基于工程教育的“電子系統(tǒng)設(shè)計”達(dá)成體系建立與實施

晏勇，陳曉玥，袁潤霞

(阿壩師范學(xué)院 電子信息與自動化學(xué)院,四川汶川，623002)

0 引言

2016年我國正式加入“華盛頓協(xié)議”，協(xié)議成員國本科專業(yè)通過工程教育認(rèn)證后，學(xué)歷與學(xué)位在成員國間互認(rèn)，促進(jìn)了我國工程技術(shù)人員按工程教育與工程認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行培養(yǎng)，統(tǒng)一了培養(yǎng)的質(zhì)量與標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)志著我國高等教育與國際接軌并達(dá)到國際先進(jìn)水平，由教育大國邁向教育強(qiáng)國。

工程教育秉承“學(xué)生為中心、成果為導(dǎo)向、持續(xù)改進(jìn)”的教育理念，采用翻轉(zhuǎn)課堂的教學(xué)模式，以多元評價學(xué)習(xí)為導(dǎo)向，全面評估學(xué)習(xí)成果，對畢業(yè)要求、培養(yǎng)目標(biāo)、課程教學(xué)、課程成果、考核內(nèi)容等達(dá)成人才培養(yǎng)的各環(huán)節(jié)展開定量評價，確定課程畢業(yè)要求支撐指標(biāo)點關(guān)聯(lián)矩陣與權(quán)重系數(shù)，構(gòu)建科學(xué)、合理、定量、規(guī)范的人才培養(yǎng)達(dá)成度評價體系。本文以電子信息工程專業(yè)集中實踐課程“電子系統(tǒng)設(shè)計”為例，詳細(xì)分析課程達(dá)成體系的建立與實施，實現(xiàn)了基于工程教育的課程達(dá)成體系的定量評價，通過分析與評價持續(xù)改進(jìn)教學(xué)[1]。

1 培養(yǎng)目標(biāo)與要求

1.1 人才培養(yǎng)目標(biāo)實施環(huán)節(jié)

阿壩師范學(xué)院是阿壩藏羌少數(shù)民族地區(qū)唯一的高等學(xué)校，2015年順利通過教育部評估由專科升格為本科層次教育，電子信息工程是學(xué)校首批升本的專業(yè)，培養(yǎng)服務(wù)當(dāng)?shù)亍⒚嫦蛉ā⑤椛淙珖膽?yīng)用型工程師。電子信息工程堅持工程教育12項畢業(yè)要求，并分解為42個支撐指標(biāo)點，確定課程、教學(xué)、考核、評價、反饋、改進(jìn)等環(huán)節(jié)，通過課程關(guān)聯(lián)矩陣計算人才培養(yǎng)達(dá)成度，判斷是否滿足畢業(yè)要求[2]。人才培養(yǎng)采用正向設(shè)計，反向?qū)嵤┑墓こ探逃w系，取得了系列教學(xué)科研成果[3]，電子信息工程基于工程教育的培養(yǎng)體系流程如圖1。

圖1 基于工程教育的培養(yǎng)體系流程圖

1.2 畢業(yè)要求與支撐指標(biāo)體系

“電子系統(tǒng)設(shè)計”根據(jù)工程教育及認(rèn)證12個畢業(yè)要求，細(xì)化了課程對專業(yè)畢業(yè)要求的支撐體系，教學(xué)環(huán)節(jié)、考核環(huán)節(jié)、反饋環(huán)節(jié)必須圍繞畢業(yè)要求與支撐指標(biāo)點進(jìn)行設(shè)計并持續(xù)改進(jìn)[4]，“電子系統(tǒng)設(shè)計”課程支撐9條畢業(yè)要求與14個支撐指標(biāo)點如表1[5][6]。

表1 “電子系統(tǒng)設(shè)計”支撐畢業(yè)要求與指標(biāo)點

9.個人和團(tuán)隊9-1 能夠處理團(tuán)隊間的各種關(guān)系，團(tuán)隊和諧融洽，獨立完成團(tuán)隊要求的常規(guī)性任務(wù)；9-2 具有較好的團(tuán)隊精神，個人融入團(tuán)隊，完成團(tuán)隊分配的各項設(shè)計與測試子任務(wù)；10.溝通10-1歸納總結(jié)工程問題與研究成果，撰寫報告和設(shè)計文稿，陳述結(jié)果；10-2工程問題向同行及社會公眾進(jìn)行答辯交流；

