基于閉環反饋的“4+1”工程教育人才培養評價體系構建與實施

喬劍鋒

摘 要：工程教育認證對構建我國高等工程教育質量保障體系，推動高等工程教育改革發揮著重要作用。文章基于自動控制閉環反饋的原理，建立了“4+1”工程教育人才培養評價體系及持續改進的實施流程。其中“4+1”是指：基于樹形結構的4層評價指標體系，包括畢業要求層、指標點層、課程體系層、教學活動層；以及基于產出的“1個輸出導向”。最后結合首都經濟貿易大學安全工程專業近6年來的三次工程教育認證為例，說明基于閉環反饋的“4+1”工程教育人才培養評價體系構建及實施的有效性。并且依據該方法給出課程體系及教學活動的具體改革措施，積極地推動了本專業的工程教育改革。

關鍵詞：自動控制；畢業要求評價；工程教育認證；高等教育

中圖分類號：C961 文獻標志碼：A 文章編號：2096-000X（2017）21-0010-04

Abstract： Engineering education certification plays an important role in the construction of quality guarantee system of higher engineering education and the promotion of higher engineering education reform. Based on the principle of automatic control closed-loop feedback， this paper establishes the evaluation system of "4+1" engineering education talent cultivation and the implementation process of further improvement. The program "4+1" refers to the four-layer evaluation index system based on tree structure， including graduation requirement layer， index point layer， course system layer and teaching activity layer； and output-oriented "one output orientation". In the end， this paper illustrates the effectiveness of the construction and implementation of the "4+1" engineering education talent cultivation evaluation system based on closed-loop feedback， taking the three-times engineering education certification of Safety Engineering of Capital University of Economics and Business in recent 6 years as an example. The author then proposed some measures for the reform of curriculum system and teaching activities， which actively promotes the engineering education reform.

Keywords： automatic control； evaluation on graduation requirements； engineering education certification； higher education

2006年，我國啟動了工程教育專業認證工作。2016年6月2日，我國工程教育專業認證正式加入《華盛頓協議》，標志著我國高等教育對外開放向前邁出了一大步，工程教育質量保障體系得到了國際認可。開展工作10年來，工程教育認證對構建我國高等工程教育質量保障體系，推動高等工程教育改革，促進工程教育國際化，提高工程教育質量發揮了重要作用[1]。

工程教育認證的主要工作是對本專業進行工程教育評價，其中畢業生畢業要求達成度評價是評價的核心內容[2]。它首先強調本科專業人才培養的結果導向，其次要求將畢業要求分解對應到具體課程上面，并在課程教學中有效實施。這種強調人才培養的結果導向，是對我國高等教育長期以來一直以學科導向、投入導向為主的人才培養方式的有益的補充。

當前針對畢業要求達成度評價，部分學者給出評價體系與評價方法[3-4]。但是沒有從系統結構、系統運行的角度整體給出基于結果導向的評價體系構建與實施的理論指導方法。所以本文結合首都經濟貿易大學安全與環境工程學院安全工程專業近6年來的工程教育認證實踐，圍繞畢業要求達成度評價工作：1.建立基于樹形結構的四層評價指標體系：畢業要求層、指標點層、課程體系層、教學活動層；2.給出各個層級的評價方法；3.建立基于自動控制回路的閉環反饋評價流程，實現了基于結果導向的課程體系構建方法并指導教學活動實踐。即“4+1”是指“4個層次”+“1個輸出導向”。最后以我院安全工程專業的工程教育評價工作說明“4+1”是一個“基于產出”的推動課堂教學改革極為有效的評價方法和人才培養手段。

一、評價體系

科學、系統的教育教學質量評價體系，有利于指導實際教學過程中教師的“教”與學生的“學”。教師依據評價的目標和內容來規劃通識課程的教學，使教學活動的目的性更強、效果更佳，從而有利于通識教育目標的達成[5]。

