工程教育专业认证背景下课程目标达成情况评价 — 以“自动化仪表与过程控制系统”课程为例论文

　　摘要：文章首先阐述了工程教育专业认证背景下自动化专业培养目标与毕业要求，然后以“自动化仪表与过程控制系统”课程为例，论述了工程教育专业认证背景下课程目标达成度评价方法，最后分析了数据统计与评价结果。

 

　　关键词：课程目标；达成情况；工程教育专业认证

 

　　高等教育是社会进步与发展的重要依靠，其中工程教育是我国高等教育的重要组成部分。2016年6月，我国正式加入《华盛顿协议》，开始在各大高校开展工程教育专业认证工作。《华盛顿协议》是国际上最具影响力的工程教育学位互认协议之一。工程教育专业认证是一种重要的工程教育质量保障制度，且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[1-4]。因此，开展工程教育专业认证工作，对提高我国工程教育质量和国际竞争力，使工程教育适应行业和社会的高速发展具有重要意义。

 

　　工程教育专业认证是一种以培养目标和毕业要求为导向的合格性评价，其核心理念包括以“学生为中心”[5]、以“产出为导向”和“持续改进”。合理的质量评价体系在工程教育专业认证中十分重要。课程是本科教育阶段的核心环节，其开展质量将直接影响人才的培养质量。在工程教育专业认证理念下，课程质量主要根据课程目标是否达成进行衡量，课程目标达成度评价结果是对毕业要求达成情况进行分析的基础[6]。因此，合理分析和评价课程目标达成度，对提升高等教育教学质量具有十分重要的意义。

 

　　当前，我国正步入“工业4.0”时代，传统工业与互联网技术深度融合。自动化专业是一个多学科交叉融合专业，涉及控制技术、电子技术、计算机技术等知识，在机械、化工、航空航天、国防军工等领域都有广泛应用。作为高校开设的重要工科专业之一，自动化专业应当积极顺应国家发展变化[7]。自动化专业课程教学既需要培养学生的工程应用能力，也需要提高学生的综合素质。过程控制是自动化专业重要的教学研究方向，需要做到理论与实践相结合[8-9]。以过程控制为主要内容的课程将检测技术与仪表、控制理论、计算机技术等相结合，对培养专业理论知识和工程实践能力兼备的自动化领域专业人才具有重要作用[10]。“自动化仪表与过程控制系统”是西安工业大学(以下简称“我校”)自动化专业开设的一门重要专业课程，该课程系统地阐明了常用生产过程测控仪表和控制系统基本原理及应用方法，同时介绍了过程控制系统设计方法和工程整定基础知识。基于此，本文将以“自动化仪表与过程控制系统”课程为例，对工程教育专业认证背景下课程目标达成度评价进行探讨。

 

 

　　我校自动化专业致力于培养基础理论扎实、工程实践能力突出、创新意识良好的工程应用型人才。为了实现这一目标，根据我国工程教育专业认证要求，明确自动化专业培养目标如下：面向区域经济和国防工业，培养能够在工业自动化、过程控制等相关领域从事科学研究、产品研发、工程设计、系统运行维护与管理等工作，解决自动化领域复杂工程问题的工程应用型技术人才。

 

　　自动化专业学生毕业5年后，应在人文素养、专业知识及应用能力、团队沟通和持续发展四个方面达到一定要求，具体如下。第一，具备良好的职业道德、人文素养、职业素养，具有服务社会的能力。第二，能够独立分析、判断、解决与专业领域相关的复杂工程问题，能够在工业自动化、过程控制等相关领域胜任科学研究、产品研发、工程设计、系统运行维护与管理等工作，能够在工程项目实践中综合考虑经济、法律、环境与可持续性发展等因素。第三，具有良好的团队意识和协作精神，且能够与国内外同行、专业客户等进行有效沟通和交流。第四，具有终身学习意识，适应职业发展的要求，具备相关工程岗位的任职资格或能力。

 

　　为了明确学生和教师的责任与要求，促进自动化专业持续改进，根据工程教育专业认证工作要求，我校自动化专业制定了毕业要求达成情况评价机制，并基于这一机制每年对学生毕业要求达成情况进行评估与分析，再根据评估结果指导培养方案的修订。具体来说，毕业要求达成情况评价主要包括以下内容：确定毕业要求；将毕业要求分解为若干个指标点；设置合理的课程支撑毕业要求指标点，并开展教学活动；对课程的考核结果进行评估与分析，完成课程目标达成度评价；根据课程目标达成度评价结果，完成毕业要求达成情况评价；根据毕业要求达成情况评价结果，促进自动化专业教育持续改进。

 

