地方型高校工程教育課程改革探索及評價體系研究

孫秀桂，李 霞

（大理學院工程學院，云南大理 671003）

地方型高校工程教育課程改革探索及評價體系研究

孫秀桂，李 霞

（大理學院工程學院，云南大理 671003）

通過分析工程教育研究的內容，結合地方型高校的特點，從工程教育中專業與倫理責任教育的培養思想出發，對工程類大學生教育培養改革方法進行探討。提出基于工程設計思想課程設置應考慮的基本因素及課程設計過程中采用三步模式教學法，同時對于工程倫理教育的必要性進行分析，探索適合我校工程倫理教育的方法；并探索適合該工程教育方法的先進評價體系，利用模糊綜合評價方法設計評價系統，經應用證實該方法的有效性和可行性。

課程改革；工程設計；三步模式法；工程倫理教育；模糊綜合評價

自20世紀80年代美麻省理工學院提出“回歸工程實踐”的工程教育改革理念以來，各國都在研究工程教育中的問題與對策。然而在科研型高校工程類教職人員中，其20%的工作時間都用于教學；而在應用型學院中教師花在教學上的時間大于80%。因此，他們用在工程教育發展的理論與實踐的研究與探索上的時間極少〔1〕。但是隨著世界人口增加，資源與環境的矛盾及壓力的逐日增加，工程與科學技術所涉及的范疇越來越廣，遭遇到的問題越來越多，這些問題的存在對于傳統的工科類教育方法提出了更新、更高的要求，因此，對工程教育的研究是不可忽視的。工程教育研究不同于傳統教育研究之處在于，重點是學生對工程內容和實踐的理解，而非傳統教育意義上的教育理論或方法的學習。工程教育研究內容一般被界定為研究評估方法、開發新型課程教學方案、評價和提高工程教育所開發的技術手段及研究學生如何進行工程學習。

本文針對現代工程的要求與工程教育研究的內容，主要研究在地方型高校中，工程類學生的培養標準和基于工程設計思想如何進行課程改革，同時應用模糊方法設計工程教育的評價體系。主要通過分析工程教育的目標要求，研究針對地方型高校的特點、課程設置的因素及教學方法，通過課程學習培養學生工程設計的理解和能力，為工程類學科的建設提供資料。以模糊數學為基礎，利用模糊評判的方法，設計了適合于工程教育改革，能夠客觀的評價其教學效果的評價體系。

1 地方型高校工程教育方法研究

在經濟發展尤其是全球經濟一體化環境下，現代工程向著大型化、集成化和智能化發展，更是對工程人員提出了要具備綜合性和創新能力的高質量要求，同時也對工程教育提出了更高的要求〔2〕。

美國是工程教育研究的主要推動力〔1〕。美國工程與技術鑒定委員會（ABET）的教育質量鑒定體系對工程教育提出了3.f的標準，即專業和倫理責任教育（2000年）。而美國在“2020工程師”計劃提出的新世紀工程愿景和行動綱領中認為工程師的關鍵特征中也包含了倫理道德素質〔3〕。針對此工程教育的培養思想，工程教育中的課程設置與教學方法成為重要的研究問題之一。

1.1 專業教育及課程設計工程設計是工程教育中專業教育責任的核心，同時也是工程課程設置的根本。工程設計是利用基礎科學、數學、工程科學的知識和方法，有目的地研究使資源最優化地滿足設計目標、創造工程產品構思和計劃的系統決策過程?；诠こ淘O計思想的課程應包括以下特點：發展學生的創造力，提出開放式問題，發展和使用現代設計理論的方法，問題的表達方式規范，備案設計，可行性設計，詳細系統描述等，另外還要考慮現實的制約因素，如經濟因素、安全性、可靠性、倫理學及社會的影響等。