1.3 課程目標(biāo)體系

“電子系統(tǒng)設(shè)計”是電子信息工程專業(yè)集中實踐課程，集中實踐時間5天，根據(jù)畢業(yè)要求確定支撐指標(biāo)點，以支撐畢業(yè)要求為基礎(chǔ)，工程教育為指導(dǎo)，制訂明確、具體、可測量的課程教學(xué)目標(biāo)[7]，確定教學(xué)大綱，設(shè)計教學(xué)環(huán)節(jié)、考核環(huán)節(jié)與反饋環(huán)節(jié)，“電子系統(tǒng)設(shè)計”課程目標(biāo)如表2[8][9]。

表2 “電子系統(tǒng)設(shè)計”課程目標(biāo)

2 考核與評價體系

考核環(huán)節(jié)是評估課程對畢業(yè)要求支撐情況的重要環(huán)節(jié)，注重考核方式與內(nèi)容的多元性，建立與實施以能力為核心，過程為重點的開放式考核體系。“電子系統(tǒng)設(shè)計”支撐畢業(yè)要求6個一級指標(biāo)，14個二級指標(biāo)，考核評價內(nèi)容與體系包含和支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點[10]。從2015級開始，為了更好的支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點，期末考核包括5個環(huán)節(jié)：系統(tǒng)設(shè)計與創(chuàng)新、儀器與開發(fā)平臺使用、軟硬件設(shè)計與測試、報告撰寫、答辯，權(quán)重分別為10%、10%、60%、10%、10%，撰寫報告與答辯應(yīng)體現(xiàn)系統(tǒng)分析、設(shè)計原理、設(shè)計過程、測試過程、測試數(shù)據(jù)、團(tuán)隊分工與合作及系統(tǒng)創(chuàng)新等，課程考核內(nèi)容體系關(guān)聯(lián)矩陣如表3[11][12]，其中完成情況分為優(yōu)秀、良好、中等、合格、較差，對應(yīng)成績?yōu)?0-100、80-90、70-80、60-70、60以下。

表3 課程考核內(nèi)容體系關(guān)聯(lián)矩陣

3 達(dá)成度關(guān)聯(lián)矩陣計算體系

達(dá)成度指教師完成所有教學(xué)環(huán)節(jié)后，通過課程學(xué)習(xí)所獲得知識和能力能否達(dá)到課程教學(xué)目標(biāo)的要求，在工程教育理念指導(dǎo)下，準(zhǔn)確評估畢業(yè)要求、考核內(nèi)容、課程成果間的關(guān)系，定量計算課程達(dá)成人才培養(yǎng)的情況，實現(xiàn)課程教學(xué)持續(xù)改進(jìn)[13]。

3.1 達(dá)成度關(guān)聯(lián)矩陣建立過程

步驟一：設(shè)“電子系統(tǒng)設(shè)計”課程滿足畢業(yè)要求n個指標(biāo)點，對應(yīng)有m項考核內(nèi)容，課程考核總成績?yōu)?00分[14]，建立畢業(yè)要求與考核內(nèi)容的關(guān)聯(lián)矩陣P1=(Aij)m×n如式（1），約束條件如式（2），Xj表示考核內(nèi)容的權(quán)重[15]。

步驟二：設(shè)“電子系統(tǒng)設(shè)計”課程有c項課程成果對應(yīng)d項考核內(nèi)容，課程成果與考核內(nèi)容關(guān)聯(lián)矩陣P2=(Bij)d×f如式（3），一項課程成果可能對應(yīng)多個考核內(nèi)容[16]，一個考核內(nèi)容可能對應(yīng)多個課程成果，關(guān)聯(lián)矩陣約束條件如式（4）。

步驟三：“電子系統(tǒng)設(shè)計”滿足畢業(yè)要求n個指標(biāo)點，c項課程成果，畢業(yè)要求與成果間關(guān)聯(lián)矩陣如式（5），畢業(yè)要求與成果間存在交叉，約束條件如式（6）。

3.2 達(dá)成度關(guān)聯(lián)矩陣實施過程

矩陣P1=(Aij)m×n，P2=(Bij)d×f，P3=(Cij)n×c中非0項分別描述了畢業(yè)要求指標(biāo)點與考核內(nèi)容、課程成果與考核內(nèi)容、畢業(yè)要求與課程成果的量化關(guān)系，矩陣某項為0說明對應(yīng)兩項不存在關(guān)系，課程成果或課程考核內(nèi)容沒有涉及達(dá)成度的第n個指標(biāo)點，課程教學(xué)內(nèi)容無相應(yīng)的課程成果與考核內(nèi)容支撐，須調(diào)整對應(yīng)的分值，改變量化關(guān)系[17][18]。