　　毕业要求是自动化专业学生在毕业时应掌握的知识、具备的技能和综合素质的具体表述，也是毕业生能够达到培养目标的有效支撑。我校自动化专业根据工程教育专业认证需要和专业自身特点，将毕业要求分为12条，涵盖了对毕业生的数学与自然科学、工程专业基础及专业知识、工程实践能力、人文与职业素养、团队沟通与合作及终身学习持续发展的要求。具体来说，毕业要求内容如下。毕业要求1：能够将数学、自然科学、相关工程基础和专业知识用于解决复杂自动化工程问题(工程知识)；毕业要求2：能够应用数学、自然科学和自动化科学的基本原理，识别、表达并通过文献研究分析复杂自动化工程问题，以获得有效结论(问题分析)；毕业要求3：能够设计针对复杂自动化工程问题的解决方案，设计满足特定需求的系统和部件，并能够在设计环节中体现创新意识，考虑社会、健康、安全、法律、文化及环境等因素(设计/开发解决方案)；毕业要求4：能够基于科学原理并采用科学方法对复杂自动化工程问题进行研究，包括设计实验、分析与解释数据、通过信息综合得到合理有效的结论(研究)；毕业要求5：能够针对复杂自动化工程问题，开发、选择与使用恰当的技术、资源、现代工程工具和信息技术工具，对复杂自动化工程问题进行分析、建模与仿真，并理解其适用范围(使用现代工具)；毕业要求6：能够基于自动化相关工程背景知识进行合理分析，评价自动化工程实践和复杂工程问题解决方案对社会、健康、安全、法律及文化的影响，并理解应承担的责任(工程与社会)；毕业要求7：能够理解和评价针对复杂自动化工程问题的工程实践对环境、社会可持续发展的影响(环境和可持续发展)；毕业要求8：具有人文社会科学素养和社会责任感，能够在自动化工程实践中理解并遵守工程职业道德和规范，履行责任(职业规范)；毕业要求9：能够在多学科背景下的团队中承担个体、团队成员及负责人的角色(个人和团队)；毕业要求10：能够就复杂自动化工程问题与业界同行及社会公众进行有效沟通和交流，包括撰写报告和设计文稿、陈述发言、清晰表达或回应指令，并具备一定的国际视野，能够在跨文化背景下进行沟通和交流(沟通)；毕业要求11：理解并掌握自动化领域所需的工程管理原理与经济决策方法，并能在多学科环境中应用(项目管理)；毕业要求12：具有自主学习和终身学习的意识，有不断学习和适应发展的能力(终身学习)。根据工程教育专业认证要求，自动化专业将12条毕业要求进一步分解为32个毕业要求指标点，如此能够更明确地表述学生毕业时应当具备的能力和素质。

 

 

　　课程目标达成度评价是毕业要求达成情况评价最重要的组成部分，是一种基于学习成果的定量评价方法。在以“产出为导向”的教育理念下，需要确定毕业要求并将其分解为若干指标点，然后设置相应课程支撑毕业要求指标点，进而开展教学活动。同时，课程大纲也需设置明确的课程目标，以支撑相关的毕业要求指标点。

 

　　作为我校自动化专业开设的一门专业课程，“自动化仪表与过程控制系统”课程系统地阐明了常用生产过程测控仪表和控制系统基本原理及应用方法，且介绍了过程控制系统设计方法和工程整定基础知识。通过该课程的学习，学生能够掌握生产过程控制的基础知识及基本应用技术，并能够通过所学知识对生产过程的工艺要求进行分析和研究，设计出符合生产要求的控制系统。

 

　　“自动化仪表与过程控制系统”主要对应自动化专业毕业要求指标点中的7条指标点。为了满足毕业要求指标点需要，本课程共设置了9个课程目标，具体如下。课程目标1：能够运用所学的各种类型自动化仪表基础知识，根据生产工艺要求对仪表进行正确选型；课程目标2：能够依据生产过程测试数据正确建立对象的数学模型；课程目标3：能够分析控制系统各环节特性，并能用控制系统性能指标对过程控制系统特性作出评价；课程目标4：能够对过程控制系统整体结构特性和控制规律等进行分析与验证；课程目标5：能够运用简单或复杂控制系统设计方法，解决工业生产中控制系统的方案设计及调试问题；课程目标6：能够对过程控制系统设计多种控制方案，并综合考虑各方面因素对方案进行对比，确定最终控制方案；课程目标7：能够针对给定的需求及信息，选择和设计满足要求的部件及控制系统；课程目标8：能够根据具体控制对象，通过分析其特征信息，设计合理的实验方案；课程目标9：能够针对具体问题，运用数学、物理及计算机等相关知识与技术对实验结果进行分析、评判与总结。该课程目标与毕业要求指标点的支撑关系如表1所示。

 

　　通过表1可以看出，课程目标1和课程目标3对应毕业要求指标点1.4，权重分别为0.3和0.7，课程目标4和课程目标5对应毕业要求指标点3.1，权重分别为0.3和0.7，其余课程目标分别对应一个毕业要求指标点。

