工程教育專業認證背景下儀器類專業前沿課程建設與教學改革

秦紅波 劉 巖 李智奇

（西安電子科技大學機電工程學院 陜西·西安 710071）

2016年6月我國成為《華盛頓協議》的正式會員，標志著我國工程教育質量及其認證標準得到了國際同行的認可，高等院校工程教育日益融入國際互認體系，極大促進了工程師資格的國際互認和人才流動[1]。在工程教育專業認證背景下，高校工程教育是以學生為中心、以產出為導向的人才培養體系，對培養目標、畢業要求、課程體系、師資隊伍、支撐條件等方面的制定與持續改進提出了明確的標準。這一革新對于包括儀器類在內的傳統工科專業的建設和人才培養既是挑戰，也是發展的新機遇。然而，當前儀器類專業部分課程的開展仍存在課程內容與工程實際脫鉤、評價方法唯卷面成績、教學過程缺乏持續改進等問題，并在以介紹儀器儀表領域先進科學與技術的專業前沿課程上表現得尤為突出。筆者以所承擔的我校測控技術與儀器專業前沿課程為對象，結合參與本專業認證工作的經驗，對儀器類專業前沿課程的建設與教學改革需求進行闡述并提出相應建議，為促進儀器類專業前沿課程的建設和發展提供參考。

1 專業前沿課程基本情況

《測量控制與儀器儀表新技術》是本專業為介紹儀器儀表及其測控系統領域最新理論、技術和研究前沿而開設的一門專業知識擴展與提升課程，旨在介紹專業最新科學技術的同時，引導學生主動探索新知識、積極思考專業發展方向，并掌握最新信息獲取途徑與方法。為達成上述目標，課程設置了教師講授、隨堂分組討論、小組展示及結課報告幾個環節。同時，結合所支持畢業要求中問題分析、工程與社會、溝通和終身學習四項要求，課程在開展各教學環節過程中均采取了適當的措施并設置了對應的考核點，以保證課程目標的實現能夠有效支撐畢業要求的達成。以支撐“終身學習”這畢業要求指標為例，本課程除了講授最新專業知識和研究前沿，還“授人以漁”，提供包括科技數據庫、領域權威公眾號、知名機構和科研小組等信息在內的前沿知識信息庫。此外，在隨堂討論、小組展示和結課報告等環節考核中均引入前沿性、對專業發展趨勢思考等打分點。以上措施和考核點可使學生能以講授內容為基礎、專業信息庫為源頭、環節考核為驅動，積極獲取最新專業知識和研究前沿現狀，并主動思考專業發展趨勢。

2 專業前沿課程建設與教學改革的建議

近年來，材料科學、人工智能等新興領域迅猛發展以及工程教育專業認證的不斷深化在為儀器類專業的建設和教學帶來了新挑戰。作為專業知識擴展與提升的專門課程，專業前沿課程建設與教學改革的需求也尤為迫切。作者結合自身對工程教育專業認證理念的認識和近來相關課程教學積累，就儀器類專業前沿課程建設和教學改革提出相關建議。

2.1 以學生獲得為基礎設置教學環節與課程內容

教學的對象是學生，學生對前沿知識和科技的獲得是設置課程內容和教學環節的重要依據。這就要求在前沿課程的教學活動中應在以下幾個方面多做工作：

（1）破除傳統滿堂灌式教學方式，注重學生對課程的多環節參與。前沿課程主要以系列化講座的方式向學生講授儀器儀表專業領域的最新科研和工程成果，以豐富學生對專業的認識，并基于此進一步探究對專業未來發展趨勢。如僅以教師講授、學生被動接收的傳統方式進行教學，一方面會降低學生主動思考、探索的主動性，另一方面在有限課時內授課教師能介紹的專業前沿方向也相對有限。在課程實踐中需通過設置翻轉環節來增加學生的課程參與度。首先，在授課中可預留出時間由教師所講授內容引出前沿性話題來供學生小組討論，并形成討論記錄提交；其次，設置專門課時由學生分組就自己感興趣的專業前沿方向進行PPT展示；最后，要求學生在小組展示內容的基礎上形成系統的調研報告。以上環節可避免教師一言堂式教學，同時更大程度上擴展課程內容。

（2）立足專業基礎知識，積極引入當下科技熱點。技術前沿課程內容應以專業基礎知識為出發點，將當下最新理論、技術和方法展現給學生[2]。如課程內容過分強調前沿性而忽略與學生已有知識的關聯，可能會造成學生理解困難、降低知識獲得度等問題。同時，過分注重專業基礎又會影響課程的前沿性，讓學生有課程只是“炒冷飯”的感覺。基于此，筆者建議前沿課程的內容應取材于當下熱點科技成果和技術前沿，并最終落腳于學生已有的專業技術知識。以新型傳感器技術一節為例，在講授時可通過目前流行的可穿戴設備講起，漸次引入器件微型化、柔性化和集成化的發展方向，而后結合學生已有的傳感器原理知識講授對應的 MEMS等技術手段和滲流理論等敏感機制，最后再介紹實現各類先進傳感器的工藝和材料。以上內容依次遞進，以學生現有知識的源頭激發前沿技術的清泉。

