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摘要：文章以数据科学与大数据技术专业“Java 程序设计”课程为例，首先阐述了工程教育认证背景下 课程体系架构，然后论述了基于 OBE-CDIO 理念的毕业要求达成度体系构建，包括制定毕业要求，划分 指标点;建设支撑毕业要求的课程体系;设计课程达成度评价方法;计算毕业要求达成度;持续改进 。
关键词：OBE-CDIO 理念,毕业要求达成度体系,数据科学与大数据技术专业,“Java 程序设计”课程
随着国家教育改革的深化，各高校对人才培养的 目标要求越来越高，且传统的教学模式已经无法激发 学生的兴趣和满足企事业单位对人才的要求 。 因此， 各高校特别是理工科院校应更加深入地对接新工科 理念， 积极探索更多合适的教学模式和教学改革方 案，以培养学生的学习能力、知识应用能力和综合技 能，提高人才培养质量[1-2]。
近几年， 新型冠状病毒感染不断蔓延和持续，使 得课堂教学活动受到了前所未有的冲击 。如何更好 地、保质保量地实施和开展教育教学活动成为摆在大 多数高校教师面前的首要任务 。 目前，大多数高校教 师都采用学习通、钉钉课堂、腾讯会议等多媒体方式 开展课堂教学活动 。与此同时，如何保证课堂教学效 果和提升教学质量也是授课教师需要考虑的重要问 题 。为此，高校教师开展了各式各样的教学模式改 革探索，其中效果比较明显的是基于 OBE(Outcomes- Based Education) -CDIO(Conceive、Design、Implement、 Operate) 理念的课堂教学改革 。OBE 理念又称成果导 向教育理念，其三大核心包括以学生为中心、产出导 向教育、质量持续改进 。OBE 理念提出要明确学生应 具备的知识体系和毕业要求，继而反向确定专业课程 体系设置及教学安排[3]。CDIO 工程教育理念是麻省理 工学院等名校在工程教育改革方面的最新研究成果。 CDIO 旨在为学生提供一种强调工程基础的， 且建立 在真实世界中的产品和系统的构思(Conceive) 、设计 (Design) 、实现(Implement) 和运行(Operate) 基础上的 工程教育，它提供了系统的标准和条款，将工程认证 教育下的毕业生能力归类为四个方面，具体包括具备相关工程所需的专业基础知识、个人能力及素质、人 际团队能力和工程系统能力。它为整个工程教育模式 的实施和检验提供了具体的、可测量的和可操作的指 南[4] 。基于 OBE-CDIO 理念的新型工程教育思维和模 式，既注重成果导向，又关注师生在工程过程中从构 思到执行的全生命周期的管控，可全方位、多角度地 保障工程教育体系的实施， 进而适应社会对于应用 型、复合型人才的要求，由此建立重结果、重创新和重 实践的工程教育全新模式。
基于 OBE-CDIO 理念，高校教师进行了一系列针 对教学模式的改革探索 。兰添才等人[5] 融合传统的线 下教学与线上教学方式，开展了教学理念、模式和方 法的改革，将教师的教与学生的学融为一体，以激发 学生的学习兴趣，并有效地提升教学质量。刘洋等人[6] 结合 CDIO-OBE 理念进行课程实践，既有助于学生熟 练掌握和运用课程内容，也能有效消除单一的教学方 式引起学生厌学心理的风险 。陈燕等人[7]在培养目标 不明确，理论与实践不能很好结合，且脱离企业需求 的情况下，提出了面向新工科建设，将 CDIO 工程教育 模式本地化，并最终能指导具体实践的教学模式 。闫 婷[8]基于 CDIO 新工科模式对“软件测试技术”课程进 行了教学改革，设置了培养学生成为测试工程师的目 标，注重让学生参与真正的软件测试，将所学课程知 识运用于解决实际工程问题的过程，切实提高了教育 教学质量。张欣婷[9]从新工科建设角度出发，针对高校 理工科专业课实践教学存在的问题，引入 OBE-CDIO 理念，对课程体系、教师团队建设、校企深入合作、实 践教材开发等方面进行改革探索，提出了高校理工科专业课实践教学改革策略。
