[摘  要]工程教育專業(yè)認(rèn)證是國際通行的工程教育質(zhì)量保障制度。作為非電類專業(yè)工程教育專業(yè)認(rèn)證的支撐課程，傳統(tǒng)電子技術(shù)實驗的課程教學(xué)目標(biāo)及實施過程與認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)不匹配。針對現(xiàn)行教學(xué)中存在的問題，文章以成果導(dǎo)向教育（OBE）理念重構(gòu)實驗教學(xué)內(nèi)容，分層設(shè)計教學(xué)內(nèi)容、以學(xué)生為中心設(shè)計教學(xué)方式并不斷優(yōu)化教學(xué)流程、面向產(chǎn)出設(shè)計課程教學(xué)評價體系，形成了教與學(xué)的持續(xù)改進機制，最終構(gòu)建起保障教學(xué)質(zhì)量的閉環(huán)模型。實踐表明，這些改革措施有效提升了學(xué)生的工程創(chuàng)新實踐能力，培養(yǎng)了其科學(xué)研究素養(yǎng)，實現(xiàn)了實驗課程教學(xué)的預(yù)期目標(biāo)，為各專業(yè)通過認(rèn)證提供了良好支撐。

[關(guān)鍵詞]工程教育專業(yè)認(rèn)證  成果導(dǎo)向教育  學(xué)生中心  評價體系

基金項目：陜西省研究生教育綜合改革研究與實踐項目（YJSZG2023073）；陜西本科和高等繼續(xù)教育教學(xué)改革研究項目（23BY045）；西安理工大學(xué)2023年教育教學(xué)改革研究項目（xjy2325）；陜西省深化新時代教育評價改革試點單位和試點項目；陜西省高等教育學(xué)會中外合作辦學(xué)分會研究重點項目。

中圖分類號：G642；TN710      文獻標(biāo)識碼：A


工程教育專業(yè)認(rèn)證是國際通行的工程教育質(zhì)量保障制度，也是實現(xiàn)工程教育國際互認(rèn)和工程師資格國際互認(rèn)的重要基礎(chǔ)。2016年6月，我國成為《華盛頓協(xié)議》第18個正式成員，同時也啟動了與國際實質(zhì)性等效的工程教育專業(yè)認(rèn)證工作，該認(rèn)證工作則為評價高校工科專業(yè)水平的新標(biāo)準(zhǔn)。截至2023年底，西安理工大學(xué)共有19個專業(yè)通過認(rèn)證，電子技術(shù)實驗是學(xué)校非電類專業(yè)重要的專業(yè)基礎(chǔ)實驗課程，也是支撐工程教育認(rèn)證的基礎(chǔ)課程。在此背景下，應(yīng)設(shè)計并重構(gòu)電子技術(shù)實驗教學(xué)體系，以符合專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)的目標(biāo)和要求。

傳統(tǒng)電子技術(shù)實驗教學(xué)存在的問題

與傳統(tǒng)工程教育思想不同，工程專業(yè)教育認(rèn)證倡導(dǎo)以學(xué)生為中心、成果導(dǎo)向和持續(xù)改進三個理念，其中，以學(xué)生為中心是宗旨，成果導(dǎo)向是要求，持續(xù)改進是機制。西安理工大學(xué)電子技術(shù)實驗面向工業(yè)工程（工科類）、印刷工程、包裝工程、工程力學(xué)、環(huán)境工程、給排水科學(xué)與工程、機械設(shè)計制造及其自動化、車輛工程、新能源材料與器件、材料物理、材料科學(xué)與工程、材料化學(xué)、光電信息科學(xué)與工程、測控技術(shù)與儀器等近電類專業(yè)的學(xué)生，具有量大、面廣的典型特點。作為工程教育認(rèn)證的支撐課程，當(dāng)前電子技術(shù)實驗面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)：①實驗教學(xué)過于側(cè)重共性訓(xùn)練與培養(yǎng)，忽略了多層次人才培養(yǎng)的要求；②實驗項目設(shè)置彼此割裂，切斷了知識點之間的聯(lián)系，缺乏系統(tǒng)性；③實驗時空及內(nèi)容固化，難以跟上產(chǎn)業(yè)需求與技術(shù)發(fā)展步伐；④能力指標(biāo)對應(yīng)的考核方式不合理，實驗過程中缺少有效的過程監(jiān)督及量化考核，無法精準(zhǔn)評價課程教學(xué)目標(biāo)的達成情況，也缺乏對教學(xué)效果的直觀評價；⑤傳統(tǒng)實驗教學(xué)采用“教師教、學(xué)生仿”的模式，背離了工程專業(yè)教育認(rèn)證的要求。

