基于工程教育的“電子系統設計”達成體系建立與實施

晏勇，陳曉玥，袁潤霞

(阿壩師范學院 電子信息與自動化學院,四川汶川，623002)

0 引言

2016年我國正式加入“華盛頓協議”，協議成員國本科專業通過工程教育認證后，學歷與學位在成員國間互認，促進了我國工程技術人員按工程教育與工程認證標準進行培養，統一了培養的質量與標準，標志著我國高等教育與國際接軌并達到國際先進水平，由教育大國邁向教育強國。

工程教育秉承“學生為中心、成果為導向、持續改進”的教育理念，采用翻轉課堂的教學模式，以多元評價學習為導向，全面評估學習成果，對畢業要求、培養目標、課程教學、課程成果、考核內容等達成人才培養的各環節展開定量評價，確定課程畢業要求支撐指標點關聯矩陣與權重系數，構建科學、合理、定量、規范的人才培養達成度評價體系。本文以電子信息工程專業集中實踐課程“電子系統設計”為例，詳細分析課程達成體系的建立與實施，實現了基于工程教育的課程達成體系的定量評價，通過分析與評價持續改進教學[1]。

1 培養目標與要求

1.1 人才培養目標實施環節

阿壩師范學院是阿壩藏羌少數民族地區唯一的高等學校，2015年順利通過教育部評估由專科升格為本科層次教育，電子信息工程是學校首批升本的專業，培養服務當地、面向全川、輻射全國的應用型工程師。電子信息工程堅持工程教育12項畢業要求，并分解為42個支撐指標點，確定課程、教學、考核、評價、反饋、改進等環節，通過課程關聯矩陣計算人才培養達成度，判斷是否滿足畢業要求[2]。人才培養采用正向設計，反向實施的工程教育體系，取得了系列教學科研成果[3]，電子信息工程基于工程教育的培養體系流程如圖1。

圖1 基于工程教育的培養體系流程圖

1.2 畢業要求與支撐指標體系

“電子系統設計”根據工程教育及認證12個畢業要求，細化了課程對專業畢業要求的支撐體系，教學環節、考核環節、反饋環節必須圍繞畢業要求與支撐指標點進行設計并持續改進[4]，“電子系統設計”課程支撐9條畢業要求與14個支撐指標點如表1[5][6]。

表1 “電子系統設計”支撐畢業要求與指標點

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

1.3 課程目標體系

“電子系統設計”是電子信息工程專業集中實踐課程，集中實踐時間5天，根據畢業要求確定支撐指標點，以支撐畢業要求為基礎，工程教育為指導，制訂明確、具體、可測量的課程教學目標[7]，確定教學大綱，設計教學環節、考核環節與反饋環節，“電子系統設計”課程目標如表2[8][9]。

表2 “電子系統設計”課程目標

2 考核與評價體系

考核環節是評估課程對畢業要求支撐情況的重要環節，注重考核方式與內容的多元性，建立與實施以能力為核心，過程為重點的開放式考核體系。“電子系統設計”支撐畢業要求6個一級指標，14個二級指標，考核評價內容與體系包含和支撐畢業要求指標點[10]。從2015級開始，為了更好的支撐畢業要求指標點，期末考核包括5個環節：系統設計與創新、儀器與開發平臺使用、軟硬件設計與測試、報告撰寫、答辯，權重分別為10%、10%、60%、10%、10%，撰寫報告與答辯應體現系統分析、設計原理、設計過程、測試過程、測試數據、團隊分工與合作及系統創新等，課程考核內容體系關聯矩陣如表3[11][12]，其中完成情況分為優秀、良好、中等、合格、較差，對應成績為90-100、80-90、70-80、60-70、60以下。

表3 課程考核內容體系關聯矩陣

3 達成度關聯矩陣計算體系

達成度指教師完成所有教學環節后，通過課程學習所獲得知識和能力能否達到課程教學目標的要求，在工程教育理念指導下，準確評估畢業要求、考核內容、課程成果間的關系，定量計算課程達成人才培養的情況，實現課程教學持續改進[13]。