本文基于 OBE-CDIO 工程教育理念，以太原工业 学院(以下简称“我院”)数据科学与大数据技术专业 “Java 程序设计”课程为例，探索构建毕业要求评价体 系，并设计毕业要求达成度计算方法，以期为工科专 业开展新工科工程教育认证提供一些参考。
一、工程教育认证背景下课程体系架构
工程教育认证的重要任务之一是对教育质量进 行评价，而工程类学生的毕业要求达成情况是衡量教 育质量的关键要素 。此外，毕业要求达成情况也是促 进教育教学体系改革、推动师资队伍优化建设及完善 教学条件的有效手段[10] 。毕业要求达成度分析方法如 下：首先分课程计算课程目标达成度，然后综合计算 毕业要求达成度，以得到本专业学生的毕业要求达成 情况 。毕业要求达成度情况分析是一个长期性、持续 性的数据积累和评价的过程， 要通过数据的整理、分 类、对比、分析，对本专业学生的毕业要求达成与否情 况进行全面、系统的判断，从而为专业建设和教学改 革提供重要的参考依据。
我院数据科学与大数据技术专业旨在培养适应 我国社会主义现代化建设需要，德、智、体、美、劳全面 发展，具有基本的科学文化素养、良好的数学基础和 优秀的大数据意识及素质，掌握大数据技术的基本知 识、基本理论和基本技能，具备综合的专业素养和创 新素质，以及良好的敬业态度、职业道德与创新创业 精神，接受过科学研究的初步训练，能熟练运用大数 据核心技术，并能够在数据科学和大数据等相关行业 从事大数据的处理、分析预测和算法研究工作的应用 型人才 。毕业五年后，学生要能胜任机器学习等算法 某一方向的资深算法工程师岗位。开设的课程主要包 括：运筹学、离散数学、Python 程序设计、Hadoop 大数 据技术、数据导入与预处理应用、应用回归分析、机器 学习和 JAVA 程序设计等计算机相关课程。
教学团队开展了以 OBE -CDIO 理念为导向的 “Java 程序设计”课程教学，即以实现学生的学习成果 为 目标，根据人才培养方案和毕业要求，促使学生具 备简单算法的分析与设计能力，以及 Java 等语言编程 能力，并进一步培养学生具备软件程序员、软件测试 员等岗位要求相关从业人员具备的各项能力。教学团 队对数据科学与大数据技术专业所有课程进行了工 程教育认证下的分解， 以确保培养方案的可行性，并 针对没有达到达成度标准的课程，提出教育教学改进措施。
二、基于 OBE-CDIO 理念的毕业要求达成度体系 构建
工程教育认证的核心任务是毕业要求的标准制 定及执行 。毕业要求是需要专业设置系部、专业教师 团队通过系统调研、考察，共同制定形成的合理的标 准评价体系， 能够为本专业教育提供量化的考核机 制，有助于持续优化、改进专业教育，能够为反映学 生学习成果及实际产出提供充足的理论依据[11]。遵循 课程达成度的设置思路，基于 OBE-CDIO 教学理念， 毕业要求达成度模型如图 1 所示。
(一)制定毕业要求，划分指标点