 

　　如果课程考核内容包括考核内容1、考核内容2和考核内容3三部分，则课程目标i的达成度计算公式为：

　　
 

　　其中，Ai1、Ai2和Ai3分别为3项考核内容与该课程目标对应的总分，Bi1、Bi2和Bi3分别为3项考核内容与该课程目标对应的学生平均得分，α1、α2和α3分别为3项考核内容占总评成绩的权重系数，α1+α2+α3=1。

 

　　若试题成绩、平时成绩、实验成绩等评价依据占总成绩的比例出现变化，上述公式中各个分项前面的系数也应做出相应的调整。

 

　　对于未设考核环节的课程目标，则需要对式(1)进行变换。若某个课程目标没有考核内容3，则达成度计算公式为：

 

　

 

　　根据课程目标达成情况评价值，第j个毕业要求指标点的达成度计算公式为：

 

　

 

　　其中，n为该毕业要求指标点对应的课程目标数量，βk为权重系数。

 

 

　　本文以我校自动化专业2018—2019学年第二学期开设的“自动化仪表与过程控制系统”课程的考核结果为例，对该门课程的课程目标达成情况进行分析。评价的班级数量为3个，学生总人数为70人。该课程考核由平时成绩、实验成绩和期末考试成绩三部分构成。课程考核与课程目标之间的对应关系如表2所示。

 

　　试卷题型分为填空题、选择题、简答题和计算分析题四种类型。将试卷题型设置为多种类型，能够合理考核学生对不同难度课程知识点的掌握情况。课题目标与试题对应关系如表3所示。通过表3可以看出，每个课程目标都包括若干相关的试题。根据课程目标和对应知识点的不同，每个课程目标对应的题型和数量各不相同。

 

　　根据学生试卷中不同试题的得分情况，可得到各个课程目标试题对应的学生平均得分占总分数的百分比，如表4所示。通过表4可以看出，课程目标8对应的试题得分占比最高，课程目标2、课程目标5和课程目标6对应的试题得分占比较低。

 

　　根据平时成绩、实验成绩和考试成绩，得到课程目标与毕业要求达成情况，如表5所示。通过表5可以看出，课程目标2和课程目标6的达成情况较差，课程目标8的达成情况较好；毕业要求指标点2.2和毕业要求指标点2.3的达成情况较差，毕业要求指标点4.2的达成情况较好。由此可知，学生在系统建模和控制方案设计方面的学习效果较差。为了提高教学效果，教师可对这些方面涉及的教学环节进行改进，加强理论讲解与分析，并增加课堂测验。

 

　　四、结语

 

　　针对工程教育专业认证中的课程目标达成情况评价，本文依据我校自动化专业认证工作，首先介绍了自动化专业培养目标和毕业要求，然后以“自动化仪表与过程控制系统”课程为例，对基于“产出为导向”教育理念的课程目标达成评价方法进行了实践，并对结果进行了分析。课程目标和毕业要求达成情况评价有助于教师更清晰地了解学生学习中存在的问题，并确定合适的解决方法。基于此，为了更好地提升学生学习效果，在达成情况评价体系方面，教师还需要进一步改进，具体可加入学生调查问卷、课堂测验等环节。

 

　　参考文献：

 

　　[1]董洁,李擎,彭开香,等.工程教育专业认证中课程目标达成评价方法研究:以北京科技大学自动化专业“过程控制”课程为例[J].高等理科教育,2019(4):121-125.

 

　　[2]戴先中.工程师:工程教育专业认证标准中的“培养目标”[J].中国大学教学,2021(12):28-34.

 

　　[3]谷陈,陈鹤鸣.工程教育专业认证中的教师职责探究[J].高等工程教育研究,2020(3):104-108.

 

　　[4]李慧,廖飞.工程教育专业认证背景下高校教育质量的提升策略[J].西部素质教育,2020,6(12):146-147.

 

　　[5]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):29-34,70.

 

　　[6]谢敏,陈乐,许素安,等.基于学习成果的达成度在“过程控制”课程评价中的实践[J].教育教学论坛,2019(34):139-140.

 

　　[7]粪晓峰,王玉茹.“过程控制”课程教学的优化策略[J].教育教学论坛,2020(24):251-252.

 

　　[8]宋文蕾.新工科背景下过程控制课程体系的改革与探索[J].当代教育实践与教学研究,2020(6):175-176.

 

　　[9]胡斌,舒秀兰,叶伟慧.过程控制技术实验课程教学改革[J].高师理科学刊,2021,41(7):79-83.

 

　　[10]刘涛,张继妍,薄翠梅,等.面向国际工程教育认证的过程控制工程课程教改探索[J].高教学刊,2022,8(1):119-122,127.