3.1 達成度關聯矩陣建立過程

步驟一：設“電子系統設計”課程滿足畢業要求n個指標點，對應有m項考核內容，課程考核總成績為100分[14]，建立畢業要求與考核內容的關聯矩陣P1=(Aij)m×n如式（1），約束條件如式（2），Xj表示考核內容的權重[15]。

步驟二：設“電子系統設計”課程有c項課程成果對應d項考核內容，課程成果與考核內容關聯矩陣P2=(Bij)d×f如式（3），一項課程成果可能對應多個考核內容[16]，一個考核內容可能對應多個課程成果，關聯矩陣約束條件如式（4）。

步驟三：“電子系統設計”滿足畢業要求n個指標點，c項課程成果，畢業要求與成果間關聯矩陣如式（5），畢業要求與成果間存在交叉，約束條件如式（6）。

3.2 達成度關聯矩陣實施過程

矩陣P1=(Aij)m×n，P2=(Bij)d×f，P3=(Cij)n×c中非0項分別描述了畢業要求指標點與考核內容、課程成果與考核內容、畢業要求與課程成果的量化關系，矩陣某項為0說明對應兩項不存在關系，課程成果或課程考核內容沒有涉及達成度的第n個指標點，課程教學內容無相應的課程成果與考核內容支撐，須調整對應的分值，改變量化關系[17][18]。

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

關聯矩陣定量表達了達成度、成果、考核內容之間的關系，達成度越高說明課程達成畢業人才培養要求越好，越能契合工程教育基本理念[20]。

4 達成度研究與實施效果

4.1 達成度實施效果

“電子系統設計”從2015級起實施工程教育，教學持續改進，課程達成度逐步提高。以2015級電子信息工程專業為例計算課程達成度，同時設計企業問卷調查，結果表明課程達成度與企業問卷調查一致，得到了學校和企業的認可，“電子系統設計”達成度計算真實有效，2015級“電子系統設計”達成度指標點計算如表4。

表4 2015級“電子系統設計”達成度指標點計算表

由表4知，基于工程教育的“電子系統設計”最終達成畢業人才培養地要求，達成度較低的畢業要求是2、4、9，分別為0.72、0.73、0.73，接近設定閥值；畢業要求2和4，說明同學們知識積累較少，系統設計模糊陌生，欠缺系統設計思想；畢業要求9，說明同學們團隊合作較差或容易出現問題，團隊合作沒有真正落實。達成度最高的是畢業要求5，要求會利用現代工具完成系統設計，EDA工具與儀器掌握較好，具備的電子系統設計基本能力和條件。通過達成度統計分析，準確定位課程教學中存在的問題，精準施策、持續改進課程每個環節，不斷提高畢業要求指標點達成度，達成專業人才的畢業要求。

4.2 持續改進

持續改進將課程畢業要指標點達成度與課程總達成度作為教學改進的主要依據，進行有針對性的改革，課程達成度與評價具有一定的周期性，評價的結果不能簡單判定為某一方面的問題，學生不同也成為達成度計算的一個變量，注重因材施教、分層教學與個性化培養，整體提高課程達成人才培養的要求。經過5年工程教育實施，達成度計算學生樣本保持在200人左右，2016-2019“電子系統設計”課程達成度曲線如圖2。

圖2 2016-2019“電子系統設計”課程達成曲線圖

由圖2知，“電子系統設計”課程對畢業要求達成度從最初2016年0.76提高至2019年0.81逐年增長，各學年支撐課程指標點達成度略有不同，最終達成課程畢業要求，對達成專業畢業要求起到了很好的支撐作用。

5 結束語

“電子系統設計”作為電子信息工程的集中實踐課程，在工程教育專業認證背景下，建立了面向課程的畢業要求指標點，優化培養目標，通過關聯矩陣計算課程達成度，全面評估課程教學效果并持續改進。結果證明，“電子系統設計”完全滿足工程教育畢業要求達成度的要求，為工程教育專業認證奠定了堅實的基礎。