（3）課程教學應融入學生非技術素養的培養。在工程教育專業認證標準設定的畢業要求中，對專業學生工程與社會、環境和可持續發展、溝通、終身學習等七方面的非技術素養提出了要求[3]。這些非技術素養在專業基礎知識過程中往往得不到充分的重視，導致學生所學與社會工程實際緊密程度不高，影響學生對專業的認知深度和認可程度。對于專業前沿課程，一方面可安排企業工程師或產品經理為學生講授專業知識在最新技術中的應用狀況，拉近專業知識與工程實際的距離；另一方面通過各教學環節驅動學生主動探究專業領域發展與社會、環境和可持續發展等的關系，掌握獲取最新知識和學術前沿的手段，為自身的不斷發展提供助力。

2.2 以學生產出為導向開展課程目標達成度評價

課程目標是教學大綱中要求學生通過課程學習應產出的成果，表現為相關專業知識和非技術素養的提升。課程目標達成度評價通過學生學習產出來衡量課程教學效果，其評價結果是后續教學活動持續改進的重要依據。

傳統課程目標達成評價多以卷面成績為主，需將試卷各題目與課程目標對應，出現了教師命題工作量增加、學生非技術要素難以準確考核等問題。這一方式顯然不能滿足專業前沿課程目標的達成評價要求。在前沿課程目標達成評價時應著重考核學生通過課程學習和訓練所能產出的專業素養提升，如專業視野的擴展、未來發展的思考、信息庫的建立以及表達溝通等。在課程各教學環節進行課程目標達成情況評價時也應設置與之對應的指標點，以準確衡量學生的學習產出。可用措施包括：

（1）在課程隨堂討論環節可設置討論參與度和效果兩個指標點。前者由學生自我互評，后者由教師依據學生所提交討論記錄的深度和廣度進行評價。

（2）在小組展示環節可設置內容前沿性、信息檢索與總結效果、PPT制作與展示效果以及小組成員貢獻度四個指標點。前三個指標點由授課教師和學生代表根據小組展示情況現場打分，以考核學生對專業前沿的認知水平，使用專業數據庫并陳述有效結論的能力及在社會規范和專業標準下應用專業知識的意識；小組成員貢獻度則由小組內部根據成員在展示環節的工作量進行相互評價，評價結果將作為根據小組展示成績確定成員個人成績的權重。

（3）結課報告環節考核在小組展示環節指標點的基礎上再增加報告撰寫規范度指標，以衡量學生是否具備理解和撰寫專業報告的能力。

此外，面向學生產出的評價方法也是保證課程目標有效支撐對應畢業要求的重要保障。工程教育專業認證是以產出為導向來制定包括畢業要求在內的認證標準，將學生產出評價時時貫徹在專業課程各個環節評價中，也是有效支撐學生畢業要求的必然過程。課程目標達成評價的方式、環節和結果均應與課程所支撐的畢業要求緊密結合，這一要求對于專業前沿課程也必然適用。

2.3 以課程評價結果為依據的持續改進

持續改進是工程教育專業認證堅持的重要抓手，依據課程評價結果進行課程持續改進是認證體系下課程建設和改革的重要內容[4]。這里的課程評價在考慮課程目標達成評價結果的同時，還應參考學生對課程內容、教學環節以及評價方法的反饋信息。具體而言，課程持續改進可包括以下兩個方面：

（1）依據課程目標達成情況進行的持續改進。課程的持續改進應首先從課程目標達成情況入手，尋找學生在完成課程學習后存在的達成情況不理想、能力尚有欠缺的考核點，并在后續課程建設和教學改革中進行針對性改進。在改進過程中應注意區分造成達成度情況不理想的具體因素是來自于教學內容和環節的不足還是評價指標設置的不合理。教學內容和環節的不足是影響課程目標達成度的顯性因素，其對課程目標的不完全覆蓋或支撐效力不足均會影響學生的學習產出。這一問題需要授課教師及課程組及時分析評價結果，查漏補缺，優化課程內容，改進教學執行方式。評價指標的不合理設置則是影響課程目標達成度的隱形因素，其不合理性多表現為指標點與教學環節匹配性不足，導致教學環節不能有效支撐評價指標點，進而影響課程評價結果。這一問題的解決關鍵在于準確分析各教學環節所能實現的學生產出，從而在后續改進中設置與之匹配的目標評價指標點。

（2）依據學生評價結果進行的持續改進。獲取學生評價可在結課報告中要求學生給出課程的主觀評價，如最喜歡哪些環節，哪些內容吸引力不足，教學執行方式需要進行哪些改進等。通過了解學生對課程的主觀感受，分析新時代學生對專業前沿課程需求的變革，并隨之改進課程教學內容和環節。提升甚至是替換學生普遍反映吸引力較低的課程內容，引入互聯網理念和新媒體模式，都可能是專業前沿課程需要進行持續改進的內容。

3 結語

專業前沿課程需要結合自身特點，融入工程教育專業認證所堅持的以學生為中心、產出為導向、持續改進為抓手的理念，開展全面、持續的建設和改革。本文基于本校所設置儀器類專業前沿課程的基本情況，論述了專業前沿課程在教學內容與環節、課程目標達成評價及課程持續改進上應注意的問題和改進措施，為工程教育專業認證背景下儀器類專業前沿課程的提升提供了參考，也對其他專業同類型課程發展起到借鑒作用。