基于工程教育認證及創新人才培養下的《電氣工程綜合實驗》實踐教學與細化式考核

張彥寧，段晨東，劉西健

(長安大學 電子與控制工程學院，陜西 西安 710064)

0 引言

2005 年底至 2006 年初，中國科學技術協會申請加入《華盛頓協議》，并與教育部、各工業行業協會聯合開展工作，通過對高等院校工科專業的質量考證進行高校畢業生工程師國際化資格的認證，工科專業的專業評估逐步轉向專業認證[1].

2016年6月我國正式加入《華盛頓協議》之后，越來越多的本科專業投入到工程專業認證的工作中，2017年受理專業申請375個[2].工程教育認證的理念是以學生為中心，也就是OBE.面向產出的教學體系是：根據外部/內部需求設計專業的培養目標，分析培養目標的達成條件設計專業的畢業要求，分析畢業要求的內涵支撐，設計專業的課程體系及課程目標，分析課程目標的內涵設計課程教學的內容和達成評價指標.這種教學內容的設計是以社會需求為導向，體現了學生需要什么，教學什么，這種模式的轉換就需要對現有課程教學方式和考核方式進行改革.

“十三五”促進就業規劃中黨中央、國務院提出準確把握發展大勢，不斷創新宏觀調控思路和方式，全面深化改革，激發經濟發展內動力和就業創業活力[3].創新工作中要提升人才培養質量.科學設置評估考核指標，加快構建全程化、模塊化、多元化的終身學習成果評價體系，增強終身學習質量保障能力，提高社會成員終身學習積極性.

為貫徹落實全國教育大會精神，在認證工作中強化立德樹人有關要求，中國工程教育專業認證協會學術委員會對《工程教育認證通用解讀及使用指南》提出了修訂建議.建議中體現了培養德智體美勞全面發展的社會主義事業合格建設者和可靠接班人的培養理念.

黨的十八大提出，倡導富強、民主、文明、和諧，倡導自由、平等、公正、法治，倡導愛國、敬業、誠信、友善，積極培育和踐行社會主義核心價值觀.富強、民主、文明、和諧是國家層面的價值目標，自由、平等、公正、法治是社會層面的價值取向，愛國、敬業、誠信、友善是公民個人層面的價值準則.

從高校培養層面上，培養學生具有愛國、敬業、誠信、友善良好的個人素養，是學校承擔社會責任的重要體現.設計制定培養機制、培養方式、培養體系是達成培養目標的手段和途徑.

長安大學電氣工程及其自動化專業經過多年的發展，形成了面向城鄉建設和電力工程領域培養專業技術人才的發展格局.培養德智體美勞全面發展的社會主義事業合格建設者和可靠接班人.面向電能傳輸與利用領域，培養具備國際視野和創新能力、職業素質和社會責任感，服務社會，適應電力系統、建筑電氣行業技術的快速發展，勝任電氣工程設計、科學研究、生產組織管理、質量體系保障、設備維護革新等方面工作的行業技術骨干和管理人才[3].

1 畢業要求與課程目標

愛國、敬業、誠信、友善核心價值觀的培育與踐行要落到實處，不僅要加強宣傳教育，更重要的是和實際學習工作結合進行實踐.工程教育的理念就是通過實際的課程、實踐環節達成培養目標.分析這幾個核心價值觀的體現，愛國要求以振興中華為己任，促進民族團結、維護祖國統一、自覺報效祖國；敬業是職業行為準則的價值體現，忠于職守，克己奉公，服務人民，服務社會；誠信是中華美德的傳承，強調誠實勞動、信守承諾、誠懇待人；友善強調公民之間應互相尊重、互相關心、互相幫助，和睦友好.這幾個都可以一直貫穿于整個教學環節，可以根據教學內容結合核心價值觀的體現內容設計教學目標和課程目標.下面以電氣工程及自動化專業的一門實踐環節為例，闡述上述四個核心價值觀在課程教學中的實現.