以成果導(dǎo)向教育（OBE）理念重構(gòu)教學(xué)內(nèi)容

成果導(dǎo)向教育是工程教育專業(yè)認(rèn)證的核心理念，呈現(xiàn)“課程教學(xué)→課程目標(biāo)→畢業(yè)要求→培養(yǎng)目標(biāo)”的支撐關(guān)系，是一種“以課程體系來支撐畢業(yè)要求”的認(rèn)證邏輯。這種邏輯在一定程度上要求課程教學(xué)內(nèi)容能夠支撐課程教學(xué)目標(biāo)的達成，要與教學(xué)方式相適應(yīng)。

1.教學(xué)內(nèi)容的分層設(shè)計

以我國工程教育認(rèn)證12條畢業(yè)要求的具體指標(biāo)點為參照，通過調(diào)研工業(yè)過程、學(xué)科競賽、企業(yè)需求等多方面反饋，以適應(yīng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展為導(dǎo)向，對實驗內(nèi)容進行重構(gòu)，將實驗項目分層設(shè)計為基礎(chǔ)實驗、綜合實踐型實驗和創(chuàng)新設(shè)計型實驗，以適應(yīng)多層次人才培養(yǎng)的要求。

（1）基礎(chǔ)實驗

基礎(chǔ)實驗以單元驗證性實驗為主，是理論教學(xué)的復(fù)盤。學(xué)生需依據(jù)實驗結(jié)果驗證基本原理、結(jié)論及定理等，理解理論與實際的差異，培養(yǎng)基本的實驗技能和良好的實驗素質(zhì)。根據(jù)畢業(yè)要求的具體指標(biāo)點，在實驗設(shè)計過程中明確了具體的教學(xué)目標(biāo)及其對畢業(yè)要求的支撐。以光電信息科學(xué)與工程專業(yè)為例，選取部分實驗項目，設(shè)計了實驗過程的教學(xué)目標(biāo)和對畢業(yè)要求的支撐，如表1所示。

（2）綜合實踐型實驗

綜合實踐實驗是在基礎(chǔ)實驗之上的進階學(xué)習(xí)，內(nèi)容設(shè)計側(cè)重強化系統(tǒng)概念，通過整合多個不同功能的單元電路，構(gòu)建具有實際意義的小型系統(tǒng)。綜合設(shè)計實驗平臺包含myDAQ數(shù)據(jù)采集設(shè)備、面包板及與實驗匹配的元器件。學(xué)生在學(xué)習(xí)初期可借助myDAQ與Multisim仿真軟件進行聯(lián)合仿真，自主完成電路的設(shè)計、搭建、測試及數(shù)據(jù)分析；學(xué)習(xí)后期可結(jié)合圖形化系統(tǒng)設(shè)計軟件LabVIEW設(shè)計研究創(chuàng)新項目。綜合實踐型實驗以學(xué)生為主、教師為輔，數(shù)據(jù)采集設(shè)備與仿真軟件的引入，將實驗場地延伸至實驗室之外，為實驗過程提供了很大的靈活性，著力培養(yǎng)學(xué)生分析和解決問題的能力。實驗過程的教學(xué)目標(biāo)及對畢業(yè)要求的支撐如表1所示。

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（3）創(chuàng)新設(shè)計型實驗

創(chuàng)新設(shè)計型實驗以小組為單位開展，每組三人。實驗實施過程以培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)、自主設(shè)計、自主調(diào)試能力為主要目標(biāo)，兼顧未來科學(xué)研究需求。創(chuàng)新設(shè)計型實驗具有很強的工程性，項目設(shè)計需先明確目的和要求，規(guī)定實驗條件；學(xué)生先自評，再選題，隨后進行功能模塊設(shè)計仿真、硬件電路安裝、調(diào)試和功能測試，最后以組為單位進行答辯匯報。該教學(xué)形式實現(xiàn)了從封閉課堂向開放課堂、從重學(xué)輕思向?qū)W思結(jié)合的轉(zhuǎn)變。

2.以學(xué)生為中心設(shè)計教學(xué)方式

學(xué)生是學(xué)習(xí)的主體，教育教學(xué)過程應(yīng)以學(xué)生的學(xué)習(xí)和發(fā)展為中心，同時，教師也要轉(zhuǎn)變教育理念，成為學(xué)生學(xué)習(xí)的引導(dǎo)者，實現(xiàn)從“以教為中心”到“以學(xué)為中心”的轉(zhuǎn)變。為了達到上述目標(biāo)，教學(xué)團隊調(diào)整了實驗教學(xué)流程的先后順序，并優(yōu)化設(shè)計實驗實施過程。教學(xué)流程共包含課前準(zhǔn)備、課中和課后三部分，如圖1所示。