工程教育對畢業生提出的12項畢業要求（2016版），不僅要求工程知識、工程能力，還強調工程技能[6]和工程倫理等方面的培養要求，如圖1所示。

同時工程教育要求明確給出達成畢業要求的評價內容與過程，為了達到上述目要建立畢業要求評價指標體系，同時它也是質量觀的體現和踐行。圖2以某項畢業要求為例，給出基于樹狀結構的指標分解圖。不難發現畢業要求分解指標體系以產出為導向，從頂層到底層共給出四層指標體系：第一層指標體系就是12條畢業要求，第二層是對各項畢業要求分解后的指標點，第三層是各項指標點的支撐課程；第四層是課程所應對的教學活動。

關于指標點的分解，在內容上由于每個專業不一樣，分解的角度也可以不一樣，但基本要求要能夠反映相關畢業要求的“本質”；在顆粒度方面上，每一個畢業要求對應2～4指標點，每一個指標點對應4～6門課程為宜。通過對畢業要求的分解，可以對課程體系建設提出系統性意見，并指導教學活動。下面按從底層到頂層的順序給出各個層次的評價方法。

二、評價方法

（一）課程目標達成度評價

以某課程為例，期末筆試成績與平時成績的比重各占 p和q（p+q=100%）。假設該課程教學支撐某項畢業要求指標點，則該課程教學所支撐的畢業要求指標點達成度（也即課程目標達成度）計算公式為：

k=pSEAct/SEExp+qSMAct/SMExp （1）

其中SEExp表示該課程支撐的畢業要求指標點的所對應的期末考試期望分值，SEAct表示實際得分值；SMExp，SMAct分別表示該課程支持的畢業要求指標點的平時成績期望分值和實際得分值，SEExp，SEAct，SMExp，SMAct的取值介于0到100之間。當然SEExp、SMExp要和第四層的教學活動有對應關系，并在教學大綱中指出。

（二）指標點達成度評價

假設第i個畢業要求的第j項指標點由N個課程支撐，每個課程的支撐權重分別為{W1，W2，…Wn，…WN}。則第i個畢業要求的第j項指標點達成度計算公式為：

其中指標權重需要綜合多位專家意見，在比較全面和嚴格分析的基礎上進行賦值確定[7]。Kn表示第n個課程的畢業要求指標點達成度，由公式（1）確定。

（三）畢業要求達成度評價

假設第i個畢業要求的第j項指標點達成度為di，j，定義第i個畢業要求的達成度計算公式為：

di=min（di，j）；j=1，2...，Ji （3）

其中假設第i個畢業要求共有Ji個指標點，公式表明畢業要求達成度取該項畢業要求所有指標點達成度的最小值[3]。

三、評價流程

前面分別從靜態的角度說明評價體系和評價方法，下面從動態的角度建立以產出為導向的畢業要求閉環反饋評價回路，如圖3所示。這個評價流程的特點包括：

1. 這是一個基于自動控制回路建立的可以進行閉環反饋控制的評價流程。圖中閉環控制回路表明：流程控制目標始終是產出人才，人才培養目標可以隨著社會、行業等國家和國際形勢變化；同時可以隨時發現畢業要求達成度評價結果與期望產出人才之間的偏差，并依次逐項調節畢業要求、指標點、課程體系以及教學活動。

2. 流程實現了從評價指標體系頂層到底層的實現環節的貫通，反映了前面模塊指導后面模塊的工作。模塊依次增大表明分解內容逐漸增多。在使用本文介紹的評價方法進行畢業要求達成度計算時，又需要反向計算，依次為前面模塊計算提供數據支撐，如圖3中虛線和虛線框所示。

結合前兩節介紹的評價體系、評價方法，以及本節介紹的基于自動控制回路的評價流程，本文給出靜態和動態相結合的、系統的工程教育評價指導方法。

四、評價實踐

工程教育認證是一種合格性評價，而非選優評估，它是對工程教育是否達到所規定的最低標準所進行的檢查。首都經濟貿易大學安全與環境工程學院安全工程專業在2016年下半年進行第三次工程教育認證，并基于“4+1”評價方法進行教學實踐改革。主要評價內容包括：