《電氣工程綜合實驗》課程是專業實踐環節，課時兩周，主要內容：針對電氣工程領域的工程問題進行方案設計，提出實驗方案；查閱和熟悉相關技術規范和標準；制定實驗方案實施過程和計劃；例舉和評價實驗方案的可實施性；制定詳細的實施進度；實驗方案評價.實踐環節是學生應用理論知識進行實踐活動，涉及到專業知識、應用行業、溝通交流、實踐表現等內容，這些內容和核心價值觀結合形成了畢業要求指標點，具體見表1.

表1 課程支撐的畢業要求指標點

畢業要求3中綜合考慮社會、健康、安全等內容就是個人對愛國的一種表現；畢業要求4中的內容是工程人員對自己職業的敬重，是敬業的表現；畢業要求6中分析影響和承擔責任的內容是誠信和敬業的表現；畢業要求10中的有效溝通和交流是誠信與友善的表現；畢業要求12中的自我發展提升是誠信的表現.

對上述的畢業要求進行分析，畢業要求3中對系統設計能力提出要求，這就要求實踐環節中有設計、實施以及自我發揮的內容；畢業要求4中需要分析及設計實驗方案，實驗結果分析等內容；畢業要求6中需要考慮實驗方案涉及到的標準規范，方案實施地的自然環境、人文環境等影響；畢業要求10中需要撰寫報告、交流的內容；畢業要求12中提出了制定計劃，自我學習的要求.對上述內容分析，提出了該綜合實驗的課程目標，見表2.

表2 電氣工程綜合實驗課程目標

該課程目標與畢業要求的支撐關系見表3.

從表3中可以看出，課程目標的制定是基于畢業要求內容分析基礎上，結合實踐課程內容提出的具有明確內容，能夠評價衡量的目標，對實踐環節的教學內容和評價考核給出了明確的方向.

表3 課程目標與畢業要求支撐關系

2 綜合實驗內容及實施

表2中的課程目標指定了該實踐環節的內容.老師指定的題目要滿足課程目標的需求，同時，還要滿足獨立性的要求，指定題目數量要合理，難度有差異，滿足不同能力程度需求.

表4 給出的部分綜合實驗題目

題目按照實驗內容給出了不同的難度系數，由學生選擇題目，難易程度拉開了學生之間對題目要求的層次，能力強要求高的同學可以選擇難度大的題目獲得更高的評價.

以“自動消防系統電氣系統設計與調試”為例闡述實驗過程.自動消防系統是工業與民用建筑中必備的設施，用來防火、消火作用，構建防火隔斷區，阻止火勢蔓延，保障生命和財產安全.自動消防系統有監測、報警、消防聯動等功能.

綜合實驗過程及實施，對于指定題目：

1)根據題目分析設計需求，提出總體方案.

通過查閱資料，了解自動消防系統的工作原理及結構，分析其工作過程，查閱建筑消防規范標準、收集產品的樣本，提出自動消防系統電氣系統的總體方案.

2)系統分解及優化

利用電氣工程基本理論，確定電氣主接線和控制方案，并進行分析論證.確定系統主電路、輔助電路、控制電路等框架和功能.確定及選擇系統所需的元件及設備，從性能、成本、穩定性、技術先進性等方面，在分析論證之后確定實施方案.

3)系統設計及實施

基于選定方案進行工程設計，采用圖紙設計(電氣系統原理圖和主接線圖)、產品選型(電氣元件、線纜、安裝附件)等，綜合考慮供電方式、元件尺寸、元件及其外部檢測和操縱器件安裝形式、規范規定的安全操縱要求、防止惡意操縱等因素.

4)實驗方案及實驗系統構建

基于實驗室提供的電氣工程綜合實驗平臺的軟硬件條件，設計控制系統的實驗方案，選擇元件、設備等構建實驗系統.

5)實驗實施及數據獲取

針對搭建好的實驗系統，按照實驗方案，制定實驗步驟，記錄實驗過程和實驗結果.

6)實驗調試及驗收

重復實驗記錄的基礎上向指導教師復現實驗過程，說明解釋實驗現象和分析實驗結果.

7)撰寫實驗報告及設計說明書

撰寫完成綜合實驗報告(設計報告)，對設計方案、系統實現方式、實驗系統調試過程及實驗結果的分析說明.對方案與人文環境、自然環境等因素有分析，有方案優劣的評價過程及結果分析.