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課前準(zhǔn)備：課前，通過騰訊會議和雨課堂開展線上教學(xué)，授課教師講授實驗實施方案、預(yù)習(xí)要求、考核細(xì)則，以及實驗過程中軟件和實驗設(shè)備的使用方法。在第一次正式上課前，應(yīng)給學(xué)生充裕的知識內(nèi)化時間，以加深對實驗過程的理解，為線下實驗做好準(zhǔn)備。

課后：此階段的執(zhí)行主體是學(xué)生。學(xué)生先分解并仿真實驗任務(wù)，再攜帶仿真結(jié)果和預(yù)習(xí)報告到實驗室，經(jīng)教師檢查合格后領(lǐng)取實驗所需元器件。隨后，學(xué)生利用碎片時間在面包板上完成實驗電路的安裝，借助虛擬儀器平臺進行電路調(diào)試，并對實驗數(shù)據(jù)進行采集。

課中：該階段主要包含“回課”和“實驗導(dǎo)學(xué)”兩個環(huán)節(jié)。“回課”環(huán)節(jié)中，教師先檢查學(xué)生的實驗結(jié)果，討論并解答學(xué)生實驗過程中遇到的問題；再根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)程度，安排一部分同學(xué)繼續(xù)解決未完成的實驗問題、完善實驗內(nèi)容，另一部分同學(xué)進行縱深學(xué)習(xí)，完成擴展任務(wù)。“實驗導(dǎo)學(xué)”則是將傳統(tǒng)教學(xué)中的“課前預(yù)習(xí)”環(huán)節(jié)內(nèi)置于課堂中，由教師講解下次實驗的重點和難點，并分發(fā)下次實驗任務(wù)所需的元器件，讓學(xué)生對實驗過程形成全面認(rèn)知，同時明確預(yù)習(xí)應(yīng)達到的標(biāo)準(zhǔn)，使任務(wù)和要求更加具體。課中階段結(jié)束后，再次進入課后環(huán)節(jié)，按流程實施實驗。

從實驗流程可以看出，課程設(shè)計以學(xué)生為主體，教師僅占用少量時間；實驗內(nèi)容采用梯度分層設(shè)計，將統(tǒng)一性與多樣性相結(jié)合，增強了內(nèi)容的包容性；實驗流程設(shè)計包含內(nèi)部小循環(huán)與外部大循環(huán)，使實驗各環(huán)節(jié)形成閉環(huán)；教學(xué)過程中設(shè)置量化考核點，建立“評價→反饋→改進”的循環(huán)機制，可持續(xù)優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)方法。這些舉措實現(xiàn)了從知識課堂向能力課堂、從灌輸課堂向?qū)υ捳n堂、從低階課堂向高階課堂的轉(zhuǎn)變。

3.面向產(chǎn)出的課程教學(xué)評價體系設(shè)計

實驗考核是對學(xué)生實驗?zāi)芰Φ娜鏅z驗，也是課程目標(biāo)評價的具體形式。當(dāng)前，在我國工程認(rèn)證畢業(yè)要求指標(biāo)體系的構(gòu)建中，指標(biāo)點的可評價性較為缺乏。OBE理念包含兩條線：一是面向產(chǎn)出教學(xué)的“主線”，二是面向產(chǎn)出評價的“底線”。其中，主線是底線的前提，底線是主線的保障。底線的邏輯起點是面向產(chǎn)出的課程教學(xué)評價，即需明確每一項課程教學(xué)目標(biāo)的評價內(nèi)容與評價方式，進而判斷其達成情況。評價過程應(yīng)堅持以成果評估和價值觀評估為導(dǎo)向，設(shè)計多元課程評價方式及評價主體，加強對學(xué)習(xí)過程和綜合能力的考核，同時融入思政教育考核，以實現(xiàn)對學(xué)習(xí)成果的多角度、全方位評價。表2給出了創(chuàng)新設(shè)計型實驗項目課程教學(xué)評價設(shè)計，實驗過程中教師收集各項評價數(shù)據(jù)，根據(jù)數(shù)據(jù)指標(biāo)即可計算課程教學(xué)目標(biāo)達成度的評價值。

