工程教育專業(yè)認(rèn)證背景下“燃燒學(xué)”課程目標(biāo)達(dá)成情況分析＊

林有勝，何 清，王文豪，郭曉娟，陳佰滿

（東莞理工學(xué)院化學(xué)工程與能源技術(shù)學(xué)院，廣東 東莞523808）

2020-12-22，能源動力類專業(yè)認(rèn)證委員會（籌）成立大會在北京召開，拉開了能源與動力工程專業(yè)國家工程教育專業(yè)認(rèn)證的序幕[1]。同年，東莞理工學(xué)院能源與動力工程專業(yè)獲批國家一流本科專業(yè)建設(shè)點[2]。在一流本科專業(yè)建設(shè)點開展工程教育專業(yè)認(rèn)證不僅是國際工程教育改革發(fā)展的必然趨勢和內(nèi)在要求，同時也是促進(jìn)專業(yè)建設(shè)、提高人才培養(yǎng)質(zhì)量、提升人才國際競爭力的重大契機(jī)[3]。工程教育專業(yè)認(rèn)證以“學(xué)生中心、產(chǎn)出導(dǎo)向、持續(xù)改進(jìn)”為基本教育教學(xué)理念，將該理念始終貫穿在人才培養(yǎng)方案、培養(yǎng)目標(biāo)、課程體系、畢業(yè)要求、教學(xué)評估與評價及教學(xué)質(zhì)量保障體系中是工程教育認(rèn)證的標(biāo)準(zhǔn)。而其中，定期開展課程質(zhì)量評價是建立和完善教學(xué)過程質(zhì)量監(jiān)控機(jī)制的重要舉措，也是貫徹落實OBE（Outcomes-Based Education）教育理念的重要途徑[4-5]。

目前，工程教育專業(yè)認(rèn)證通行的課程評價方式是課程目標(biāo)達(dá)成度分析[6]。課程目標(biāo)達(dá)成度分析法將每一門課程的培養(yǎng)目標(biāo)與畢業(yè)要求指標(biāo)點、畢業(yè)要求密切關(guān)聯(lián)起來，建立了一個從培養(yǎng)目標(biāo)分解、教學(xué)大綱制定、教學(xué)實施、目標(biāo)達(dá)成度分析、存在問題及持續(xù)改進(jìn)的過程機(jī)制[4]。該方法科學(xué)、有效、定量地評價課程目標(biāo)是否實現(xiàn)了預(yù)期培養(yǎng)目標(biāo)、實現(xiàn)程度如何，學(xué)生重點獲得了哪些知識要求與能力，這些知識與能力又是否符合畢業(yè)要求，并據(jù)此做出持續(xù)改進(jìn)的措施。為扎實推進(jìn)本專業(yè)國家一流專業(yè)建設(shè)工作，本文以東莞理工學(xué)院2018級能源與動力工程專業(yè)為例（113名學(xué)生），對“燃燒學(xué)”課程目標(biāo)達(dá)成度進(jìn)行分析和評價。

1 課程目標(biāo)與達(dá)成度計算體系

“燃燒學(xué)”是能源與動力工程專業(yè)的一門基礎(chǔ)必修課，主要研究燃燒過程的基本規(guī)律及其應(yīng)用技術(shù)的專業(yè)課程[7-8]，涉及“熱力學(xué)”“流體力學(xué)”“傳熱學(xué)”及“化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)”等多門專業(yè)基礎(chǔ)課程的知識。同時，為應(yīng)對新工科提出的學(xué)科交叉、個性化培養(yǎng)的教育模式需求[9]，培養(yǎng)適應(yīng)地方特色能源產(chǎn)業(yè)的高素質(zhì)應(yīng)用型創(chuàng)新人才，本課程還新增了生物質(zhì)固體燃料與可燃固體廢棄物燃燒的戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)知識內(nèi)容。

根據(jù)工程教育專業(yè)認(rèn)證通用標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合專業(yè)的辦學(xué)定位和服務(wù)產(chǎn)業(yè)，本課程教學(xué)目標(biāo)及其畢業(yè)要求如表1所示。

表1 “燃燒學(xué)”的培養(yǎng)目標(biāo)及畢業(yè)要求

課程目標(biāo)、各支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點與考核內(nèi)容的關(guān)系如表2所示。

表2 “燃燒學(xué)”課程目標(biāo)、各支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點與考核內(nèi)容的關(guān)系