基于以上工程設計的思想，結合我校地方型高校的特點及我校教育方針，培養工程實踐性較強的學生是我們的主要任務，又考慮到在“2020工程師愿景”中工程師具有終身學習能力的要求，在課程設置中我們考慮的最基本因素為：①怎樣進行課程的調整以適應學生需要；②采用的教學方法能夠激發學生更主動學習的課堂環境和活動；③如何教會學生“會學習”使學生能夠畢業后繼續完善自己。針對此基本要素要求，我校開設了多樣化的基礎課程和專業課程，并在專業課程中新開設了方向性課程以滿足專業發展與學生興趣的需求。如增設《社交禮儀》、《國際商法—案例與分析》等課程，同時鼓勵大一、大二的學生參與工程類問題討論研究以培養學生興趣。在選課環節中更重視以學生興趣為導向。選課時，教師根據學生的特點及興趣進行引導，如所選課程需要的基礎，了解學生學習基礎課程時的感覺，介紹課程設置的目的，結合學生想學到什么及在課程中能學到什么等問題進行指導，這樣既有利于學生學習的積極性與自主性又為建立良好的課堂環境打下基礎。由于設計提出并解決實際的工程實踐問題也是工程教育課程改革中的重要組成部分，因此鼓勵老師在課程教學中進行實際問題的研究與探討，以增加學生解決實際問題的能力。如在單片機、PLC等課程設計中，教師根據地震等自然災害后的救援需求，設計自動搜尋的電子小車或機器人；利用工程實踐中的新技術指導學生解決實際問題，如利用虛擬儀器技術實現步進電機的控制〔4〕，該教學過程既激發學生的學習興趣又培養學生的工程設計經驗。

在課程教學改革中，為達到課程設置的基本因素的要求，采用“洞察力—反應力—表達力”三步模式法進行教學，該教學法能同時培養學生的工程設計素養。①洞察力：根據講解內容學生收集可用資料，通過資料整合鍛煉學習、吸收知識的能力；②反應力：在吸收的新知識的基礎上，結合已有的知識經驗產生新的思想，鍛煉創新能力；③表達力：能夠將洞察和學習的新想法正確、詳實的進行描述，鍛煉學生的表達能力。如在電學類實驗課程教學中，第一步：學生根據布置的實驗課題，分析實驗課題任務和實驗要達到的目標，利用所有資源來吸收知識并對收集知識進行觀察，建立想法。第二步：要求學生在收集學習資源與數據的基礎上，結合已有的實驗知識，進行實驗設計，討論分析現有的實驗方法或提出創新性想法，分析實驗可能的解決方案，并分析實驗可能的結果。第三步：在前期工作的基礎上，按照實驗方案進行實驗，記錄實驗數據，分析實驗結果并與預期結果相比較，撰寫實驗報告書。要求在實驗報告書中，完整詳實的寫出實驗設計的依據及方法，實驗的分析數據的方法及過程，善于在數據中發現存在的問題。

通過三步模式教學法訓練學生的洞察力、反應能力和表達能力。通過教育環節中的學習與訓練，鍛煉學生對知識的吸收能力，并通過對新知識的認識建立知識聯結，形成知識網絡，達到教會學生“會學習”的目的。通過改革實踐教學，培養學生將知識與實踐相結合，并將在實踐中得到的資料和數據通過分析得到的新結論表達出來，深入了解知識的基本原理和實踐應用，培養學生掌握基本工程設計方法。

1.2 工程倫理教育改革淺析工程倫理教育是一個復雜的研究領域，其復雜性在于主題動態性和學生流動性，并具有明顯的時代特征。確定工程倫理教什么和如何教是一個復雜的問題。本文對此問題只進行了初步的探討。

對于工程倫理教育首先要解決什么是工程倫理道德，道德通常是指行為的標準，是人們共同生活及其行為的準則與規范。而隨著科學技術在社會中作用及環境保護壓力的增大，工程師在社會生產中的角色也在改變，如何致力于“潔凈技術”，發展更少傷害、更有效能，更為環境多接受的技術系統，成為工程師在設計與管理上的方向，更強調工程師的責任感及道德行為。1987年世界環境發展委員會提出的可持續發展需求也要求工程設計與決策中要結合非技術問題如溝通、團隊合作、設計技能等〔5〕。而在葡萄牙和澳大利亞西部地區對年輕的工程師的工程實踐時間的調查顯示工程師一天中大部分的時間都在與他人互動〔6〕。

