ABET认证对实验教学改革的启示

徐菊美, 许 琨, 雷 明, 乐清华, 吴 炎

(1. 华东理工大学 化学工程系, 上海 200237； 2. 华东理工大学 工程设计研究院, 上海 200237；3. 华东理工大学 实验室与装备处,上海 200237)

ABET认证对实验教学改革的启示

徐菊美1, 许 琨2, 雷 明1, 乐清华1, 吴 炎3

(1. 华东理工大学 化学工程系, 上海 200237； 2. 华东理工大学 工程设计研究院, 上海 200237；3. 华东理工大学 实验室与装备处,上海 200237)

通过对ABET工程教育认证标准的分析,从3个方面阐述了当前实验教学改革的重点:以学生为中心,加强实验室安全教育；以培养成果为导向,突出创新能力培养；注重对学生成果的支撑与评价,建立有效的持续改进机制。华东理工大学化学工程与工艺专业是国内首个通过ABET认证并获得最长有效期的工程专业,其实践经验可为工程类专业开展国际化认证或工程教育国际化改革提供借鉴。

ABET认证； 安全教育； 学习成果； 创新能力； 持续改进

2013年6月,中国成为《华盛顿协议》(Washington Accord) 预备成员,这对我国工程教育发展具有里程碑意义,一方面表示我国工程教育的水平获得国际社会的认可,另一方面,协议规定,在成为预备会员后的2年时间,我国应加快认证工作的改进力度和速度,建立与国际认证“实质等效性”的认证体系。因此,按照国际认证的标准推动工程专业建设已成为当前工程教育改革的核心目标与紧迫任务[1-3]。

1 《华盛顿协议》与ABET认证

《华盛顿协议》是世界上最具影响力的国际本科工程学位互认协议,其目标是通过双边或多边认可工程教育资格,促进工程学位互认和工程技术人员的国际流动。该协议提出的工程专业教育标准和工程师职业能力标准,是国际工程界对工科毕业生和工程师职业能力的权威要求。目前已有20个成员国加入《华盛顿协议》,包括美国、英国、加拿大、澳大利亚、日本等15个正式成员,以及印度、中国等5个预备成员[4-5]。

美国工程与技术认证委员会(Accreditation Board for Engineering and Technology,ABET)成立于1932年,是专门从事工程、技术、计算机科学、应用科学四大领域的工程与技术教育认证的民间机构,是美国高教界和工程界广泛认可和支持的全国唯一的工程教育专业鉴定机构,也是华盛顿协议的6个发起工程组织之一。ABET推行工程2000准则 (Engineering Criteria 2000,EC2000),以人才培养效果为导向,注重教学过程的自我完善和持续改进；ABET提出以11项能力界定工程专业教学成果,即学生的学习效果,该标准得到国际高教界及工程界的广泛认可,目前全球已有超过600个大学、3 400个项目参加过它的认证,ABET认证具有权威性和公正性[6]。

2 ABET认证与传统教学理念的比较

ABET认证有一套比较完整的理论体系与实施模式:在理念上,以学生为中心,以培养结果为导向；在目标上强调与产业社会相结合；在行动上强调持续改进；在过程中注重对目标达成的支撑；在认证和评价上实行第三方机制。这种模式所代表的国际工程教育与我国传统教育相比,有3个明显转变[7]:

(1) 从教师中心向学生中心转变。传统教育以学科资源为基础,以教师为中心,教学活动以教什么、怎么教、教得怎样为重点；ABET认证要求把学生作为学校或专业的首要服务对象,从课程安排、资源配置、学生服务诸多方面的重点都是满足所有学生的需要。

(2) 从重视教育投入转变为重视教育产出。传统教育关注教学资源的投入,如教学经费、实验设施、高水平师资比例等,以此评估教学效果；ABET认证关注教育产出,即学生的培养成果,结合了教师教学效果和学生学习效果的双向评估。

(3) 从质量监控转变为持续改进。传统的教学质量管理是对教学环节进行质量监控,包括监督、调控,但缺乏改进功能；ABET认证要求建立一种有效的持续改进机制,使培养目标适应经济社会发展需要。

ABET认证代表了当前国际工程教育评价的通用范式,在推进工程教育改革时,应将其成熟的理念、方法融入现有的教育中,改革传统教育理念下与此不相应的做法。本文结合我校化学工程与工艺专业在ABET认证过程中的相关实践经验,深入分析与讨论实验教学改革的重点。