達成度評價值=達成度目標(biāo)值*[∑i]考核環(huán)節(jié)[i]的權(quán)重值*[考核環(huán)節(jié)i的平均得分考核環(huán)節(jié)i的理論得分] 

例如，在評價“知識應(yīng)用能力”達成度評價值[（M）]時，其由“基礎(chǔ)元器件識別”達成度[（X1）]和“電路設(shè)計及單元電路參數(shù)計算”達成度[（X2）]構(gòu)成，根據(jù)權(quán)重分配，[M=0.2*（0.5*X1+0.5*X2）]，

采用百分制，其中：

[X1=參加考試的學(xué)生“基礎(chǔ)元器件識別”平均得分/100

[X2=參加考試的學(xué)生“電路設(shè)計及單元電路參數(shù)計算”平均得分/100

通過評價每一項教學(xué)目標(biāo)的達成度，能夠及時掌握教與學(xué)中存在的問題，有利于形成持續(xù)改進的良性機制。

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在工程認(rèn)證背景下，以畢業(yè)要求的具體指標(biāo)為參照，對電子技術(shù)實驗課程體系進行升級重組。教學(xué)內(nèi)容：構(gòu)建以驗證性實驗與綜合性實驗為基礎(chǔ)，以創(chuàng)新設(shè)計型實驗為導(dǎo)向的多元化、層次化實驗教學(xué)體系。實驗設(shè)計：明確成果目標(biāo)，但不限定具體內(nèi)容，讓學(xué)生在實驗過程中充分發(fā)揮自身創(chuàng)造性，注重培養(yǎng)終身學(xué)習(xí)能力，為跨學(xué)科、跨平臺能力的提升提供支撐。新的課堂教學(xué)設(shè)計打破了傳統(tǒng)課堂固定的時空格局，使學(xué)生能在課下持續(xù)提升課堂教學(xué)中未充分獲得的能力，有利于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)研究素養(yǎng)。面向產(chǎn)出的教學(xué)評價，形成了“評價—分析—改進—再評價”的閉環(huán)保障機制，可有效保證課程教學(xué)質(zhì)量。

電子技術(shù)實驗教學(xué)設(shè)計方案已實施3年，實驗過程可實現(xiàn)功能單體實驗?zāi)芰Α⑾到y(tǒng)實踐能力、工程設(shè)計能力的分層次訓(xùn)練。從最近幾個學(xué)期的課程教學(xué)目標(biāo)達成度對比可以看出，改革后學(xué)生達成度較之前有明顯提高。選拔實驗過程中能力比較突出的學(xué)生作為各類競賽的人才儲備，其在后期的學(xué)科競賽（如“挑戰(zhàn)杯”“互聯(lián)網(wǎng)+”“全國電子設(shè)計競賽”等國家級學(xué)科競賽）中具有很強的競爭優(yōu)勢。

結(jié)  語

基于工程教育專業(yè)認(rèn)證背景，以O(shè)BE為核心理念的電子技術(shù)實驗教學(xué)采用線上線下相結(jié)合的模式，采用啟發(fā)式和引導(dǎo)式教學(xué)思路，以學(xué)生為主體，提高了學(xué)生的主觀能動性和創(chuàng)造性；分層設(shè)計實驗內(nèi)容，可適應(yīng)多層次人才培養(yǎng)需求；新教學(xué)流程的過程更加具體，翻轉(zhuǎn)了課堂角色，凸顯了學(xué)生的主體地位；開放式虛實結(jié)合的實驗教學(xué)實現(xiàn)了實驗資源效益的最大化和集約化，現(xiàn)代技術(shù)手段和設(shè)備有效延伸了課堂教學(xué)的時間與空間，打破了傳統(tǒng)課堂固定時空的格局，具有很高的包容度；在面向產(chǎn)出的教學(xué)評價設(shè)計中，通過評價教學(xué)目標(biāo)達成度推動教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)方法持續(xù)改進；在教學(xué)中合理融入思政教育，培養(yǎng)學(xué)生的人文與理工復(fù)合素養(yǎng)。實踐證明，這種多維度、多層面、全方位的改革有助于提高學(xué)生的工程創(chuàng)新實踐能力，培養(yǎng)其科學(xué)研究素養(yǎng)，與工程教育專業(yè)認(rèn)證的考核目標(biāo)相契合，可在其他課程中推廣。

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（寧紅英、楊媛、李學(xué)平、汪洪亮、楊勇：西安理工大學(xué)自動化與信息工程學(xué)院）

責(zé)任編輯：張言