近年來，學術界和工程領域不斷滋生的腐敗現象如偽造工程資料、偷工減料、商品質量曝光事件及最近的黃金大米事件，都折射出高等教育中存在的問題與不足即工程倫理道德缺失。同時科學技術所引發的環境、健康等一系列的社會問題也顯示了在理工科專業中進行工程倫理教育的必要性與緊迫性。而我們現在大多數工程課程的重點在于技術和設計的基礎理論教育，通過實驗提供一定的專業技能培訓。但對于溝通技能和管理能力以及用倫理道德的視角和原則來衡量工程性質，在課程及教學過程中涉及較少。同時這也是工程倫理教育的重點問題。

針對工程倫理教育的重要性與迫切性，結合地方型院校的特點與教學宗旨，我校進行了一系列的改革。首先，在課程設置上，將工程倫理教育融入思想政治教育中，突出公民道德教育，通過德育教育把學生培養成有責任感的公民。其次，通過設置通識教育課程，如《轉基因食品與健康》《可再生能源》等選修課，講解科學技術在極大改變人類物質生活，改變人類生活方式與生產方式的同時為人類為社會帶來的各種各樣的倫理問題。讓同學深入了解科學技術所引發的社會問題，喚起學生的責任感。再次，工程類專業根據專業特點，將職業倫理知識融入到一般的專業工程課程中去，在傳授專業理論知識的同時講解本技術所產生的非技術性問題。例如在課程設計環節增加可行性分析，需求分析，該設計可能會引發的社會問題等并要求學生以書面報告的形式進行總結，教育學生在工程設計、實施過程中應遵循道德原則和規范。在教學的過程中，增加討論環節，增強學生的溝通能力。通過分組實驗等形式鍛煉學生的團隊合作能力。在學生教學實習環節，根據參觀實習的項目，分析講解工業技術帶來的技術進步與社會性問題，建立在工程評估中不僅以質量標準還要以道德原則來衡量整個工程的使命感與責任感。最后，開展學術講座。通過對社會現象進行剖析，進一步分析社會現象折射到工程技術領域中的道德與倫理問題，以生動具體的實例來建立學生在今后的工程活動中的道德行為標準。

2 基于模糊語言的工程教育評價系統

在對工程類學生教育方法改革的同時，傳統的評價方法已經不能滿足改革后的教育方式。而對工程教育教學質量評價方式的研究也是工程教育研究的一個重要部分，工程教育教學模式改革是一個持續性的問題〔7〕。對教學模式改革的發展方向的決策需要專業的評價方法做基礎，而采用專業的評價方法也是實現工程教育全球接軌的重要方法之一，同時對于探索和提高工程教育的質量也是非常重要的，而建立科學、公正和實用的評價系統可以減少人為因素對教育評價質量的影響。在本文中，采用模糊綜合評價方法設計工程教育評價體系，并對我校工程教育體系進行評價。