3 基于ABET认证的实验教学改革

3.1 以人为本,加强实验室安全教育

实验室安全工作是ABET专家考察教学设施时的关注点。ABET认证强调以人为本,高度重视实验室安全建设与管理,注重学生安全责任意识的培养,体现了对生命安全的高度重视及人文关怀。首先,高校实验室应加强安全设施建设,以化学化工实验室为例,安全设施建设应兼顾用房安全、设备仪器安全、用电用气安全、化学品使用安全、废弃物安全处置等,同时还应考虑个人防护、应急措施。规范的安全设施可以成为防范风险的物质屏障。其次,高校实验室应加强安全教育,提高学生的安全意识、安全技能,学生将良好的安全素养带到工程活动中,必将造福社会[8-10]。

3.1.1 树立风险防范意识

所谓“风险防范”,指针对实验活动可能发生的危害及后果,采取有效的防范措施和控制手段,防止危害发生。化学化工实验室存在较多的安全风险,如危险品使用、高温高压设备使用、废液收集处理等过程均存在危险因素,某些突发事故将造成人员、财产的严重损失,因此,学生应树立风险防范意识。一方面,风险防范思想应贯穿于实验室设计建造、实验装置的开发设计、实验室日常管理中,用环境引导学生树立风险防范意识；另一方面,风险防范思想应体现在学生安全教育中。针对学生的操作培训应包括以下内容:对实验项目的风险评估、实验过程的危险性分析、实验过程失控的预防措施以及应急处理方法等。

3.1.2 开展多种形式的安全知识与技能培训

充分利用现代化多媒体技术,开展形式多样的安全知识与技能培训。安全培训内容应全面丰富、实用有效,对于各类有安全培训需要的学生总能找到适用的内容；同时形式多样,有电子课件、模拟动画、真实视频等,有培训需要的学生通过网络可以随时接受安全培训。我校、清华大学、浙江大学等高校在实验室安全教育方面已经做了积极探索,图1是我校化工专业实验室建立的由集中培训、安全知识自学、现场培训组成的三级安全培训流程。

图1 化工专业实验室安全培训流程

3.1.3 建立实验室准入制度

建立实验室准入制度,即要求新的教师、学生在进入实验室及使用实验装置前,必须经过严格的多级培训过程,掌握必要的安全知识、设备操作技能、应急处理方法,达到考核要求后方可进行实验活动。一方面,学生的安全教育应纳入实验教学大纲,在教学计划中有一定的必修学时用于安全教育。国内部分高校已经在研究生中开设了“实验室安全学”课,有条件的学校可以在本科生中开设此类课程。另一方面,通过考核检验学生是否具备足够的安全知识和技能,要求考核优秀的学生才能开展实验活动。国外高校普遍采用网络考核。网络考核具有高效、灵活、便于资源共享的特点,值得推广。建立实验室准入制度,将促进安全教育质量和效果提高,促进实验室安全教育体系完善。

3.2 以培养成果为导向,强化创新能力培养

ABET认证坚持以培养成果为导向的先进教育理念,并将其贯穿于工程教育认证标准的始终,这种认证模式取得了良好效果。据调查统计,从1994年到2004年的10年间,通过EC2000标准体系认证的工程专业毕业生，工程类职业能力和素质水平都有所上升,用人单位对毕业生能力的评价有明显提升[6]。树立成果导向的教育理念,提升工程教育质量,是当前工程教育改革的正确方向,也是实验教学改革的行动指南。

3.2.1 以培养成果为导向,梳理教学目标

ABET认证标准3提出,以11项能力作为工程类专业学生的毕业要求,这些能力主要通过课程教学来实现,每一项能力都需要明确的课程来支撑,或者说,每门课程都要对能力培养有贡献。基于ABET认证要求,高校应结合自身的专业特色,如培养目标、教学资源、学生素质等特点来建立课程体系与能力结构的映射关系,明确课程教学目标[4]。教学目标应包含两方面信息:

(1) 课程教学或实验,训练、培养学生哪些能力；

(2) 对这些能力培养的贡献度如何,若满分为5,贡献度可以为1～5之间的某一值。表1中列举了我校“化学工程与工艺专业实验”课程的教学目标:学生能够应用科学方法与现代化工程工具,以团队合作的方式完成实验项目的方案设计、组织实施、数据分析与解读,体现良好的工程素养。教学目标是组织教学方案、制定教学计划的前提。

表1 “化学工程与工艺专业实验”课程教学目标

表1(续)