畢業(yè)要求m,m∈[1,12]，由k個指標(biāo)點支撐k∈ [1 ,i]，指標(biāo)點k由矩陣P1=(Aij)m×n和矩陣P3=(Cij)n×c提供，即畢業(yè)要求直接與考核內(nèi)容和成果形式相關(guān)聯(lián)[19]，第j項考核內(nèi)容與第n項課程成果提供指標(biāo)點m的分值Dk如（7），考核內(nèi)容與課程成果相互關(guān)聯(lián)矩陣為P2=(Bij)d×f。

關(guān)聯(lián)矩陣定量表達(dá)了達(dá)成度、成果、考核內(nèi)容之間的關(guān)系，達(dá)成度越高說明課程達(dá)成畢業(yè)人才培養(yǎng)要求越好，越能契合工程教育基本理念[20]。

4 達(dá)成度研究與實施效果

4.1 達(dá)成度實施效果

“電子系統(tǒng)設(shè)計”從2015級起實施工程教育，教學(xué)持續(xù)改進(jìn)，課程達(dá)成度逐步提高。以2015級電子信息工程專業(yè)為例計算課程達(dá)成度，同時設(shè)計企業(yè)問卷調(diào)查，結(jié)果表明課程達(dá)成度與企業(yè)問卷調(diào)查一致，得到了學(xué)校和企業(yè)的認(rèn)可，“電子系統(tǒng)設(shè)計”達(dá)成度計算真實有效，2015級“電子系統(tǒng)設(shè)計”達(dá)成度指標(biāo)點計算如表4。

表4 2015級“電子系統(tǒng)設(shè)計”達(dá)成度指標(biāo)點計算表

由表4知，基于工程教育的“電子系統(tǒng)設(shè)計”最終達(dá)成畢業(yè)人才培養(yǎng)地要求，達(dá)成度較低的畢業(yè)要求是2、4、9，分別為0.72、0.73、0.73，接近設(shè)定閥值；畢業(yè)要求2和4，說明同學(xué)們知識積累較少，系統(tǒng)設(shè)計模糊陌生，欠缺系統(tǒng)設(shè)計思想；畢業(yè)要求9，說明同學(xué)們團(tuán)隊合作較差或容易出現(xiàn)問題，團(tuán)隊合作沒有真正落實。達(dá)成度最高的是畢業(yè)要求5，要求會利用現(xiàn)代工具完成系統(tǒng)設(shè)計，EDA工具與儀器掌握較好，具備的電子系統(tǒng)設(shè)計基本能力和條件。通過達(dá)成度統(tǒng)計分析，準(zhǔn)確定位課程教學(xué)中存在的問題，精準(zhǔn)施策、持續(xù)改進(jìn)課程每個環(huán)節(jié)，不斷提高畢業(yè)要求指標(biāo)點達(dá)成度，達(dá)成專業(yè)人才的畢業(yè)要求。

4.2 持續(xù)改進(jìn)

持續(xù)改進(jìn)將課程畢業(yè)要指標(biāo)點達(dá)成度與課程總達(dá)成度作為教學(xué)改進(jìn)的主要依據(jù)，進(jìn)行有針對性的改革，課程達(dá)成度與評價具有一定的周期性，評價的結(jié)果不能簡單判定為某一方面的問題，學(xué)生不同也成為達(dá)成度計算的一個變量，注重因材施教、分層教學(xué)與個性化培養(yǎng)，整體提高課程達(dá)成人才培養(yǎng)的要求。經(jīng)過5年工程教育實施，達(dá)成度計算學(xué)生樣本保持在200人左右，2016-2019“電子系統(tǒng)設(shè)計”課程達(dá)成度曲線如圖2。

圖2 2016-2019“電子系統(tǒng)設(shè)計”課程達(dá)成曲線圖

由圖2知，“電子系統(tǒng)設(shè)計”課程對畢業(yè)要求達(dá)成度從最初2016年0.76提高至2019年0.81逐年增長，各學(xué)年支撐課程指標(biāo)點達(dá)成度略有不同，最終達(dá)成課程畢業(yè)要求，對達(dá)成專業(yè)畢業(yè)要求起到了很好的支撐作用。

5 結(jié)束語

“電子系統(tǒng)設(shè)計”作為電子信息工程的集中實踐課程，在工程教育專業(yè)認(rèn)證背景下，建立了面向課程的畢業(yè)要求指標(biāo)點，優(yōu)化培養(yǎng)目標(biāo)，通過關(guān)聯(lián)矩陣計算課程達(dá)成度，全面評估課程教學(xué)效果并持續(xù)改進(jìn)。結(jié)果證明，“電子系統(tǒng)設(shè)計”完全滿足工程教育畢業(yè)要求達(dá)成度的要求，為工程教育專業(yè)認(rèn)證奠定了堅實的基礎(chǔ)。