模糊綜合評價是應用模糊映射和模糊線性變換進行綜合決策的數學工具〔8〕。其評價的方法是對教育中的各種因素進行分析，并根據實際情況設置不同的權重，綜合分析教育質量。

2.1 模糊綜合評價的模型分析模糊綜合評價模型由因素集U，評判集V和評判矩陣R組成。評判的步驟如下：

1）確定評判對象的因素集U=（u1u2…un）。

2）給出評判集V=（v1v2…vn），評判集中的元素可以是定性描述的數值，也可以是定量的數值。

3）第i層綜合評判結果B（iji表示第i層，j表示同一層中的第j個子目標）。

4）構成模糊矩陣Ri，

式中l表示第i層子目標的個數。

設第i層子目標的權重集為Ci=（ci1ci2…cil），則該層上的綜合評判結構為

5）進行上層的模糊綜合評判。根據式（2）求出的子目標的綜合評價結構，構成上層的模糊矩陣

求出每層上所含子評價目標的權重并算子，求出該層上對應的權重C，再根據式（2）求出該層的綜合評判結果

6）求綜合評價值。利用第一層的權重值與所求得的權重集得到綜合評價值。

2.2 系統評價分析根據工程教育中的因素，按照教學條件、教學過程、教學質量等因素，將教學的評價因素按表1所示（表中Ax表示模糊化隸屬度）進行分析：①表1中給出了關于工程教育教學質量的評價因素；②根據本校的實際情況，給出了各個影響因素的權重值；③表1中給出了各個影響因素的評價集；④由表1中得出C11=（0.38 0.47 0.15），

表1 工程教育教學改革體系評價系統及權重值表

系統評價的結果顯示：我校工程教育的學生“良好”水平的可能性是0.56，“優秀”、“中”、“差”的水平分別是0.22、0.18、0.04。我校工程教育教學的評價結論為合格的，符合我國高校教育評估體系的標準。

3 結論

本文針對工程教育的理念與工程教育的標準，結合地方型高校的特點，以本校的實際情況為例對工程教育的改革方法進行探討。通過對專業課程設置因素的分析與課程教學方法的設計即三步模式教學法，對專業課程教學進行改進，同時重視工程倫理教育，將職業倫理思想融入到專業課程教育中去，在培養學生專業知識的同時，也培養學生的實踐創新能力、團隊協作溝通能力，引導學生在注重技術的同時要分析技術帶來的社會性問題。針對工程教育的改革，以模糊數學為理論基礎，利用模糊評判法設計工程教育體系的評價方法，通過實際應用，得到較好的效果。

〔1〕Vald M.Trends in engineering education〔A〕.Meeting the growing demand for engineers and their educators 2010-2020 international summit〔C〕.2007：1-17.

〔2〕朱高峰.新世紀中國工程教育的改革與發展〔J〕.高等工程教育研究，2003（1）：1-7.

〔3〕李曉強，孔寒冰，王沛民.建立新世紀的工程教育愿景〔J〕.高等工程教育研究，2006（2）：7-11.

〔4〕孫秀桂，趙兵.基于LabVIEW的步進電機控制器的設計〔J〕.大理學院學報，2008，7（12）：68-71.

〔5〕沈舉薇.工程、道德教育在可持續發展中的作用〔J〕.世界教育信息，1990（6）：31-32.

〔6〕BillWilliams，JoséFigueiredo.Engineering practiceinputs for course design〔A〕.Global engineering education congference（EDUCON），Amman〔C〕.2011：809-815.

〔7〕張宏偉.結合臺灣高等工程教育形式引發的思考〔J〕.中國科教創新導報，2011（34）：11-12.

〔8〕王濤，王艷平.模糊數學及其應用〔M〕.沈陽：東北大學出版社，2009：95-115.

The Research of Curriculum Reform and Evaluation System of Engineering Education in Colleges with Local Characteristics

SUN Xiugui,LI Xia
（College of Engineering,Dali University,Dali,Yunnan 671003,China）

Through an analysis of engineering education research,combined with the characteristics of the local universities,the paper has explored the engineering education reform on the view of the meeting the requirements of the engineering education cultivate objectives i.e.the professional and ethical responsibility.The basic factors that should be taken into account based on engineering design education are proposed and the three-step pedagogy is applied in the course design process as well as the necessity of analysis of engineering ethical education is discussed and the ways of the ethics education for Dali University is researched.At the same time,the advanced evaluation system of the engineering education system is designed by the fuzzy comprehensive evaluation method and its effectiveness and feasibility was confirmed through applications.

curriculum reform；engineering design；three-step mode pedagogy；engineering ethic education；fuzzy comprehensive evaluation

G642

A

1672-2345（2013）04-0080-05

2012-09-17

孫秀桂，副教授，主要從事電力電子與微電網技術、檢測技術研究.

（責任編輯 袁 霞）

10.3969/j.issn.1672-2345.2013.04.022