3.2.2 推进研究性教学,培养创新能力

ABET认证标准2提出:“专业应有适应经济社会发展需要的培养目标。”由于未来工程问题的不确定性和复杂性,工程问题会超出已有的知识和经验范畴,这就意味着工程人员需要创造性地建立新的理论和方法去开拓新的领域。ABET要求毕业生应具备的11项能力正体现了创新型工程实践人才的特征,如 “设计出满足实际要求的系统、组成或过程的能力”、“在多学科小组中发挥作用的能力”、“识别、表达并解决工程问题的能力”。因此,实验教学应符合人才培养要求,通过教学内容、教学方法、教学手段的改革,加强学生创造性思维能力、设计能力、综合分析能力、策划与组织能力的培养[11]。

第一,依托教学与科研互动,将技术先进、工程特色鲜明的科研项目及时引入实验教学,丰富实验内涵,为开展研究性实验教学奠定基础。引进科研项目,可提高专业实验技术的前瞻性、综合性。我校化工专业实验项目的科研转化率达到80%,部分项目源于国家或中石化重点攻关项目,部分项目源于国家科技进步奖的获奖项目,更多的则源于企业的实际工程项目。这些技术鲜活、应用性强的实验项目极大地激发了学生学习的积极性。引进科研项目,有利于学生开展跨学科协作、交流。很多工程技术问题来源于与化工相关的环境、材料、生物、新能源等领域,将这些交叉学科项目引入到实验教学中,不仅可以开拓学生的视野,还可以启发学生寻找创新的基点。引进科研项目,还可以开设集流体输送、换热、反应、产品分离为一体的大型流程实验,突出化工实验项目的流程化、连续化和准工业化,在实验教学中融入工艺开发、工程放大、系统优化、环保节能等工程思想。

第二、积极推进“自主性、研究性、合作式”的教学模式,激发学生潜能。积极鼓励学生自主实践,有利于启发学生的创新勇气,教师在授课方式上,应改变传统的满堂灌、注入式的教学方法,以启发、互动、讨论的方式为学生提供有针对性的指导,让学生在自主实践中摸索和增长才干。积极推进研究性教学,强调内涵,可开设“一题多解”的研究性实验和“多参数优化”的设计性实验,让学生自行选择技术路线,自行设计实验方案、选用实验装置、完成实验任务。若受实验室硬件设施限制,无法对学生全面开展研究性教学,可以让学生独立完成方案设计部分,通过教师评价或学生互评的方式择优选用。对实验任务重的命题,则组织学生多组协同攻关,合作完成实验任务。

第三、更新实验手段,推动技术创新,促进能力培养。实验装置的设计、制作和控制水平直接反应了实验的技术水平,化工实验项目往往具有明确的工程背景或科研背景,建设具有计算机在线控制和检测系统的先进实验装备有利于让学生感受现代科技与化工生产的密切关系,有利于学生掌握各种应用技术和现代工程工具,提高学生解决具体问题的能力。

3.3 开展学生成果评价,建立有效的持续改进机制

持续质量改进是评估一个专业能否培养社会发展需要的工程技术人才的重要因素,在工程教育认证中具有核心地位[7-12]。ABET要求建立一种有效的持续改进机制,从而能够持续地改进培养目标,保障其始终与社会发展需求相符合；能够持续地改进毕业要求,保障其始终与培养目标相符合；能够持续地改进教学活动,保障其始终与毕业要求相符合。在实验教学中探索并实施持续质量改进,应注意3个方面。

3.3.1 从质量监控向持续改进转变

传统的教学质量管理,停留在质量监控阶段,如监督实验设施建设、实验室运行、实验教学计划执行情况等,但缺乏对学生学习成果的深入分析评价,缺乏改进功能。ABET要求高校建立自身有效的质量保障体系,一个完善功能的质量管理体系应该具备“闭合环路”特征。针对实验教学环节,应定期、广泛收集反映学生学习成果的信息,如实验报告、测试成绩、调查问卷等,通过分析评价发现问题、反馈建议、制定并落实教学改进策略,再次通过收集→评价→反馈→落实→发现问题实现闭路循环,达到持续改进的目的。

3.3.2 合理设计达成度评价标准

持续改进的目的是促进学生成果的达成,评价实验教学是否达到预期目标就是评价学生成果达成度,该评价结果是制定持续改进策略的前提与基础。针对每一项学生能力,专业教师应制定相应的达成度评价标准,确保其合理、公正。表2中列举了我校“化学工程与工艺专业实验”课程针对学生“设计并实施实验,以及分析和解读数据能力”制定的达成度评价表。首先将该项能力分解成几个能力指示元素,这些能力指示元素在实验环节中应该可观察、可测量,在学生实验报告中可显示；其次,根据学生表现制定评价依据,既可以是直接依据,如实验预习、实验操作、实验报告,也可以是间接依据,如学生自评、互评、毕业论文环节中教师针对学生实验能力的评价等,由于直接评价依据能准确、及时地反映教学活动效果,应当作为主要依据；最后,设定达成度目标,该目标可以是一个具体数值,如合格率、优秀率或平均分,该目标值应与专业培养目标、教学资源、学生素质等特征相符,当评价结果低于目标值时应反馈信息,制定教学改进策略。