我国发布的 2017 版的《工程教育认证标准》将毕 业要求的特性描述为“明确、公开、可衡量”，且毕业 要求评价体系的设置需体现培养目标， 完全覆盖认 证标准中的 12 条通用标准。2020 版的《工程教育认证 标准》将这种描述扩充为“明确、公开、可衡量、支撑、 覆盖”， 这为更好地开展专业认证工作提供了理论依 据[12]。同时，一个毕业要求又细分为若干个毕业要求分 项指标， 即依据布鲁姆教育目标分解法， 以知识、素 质、能力三个原则为指导，层层递进，最终形成专业人 才培养的梯队式逻辑关系 。工程教育毕业要求的 12 条通用标准包括工程知识;问题分析;设计/开发解决 方案;研究;使用现代工具;工程与社会;环境和可持 续发展;职业规范;个人和团队;沟通;项目管理;终身 学习[13] 。我院数据科学与大数据技术专业培养目标如 表 1 所示。我院数据科学与大数据技术专业毕业要求 与培养目标的支撑关系如表 2 所示。
(二)建设支撑毕业要求的课程体系
基于 OBE-CDIO 理念，课程体系是支撑毕业要求 的重要部分，影响着培养目标的达成度 。因此，应将毕 业要求每个指标点逐个分解，并将课程与指标点及培 养目标对应关联， 如 1 个毕业要求对应 2~4 个指标 点，3~5 门课程要支撑 1 条指标点，进而计算每个对应 指标点的达成度，然后对其贡献度进行分析并赋予权 重值 。教师要根据课程大纲确定若干课程目标，与培 养目标进行关联，设置所需要的教学环节，并根据教 学环节确定评价要素和支撑权重[14] 。在毕业要求与课 程体系设计的过程中，应当合理地统筹规划，定位课 程体系与毕业要求指标点的对应关系，将授课课程内 容与毕业要求进行适配，通过课程体系的完整化及体 系化设置，保证培养目标和课程目标的全覆盖。
教学团队以“Java 程序设计”课程教学为例，开展 课程目标与指标点的对应分解。首先，根据布鲁姆认知 目标分类理论，以高层次的“分析、评价、创造”原则确 定课程目标 。其次，基于目标管理 SMART 原则(具体 性、可衡量性、可实现性、相关性、时限性原则)，对课程体系的目标使用可量化、可观察的行为动词进行描 述[15] 。笔者以《高等学校数据科学与大数据技术专业的 核心课程教学实施方案》为指导，确定了“Java 程序设 计”课程在数据科学与大数据技术专业毕业要求中对应 的 4 个一级指标及其对应的 4 个二级指标， 其毕业要 求、毕业要求二级指标点与课程目标的对应情况如表 3 所示。
(三)设计课程达成度评价方法
课程达成评价是毕业要求达成的基础支撑， 是衡 量人才培养目标是否达成的重要依据。首先，数据科学 与大数据技术专业要结合经济社会发展需求， 根据人 才培养目标制定人才培养方案。其次，教师要依据人才 培养方案制定所授课程的教学大纲，确定教学目标、考 核内容和考核方法， 并进一步对所承担课程进行目标 达成度评价 。课程目标达成度的考查方式主要由期末 考试成绩、平时成绩和实验成绩构成。教学团队将“Java 程序设计”课程的期末考试成绩、平时成绩和实验成绩 满分均设为 100 分，其权重分别设为 0.7、0.1 和 0.2.课 程目标、考查方式与权重的对应如表 4 所示。
(四)计算毕业要求达成度
课程采用多元考核方式，其评价标准、内容及权值应在教学大纲中明确给出。笔者根据各个考核方式 的分值和所占权重计算相应课程的课程目标达成度， 进而根据达成度标准，判断课程目标达成情况。
工程教育认证下的教学效果评价是通过判断课 程目标达成度来实施的。教学团队以数据科学与大数 据技术专业的一个班级作为研究对象，研究“Java 程 序设计”课程各目标达成度情况，课程各目标达成情 况如表 5 所示。