對于自選題目，相對于指定題目，多了兩個步驟為：

8)提交自選題目

學生提前準備，在綜合實驗前一周，按照自選題目的要求，向指導教師提交自選題目和設計方案.

9)確定自選題目

指導教師評價自選題目的合理性及難易程度，達到要求后，確定難度系數，返回給學生.

其他實驗步驟同上.

難度系數是系統設計調試的內容、實施過程、演示答辯難易程度的綜合評價.以“自動消防系統電氣系統設計與調試”和“高層恒壓供水電氣系統設計與調試”為例，闡述實驗內容及難易程度系數評定標準.

表5 實驗內容及難度系數評定

3 細化式考核

基于OBE理念的教學方式，其考核指標是學生掌握知識與能力的程度，通過考核來評價教學及實踐環節的達成效果，通過對達成效果的分析來調節和改進達成效果低的環節，促進教學的提升.

傳統的綜合實驗評分方式見表6、表7.從實驗報告和答辯兩個環節進行評價分析：實驗報告是指教師和學生進行信息交互布置的有效學習方式，是促使學生鞏固課堂教學內容、保障課程目標達成的一種方式，也是課程目標的一種形成性評價方法.教師以報告的評價結果為依據，圍繞課程目標調整和改進教學活動，驅動課程目標的達成，同時，培養學生遵時守約、獨立思考、平等互學、客觀公正、誠實守信的品質，在實驗過程中培養學生理解社會責任和履行責任的能力.答辯是指教師檢測學生課堂教學內容掌握情況的一種方法，也是課程目標的一種形成性評價方法.可采用學生匯報、教師提問、討論等方式評價學生對課程目標調整的達成情況.教師以答辯的評價結果為依據，圍繞課程目標調整和改進教學活動，驅動課程目標的達成，同時，培養學生獨立思考、交流匯報、客觀公正、誠實守信的品質.

表6 實驗報告考核

表7 答辯環節考核

傳統評價方式及評價內容，比較寬泛，不能體現綜合實驗所要完成的教學要求、教學過程和教學效果，考核結果不能有效提供教學改進措施.實驗報告的考核評價標準中很好體現、較好體現、一定程度體現設計、分析、計算和說明的內容，人為主觀判斷性強，不同老師知識結構及內容偏重不同，對報告中涉及到的相關內容評價不同.以“自動消防系統電氣系統設計與調試”和“高層恒壓供水電氣系統設計與調試”綜合實驗項目為例，自動消防系統電氣系統設計與調試實驗項目中風機功率固定，相關選型計算不多，而高層恒壓供水電氣系統，不同高度時涉及到電機選型計算、接觸器選型計算、熔斷器及斷路器選型計算.兩個實驗內容不同，報告中計算、說明等所占比例不同，指導老師給出的優、良、中等只能體現學生總體掌握程度，不能體現學生的計算能力、設計能力、分析能力等，指導教師只能看到學生總體掌握程度，而無法看到學生具體哪一部分掌握較好、哪一部分還沒掌握.整個評價過程中指導教師的主觀性很強，是全面分析，不能體現具體某一部分.

同樣，答辯環節的評價方式也是總體進行評價，學生得到的優、良、中等評價結果，不能看到實踐操作演示、語言表達、答辯態度、結果說明等具體某一部分的掌握程度，無法進行對應的教學實驗調整.

分析畢業要求及課程目標基礎上，細化了整個實驗過程及相應的達成標準，對學生的培養及課程改進提供詳細的數據支持，細化考核如表8.從表8中可以看出，細化后的考核表對應著每個同學，從每個考核表上可以看出每個學生對相應能力和知識掌握的程度，可以明確衡量課程目標的達成程度，對課程教學和學生培養提供良好的數據支持.

表8 細化考核表

4 結論

工程教育認證提出了以學生為中心的教學理念，國家提倡創新人才及創新意識培養，學校要向社會培養具有社會主義核心價值觀的社會主義接班人，這都向現有的課程培養模式提出了新的要求，本文通過對《電氣工程綜合實驗》實驗教學內容改變，對考核細化實現教學模式的改革實驗，探索一種適合的課程實驗教學方法和考核辦法.