（一）畢業要求達成度評價

1. 畢業要求達成度評價

以畢業要求6為例說明畢業要求達成度評價方法，如表1所示。從表中發現2016年安全工程專業的本科學生畢業要求6的評價值為0.82，大于0.6認為滿足評價要求。同理，使用公式（1）計算其他畢業要求達成度。

2. 課程目標達成度評價

以2015-2016（二學期）《工程制圖Ⅱ》課程目標達成度評價計算為例說明課程目標達成度的計算方法，如表2所示。注意：（1）建議教學大綱里課程目標達成度與畢業要求指標點一一對應，這樣方便計算；（2）表格2中實際得分是選修該課程學生的平均成績。

3. 教學活動

如何準確的計算表2中的實際得分，需要：（1）對期末試卷的各個試題給出所對應的課程教學目標（或畢業要求指標點）；（2）平時成績給出所對應的課程教學目標（或畢業要求指標點）。

（二）系統評價

1. 課程體系評價

通過畢業要求的四層指標分解，建立了以畢業要求為導向的課程體系結構。圖4給出了我院2015年各畢業要求指標點所對應的課程支撐數目，可見畢業要求6、7、8、9、11支撐的課程體系不足。所以在2016年的本科教學大綱里新增環境、經濟、項目管理等方面的課程，同時現有課程的教學目標也向這方面傾斜。調整后的2016年各畢業要求指標點所對應的課程支撐數目如圖5所示，顯然在課程體系方面逐漸增加對畢業要求6、7、8、9、11的支撐，但后續仍然需要對畢業要求7、11（包括7.1、7.2、11.1、11.2）的支撐。

2. 畢業要求達成度評價

圖6給出2015年和2016年對12項畢業要求達成度的評價結果。圖中不難發現：（1）2015年畢業要求1“工程知識”（能夠將數學、自然科學、工程基礎和專業知識用于解決復雜工程問題）的評價值最低0.64分。因為支撐該畢業要求的高等數學Ⅱ、線性代數、普通物理學及實驗Ⅱ、普通化學及實驗、工程力學Ⅰ、工程力學Ⅱ、機械設計基礎等課程學生平均成績在70分以下。后續學院加強宣傳教育使學生重視這些基礎課程的學習，并積極采取教學改革以提高學生的學習興趣，2016年有所好轉評價值為0.70。（2）2015年畢業要求9“個人和團隊”（能夠在多學科背景下的團隊中承擔個體、團隊成員以及負責人的角色）的評價值最高0.84分。因為支撐該畢業要求的系統安全工程課程設計、安全項目管理、安全人機工程、專業實習、畢業實習、畢業論文（設計）等課程學生平均成績在80分以上。說明學生喜歡上一些實踐活動較多的課程，同時學院一直注重學生團隊協作與綜合素質的培養。同時在課程教學環節中不斷改革發展，所以這些課程成績較高，2016年相應評價結果也較好。

總之，我院安全工程專業正在積極地構建基于閉環反饋的“4+1”人才培養評價體系，在實踐說明“4+1”模式的有效性和高效性，達到我院工程教育持續改進的目標。

五、結束語

本文基于自動控制閉環反饋的原理，建立了“4+1”工程教育人才培養評價體系及持續改進的實施流程。從系統靜態結構和系統動態運行的角度整體上給出基于結果導向的評價體系構建與實施的指導方法。并結合首都經濟貿易大學安全與環境工程學院安全工程專業近6年來的工程教育認證實踐，說明基于閉環反饋的“4+1”人才培養評價體系與實施流程是推動高校進行工程教育改革的有效途徑。

參考文獻：

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[2]王世勇，董瑋，鄭俊生，等.基于工程教育專業認證標準的畢業生畢業要求達成度評估方法研究與實踐[J].工業和信息化教，2016，3：15，22.

[3]邵輝，陳群，徐守坤，等.安全工程專業畢業要求達成度定量評估——基于跟進式教育理念的視角[J].常州大學學報（社會科學版），2015，16（3）：114-117.

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[5]馮惠敏，黃明東，左甜.大學通識教育教學質量評價體系及指標設計[J].教育研究，2012，11：61-66.

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[7]張建祥.高等學校辦學評價體系建設研究[J].教育研究，2015，2：51-58.