教学过程、评价机制和权重分配进行科学合理的改进。

在五个课程目标中，课程目标3能够针对特定需求的换热设备等复杂工程问题进行分析，提出解决方案，其达成度最低，说明这部分学生在实际工程分析上存在欠缺。由此，可以增加学生的实习实践环节，师生共同前往企业进行交流学习，提升学生的专业工程应用能力，贴近现代企业活力及新兴科学技术。

还需重点关注学生个体中总达成度较低和某一课程目标达成度较低的学生。课堂上的教学虽然已经结束，但学生课后在学校的生活和学习还未结束，需要与学生开展交流，建立平等的伙伴关系，使学生在其他后续课程及终身学习中达成学习实效，树立良好的学习态度，不负韶华。同时，将课程目标达成度评价结果反馈给这部分学生的班主任、辅导员等，提醒其关注这部分学生后续的学习生活情况，并进行正确引导。

考核方式选择和权重合理分配直接影响课程目标达成度的情况。前期对选修该课程的学生展开学习风格倾向测试，提前了解每位学生的学习风格以及整个班级的学习倾向，便于对教学计划做出适当调整，进而用层次分析法划分章节、课程目标权重，并对考核方式的权重做出更为合理的分配，增加可量化的考核环节。

四、结语

以传热学课程为例，采用层次分析法，就不同课程目标分配对应章节权重向量，制定了章节目标达成度的权重分配表，建立章节与五种考核方式的权重分配表。对每位学生的个体课程目标达成度和总达成度做了统计分析，并给出了三点持续改进措施，提出的基于工程教育专业认证标准下传热学课程的达成度评价方式，对应用型本科教学自我评估与持续改进有一定的参考价值。

［ 参 考 文 献 ］

[1] 安勇，王文龙.激发工程教育专业认证“源动力”[J].中国高等教育，2023（11）：55-57.

[2] 赵悦，兰大为，马力通.基于工程教育理念的“化工设计基础”实践与理论深度融合式教学[J].化学教育（中英文），2022，43（20）：22-29.

[3] 张炜.美国工程本科教育的创新探索与实践：美国工程教育协会研究结果评介[J].高教探索，2022（4）：83-90.

[4] 李志义，朱泓，刘志军，等.用成果导向教育理念引导高等工程教育教学改革[J].高等工程教育研究，2014（2）：29-34.

[5] 魏维，唐聃，方睿.试论面向产出的课程目标达成情况评价机制[J].高等工程教育研究，2020（6）：188-193.

[6] 石宏岩，赵胜男，姜楠，等.“校企研”培养模式下专业基础课的教学探讨：以传热学为例[J].赤峰学院学报（自然科学版），2021，37（9）：104-107.

[7] 赵胜男，石宏岩，王春林，等.基于OBE理念的教学大纲设计实践：以能源与环境概论课程为例[J].赤峰学院学报（自然科学版），2022，38（6）：108-112.

[8] 张志雄，黄海东，殷志强，等.应用型大学专业课程评教指标体系的构建与实证研究[J].北部湾大学学报，2021，36（4）：18-25.

[9] 马振乾，吴桂义，康向涛，等.工程教育认证课程目标达成度评价标准研究：以贵州大学非煤矿床开采课程为例[J].高教学刊，2022，8（5）：71-74.

[10] 杨兆，李涵武，纪峻岭，等.专业认证体系下课程评价机制建立研究[J].大学教育，2020（12）：189-193.

［责任编辑：黄紧德］