課程目標(biāo)達(dá)成度的計算如式（1）所示：

式（1）中：Gi為第i個課程目標(biāo)達(dá)成度；ai、bi、ci和di分別為第i個課程目標(biāo)對應(yīng)平時作業(yè)、課堂討論、實驗報告和期末考試的考核成績；Ai、Bi、Ci和Di分別為第i個課程目標(biāo)對應(yīng)四種評價依據(jù)的總分值；p1、p2、p3和p4分別為第i個課程目標(biāo)對應(yīng)成績比例。

課程總體達(dá)成度的計算式：課程總體達(dá)成度=學(xué)生綜合平均值得分/100。課程總體達(dá)成度大于等于0.65，則視為教學(xué)目標(biāo)達(dá)到了預(yù)期要求，教學(xué)成效滿足畢業(yè)要求達(dá)成度標(biāo)準(zhǔn)；反之，則視為未達(dá)到。

2 達(dá)成度情況分析

圖1為“燃燒學(xué)”1～4課程目標(biāo)達(dá)成度及課程總體達(dá)成度評價結(jié)果，分別為0.72、0.77、0.80、0.86和0.76，表明4個課程目標(biāo)和課程總體目標(biāo)均達(dá)到了預(yù)期效果，學(xué)生獲得的專業(yè)知識和能力滿足培養(yǎng)方案中的畢業(yè)要求指標(biāo)點和畢業(yè)要求。

圖1 課程目標(biāo)1～4達(dá)成度與總體達(dá)成度

課程目標(biāo)1的達(dá)成度低于課程總體達(dá)成度，說明學(xué)生對課程目標(biāo)1的知識點的掌握較為薄弱。進(jìn)一步分析教學(xué)內(nèi)容，課程目標(biāo)1主要囊括了分子碰撞理論與鏈?zhǔn)椒磻?yīng)理論、質(zhì)量作用定律、普朗特混合長度理論、熱自燃理論與鏈鎖自燃理論等極其基礎(chǔ)、抽象的理論[7]，知識較為高深枯燥，教學(xué)內(nèi)容復(fù)雜難學(xué)，公式多且形式煩瑣，因而學(xué)生掌握程度弱于總體平均達(dá)成度。在任課教師與學(xué)生的交流中，學(xué)生也普遍反應(yīng)燃燒學(xué)的基礎(chǔ)理論學(xué)習(xí)難度較大，在本課程的達(dá)成度分析中也得到了印證。因而，如何提高學(xué)生對本章節(jié)知識要點的掌握與學(xué)習(xí)熱情是需要重點關(guān)注的問題。

課程目標(biāo)4的達(dá)成度遠(yuǎn)高于總體達(dá)成度，說明學(xué)生對課程目標(biāo)4的知識點掌握較為扎實。進(jìn)一步分析教學(xué)內(nèi)容，課程目標(biāo)4主要是燃燒學(xué)的發(fā)展史、主要燃燒設(shè)備的介紹、燃料的分類及組成、污染物的生成與排放等較為客觀的知識點，學(xué)習(xí)難度較低，因而課程目標(biāo)4達(dá)成度較高。下一階段，如何通過生動有趣、形式多樣的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)一步開拓學(xué)生視野，同時又能鞏固現(xiàn)有課程目標(biāo)4的學(xué)習(xí)成績是一項新的教學(xué)設(shè)計。

為進(jìn)一步分析學(xué)生對各課程目標(biāo)的達(dá)成情況，圖2展示出了每個學(xué)生達(dá)成度的分布圖，從圖中可以清晰地辨別出在各個達(dá)成度區(qū)間的學(xué)生頻數(shù)。如圖2（a）所示，課程目標(biāo)1達(dá)成度落在0.1～0.2和0.2～0.3區(qū)間的各有1名學(xué)生，低于0.65的學(xué)生頻數(shù)為36個，最低達(dá)成度0.17。該結(jié)果再次表明，學(xué)生對課程目標(biāo)1的掌握不夠扎實；同時，也在一定程度上反映了任課教師編制的課程目標(biāo)1的考核內(nèi)容難度較大。這些結(jié)果提示教師在今后的教學(xué)中需要加強(qiáng)對基礎(chǔ)專業(yè)知識的教學(xué)與訓(xùn)練，進(jìn)一步提高課程目標(biāo)1的達(dá)成度。相比于課程目標(biāo)1，課程目標(biāo)2的總體情況較為良好，如圖2（b）所示，達(dá)成度落在0.2～0.3區(qū)間的有1名學(xué)生，低于0.65的學(xué)生頻數(shù)為14個，最低達(dá)成度為0.21。如圖2（c）、圖2（d）所示課程目標(biāo)3和課程目標(biāo)4的達(dá)成度高于0.8的學(xué)生頻數(shù)分別為62個和105個，學(xué)習(xí)成效和教學(xué)效果均達(dá)到預(yù)期。