教学质量是对教育水平高低和效果优劣的评 价，主要体现在培养的学生的质量和素质上，而保证 教学质量的前提是教育目标和专业培养目标的设定 具有合理性、前瞻性、科学性 。因此要提高教学质量， 教学的持续改进是必须的 。故笔者通过“Java 程序设 计”课程各目标达成情况，评价教学质量，并制定持 续改进措施 。笔者把课程目标的达成评价阈值设为 0.7.即 目标达成度高于 0.7 则为目标达成，反之则为目标未达成 。发现课程目标 1、目标 2、目标 3、目标 4 均已经达成 。课程目标 1 的达成度为 0.72.表明本班 学生基础理论知识掌握一般， 后期可以适当增加对 课程内容知识点的讲解及适当降低考试难度， 从而 提高学生成绩 。课程目标 2 的达成度为 0.78.且该部 分期末考试题对应第四部分编程题， 表明本班学生 在算法设计方面表现较好， 日后教师应该加强对学 生构思能力、逻辑思维能力和分析问题能力的培养，并进一步培养学生解决问题的能力 。课程目标 3、目 标 4 的达成度分别为 0.90 和 0.91. 表明该班学生在 使用现代工具和个人与团队方面表现优异， 说明学 生能够姻熟掌握开发环境与工具的使用方法， 同时 具备良好的团队协作、人际交往能力，能与团队成员 进行高效的交流。
针对我院数据科学与大数据技术专业学生，要在 得到各门课程目标达成度的基础上，进行相应的毕业 要求指标点的计算， 即根据课程目标对应的权重，最 终累加计算出毕业要求指标点的达成度;在得到毕业 要求指标点达成度的基础上， 要根据其对应的权重， 汇总到相关毕业要求上，得出某一项的毕业要求达成 度， 由此可得出毕业要求的 12 项具体指标的达成情 况 。最后根据本专业设置的达成度评价闽值，做出毕 业要求是否达成的评判。
毕业要求可分解为不同的毕业要求指标点，且指 标点应与课程体系进行矩阵关联，其中，每个课程目 标对毕业要求指标点的支撑权重不尽相同，但每个毕 业要求指标点下支撑它的所有课程目标的权重累加 和为 1; 每个毕业要求指标点对总的毕业要求的支撑 权重也不尽相同，但每个毕业要求下支撑它的所有毕 业要求指标点的权重累加和也为 1 。根据国际标准的 达成度评价标准，每项毕业要求的达成度大于达成度 评价标准 0.70.则该项达成。对于未达成的毕业要求， 需要分析原因，并给出持续改进意见。
(五)持续改进
课程教学质量的持续改进是一 个闭环系统，具 体可通过课程教学设计、教学活动组织、教学效果反 思获取和反馈质量信息， 并根据教学目标的达成度 进一步修正教学设计 。笔者通过分析相关数据发现， 毕业要求 1 下的某些指标点的达成度低于 0.7.这就 需要给出持续改进的方案 。比如，分析发现数据科学 与大数据技术专业的学生在运用计算机基础和专业 知识剖析和描绘复杂工程问题的内在联系 、互相影 响及模型推导过程中存在不足， 这就需要对支撑指 标点对应的课程(“数据结构”“离散数学”“概率论 与数理统计”)进行持续改进 。教学团队给出的持续 改进方案是提高学生对数学相关知识点的学习兴 趣，增强对数学知识点的掌握程度及运用能力，加强 数学知识在编程和算法中的实践应用， 以及通过开 设企业应用项目实践和数学建模课程设计等实践课 程加强实践训练。
三、结语
本文通过构建以 OBE-CDIO 理念为导向的教学 毕业要求达成度体系，明确了专业的培养目标及毕业 要求，构建了毕业要求与培养目标、课程体系与毕业 要求之间的关系矩阵等。教学团队以“Java 程序设计” 课程为例，根据教学大纲中设计的课程目标与考核方 式的对应关系，分别计算每位学生，以及班级整体的 分课程目标达成度，进而计算出毕业要求达成度 。进 一步，根据每门课程的目标达成度情况进行深度数据 分析， 且专业教师团队要针对问题进行专项探讨，提 出合理、科学、精准的反馈意见及改进措施，从而持续 优化教学质量。本文的研究结论对于高校计算机类专 业的应用型、复合型高级人才的培养和毕业要求的设 计有较好的参考价值。
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