圖2 課程目標(biāo)1～4達(dá)成度分布圖

圖3 為本課程綜合成績的負(fù)偏態(tài)分布圖，由于低分段（低于60）有12名學(xué)生，極小值嚴(yán)重地拉低了平均分，致使綜合成績呈現(xiàn)負(fù)偏態(tài)分布。

圖3 課程成績負(fù)偏態(tài)分布圖

更進(jìn)一步的是，通過對比課程目標(biāo)達(dá)成度情況分析與常規(guī)的課程成績分布圖，可以發(fā)現(xiàn)課程目標(biāo)達(dá)成度的評價方式能夠從多個角度定量來分析學(xué)生們對所學(xué)習(xí)的關(guān)鍵知識和技能能力的掌握情況，與此同時，在一定程度上也可以基于此來評價教師的教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)得失，以獲得有效的教學(xué)反思。這種下沉到各個培養(yǎng)目標(biāo)、知識要點以及畢業(yè)要求的評價模式為突出教學(xué)的重點和持續(xù)改進(jìn)教學(xué)的方法提供了科學(xué)的依據(jù)。

3 存在的問題與持續(xù)改進(jìn)措施

存在的問題如下：①“燃燒學(xué)”的基礎(chǔ)知識涉及大量深奧的理論和公式，學(xué)習(xí)難度較大；同時，筆者作為任課教師對知識點的講解不夠深入淺出、通俗易懂，幫助學(xué)生掌握關(guān)鍵知識的能力有待提高。雖然，課程目標(biāo)1達(dá)成度超過了0.65，但還有持續(xù)改進(jìn)的必要與空間。②部分學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度較為消極，其對應(yīng)的課程目標(biāo)達(dá)成度極小值顯著的影響了課程目標(biāo)1和課程目標(biāo)2達(dá)成度。

持續(xù)改進(jìn)措施：①“以學(xué)生為中心”，對于目標(biāo)達(dá)成度較高的、學(xué)生掌握較為扎實的知識點與能力，可以在今后的教學(xué)中嘗試學(xué)生自學(xué)、翻轉(zhuǎn)課堂等方式授課，通過多樣化的教學(xué)方式提升教學(xué)質(zhì)量；而對于目標(biāo)達(dá)成度較低、學(xué)生掌握較為薄弱的知識點與能力，可以適當(dāng)多分配課時進(jìn)行重點授課、強(qiáng)化練習(xí)鞏固知識要點，尤其是課程目標(biāo)1和目標(biāo)2偏基礎(chǔ)理論和原理方面的知識。②豐富教學(xué)手段與方法，將科研、實操實驗、虛擬仿真實驗穿插在理論教學(xué)過程中；邀請企業(yè)家走進(jìn)課堂，通過引入工程示例與模型動畫，將抽象的理論知識與實際案例有機(jī)結(jié)合，輔助理論教學(xué)。③結(jié)合新能源產(chǎn)業(yè)特色與發(fā)展前景，多方位融入“課程思政”元素，增強(qiáng)學(xué)生對能源行業(yè)的信心與自豪感，激發(fā)學(xué)生對“燃燒學(xué)”及其他專業(yè)課程的學(xué)習(xí)熱情。

4 總結(jié)

基于國家工程教育認(rèn)證的通用標(biāo)準(zhǔn)，對“燃燒學(xué)”的課程目標(biāo)達(dá)成度與課程總體達(dá)成度情況進(jìn)行科學(xué)、定量的分析，通過達(dá)成分析剖析學(xué)生對關(guān)鍵知識點和能力的掌握情況，進(jìn)而發(fā)現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)的各個課程目標(biāo)的薄弱環(huán)節(jié)和教學(xué)存在的不足。針對存在的問題，提出了持續(xù)改進(jìn)教學(xué)方法與措施。本文的評價結(jié)果為后續(xù)“燃燒學(xué)”課程目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)過程及考核內(nèi)容的持續(xù)改進(jìn)提供了依據(jù)與方向。