表2 “化学工程与工艺专业实验”课程学生成果评价表

3.3.3 制定并落实教学改进策略

当学生成果达成度低于目标值时,应该寻找根本原因,比如学生本身能力不够,还是学习成果要求太高,或者教师能力不够等,制定教学改进策略,比如降低学习成果要求、提高教学水平、改善支持条件等。例如,针对学生“识别、表达并解决工程问题的能力”,评价结果未达到目标值,“化学工程与工艺专业实验”课程组织教师开发了一套实验教学课件,重点介绍各实验项目的工程背景、应用价值、技术难点以及工程数据处理方法,突出工程思维能力的培养。教学改进策略应包含学习成果要求、师资力量、支持条件以及教学过程等因素。制定与落实教学改进策略是实现“持续改进”的关键环节,应注意:

(1) 确保教学改进策略的方向正确,首先应确保教学评价结果的有效性及客观、合理,评价样本应有代表性,例如30%学生的实验报告可以作为评价样本；

(2) 可采取多层次、多种类的评估方式检查教学改进策略的落实情况；

(3) 确保教学改进策略落实到每个学生；

(4) 有详细的文件记载教学改进策略的制定及落实情况,确保持续质量改进的一致性。

4 结束语

开展ABET工程教育认证,遵循其严谨的认证标准,吸收其先进的理念和文化,是推动高校建立自身有效的质量保障体系、提升工程教育质量的重要举措。ABET认证在美国等一些国家实施过程中取得了良好效果,已证明是当前高等工程教育改革的正确方向。作为国内首个通过ABET认证并获得最长有效期的工程专业,希望我们的建设经验为兄弟院校提供参考。

References)

[1] 方峥.中国工程教育认证国际化之路：成为《华盛顿协议》预备成员之后[J].高等工程教育研究,2013(6):72-76.

[2] 王孙禺,赵自强,雷环.中国工程教育认证制度的构建与完善[J].高等工程教育研究,2014(5):23-34.

[3] 王静康,张凤宝,夏淑倩,等.论化工本科专业国际认证与国内认证的“实质等效”性[J].高等工程教育研究,2014(5):1-4.

[4] 周凌波,王芮.从《华盛顿协议》谈工程教育专业建设[J].高等工程教育研究,2014(4):7-14.

[5] 王孙禺,孔钢城,雷环.《华盛顿协议》及其对我国工程教育的借鉴意义[J].高等工程教育研究,2007(1):10-15.

[6] Daina Briedis,Winston Erevelles.What You Need to Know About ABET Accreditation [EB/OL].[2014-06-14].http://www.abet.org/accreditation/.

[7] 李志义,朱泓,刘志军,等.用成果导向教育理念引导高等工程教育教学改革[J].高等工程教育研究,2014(2):29-34.

[8] 阮慧,项晓慧,李五一,等.美国高校实验室安全管理给我们的启示[J].实验技术与管理,2009,26(10):4-7.

[9] 车剑飞,路贵斌,叶欣欣,等.高校化学实验室管理中EHS文化的构建[J].实验技术与管理,2009,26(9):19-24.

[10] 魏桃员,尤朗阳,霍开富,等.美国高校实验室职业安全与健康管理的启示[J].实验技术与管理,2012,29(5):201-220.

[11] 乐清华,徐菊美,张秋香,等.学研互动推进大化工实验教学的改革[J].化工高等教育,2009,27(1):22-25.

[12] 张建功,杨怡斐,杨诚,等.美国高等教育学生学习成果评估标准比较研究[J].高等工程教育研究,2014(4):141-145.

Enlightenment of ABET accreditationon for experimental teaching reform

Xu Jumei1, Xu Kun2, Lei Ming1, Le Qinghua1, Wu Yan3

(1. Department of Chemical Engineering,East China University of Science and Technology, Shanghai 200237,China; 2. Chemical Engineering Design Institute,East China University of Science and Technology,Shanghai 200237,China; 3. Office of Laboratory and Equipment Management,East China University of Science and Technology,Shanghai 200237,China)

According to the authors’ deep understanding on ABET Accreditation Standards of Engineering Education, this paper elaborates on the principal focus of current experimental teaching reform the following from three aspects: to strength laboratory safety training with students as the core; to promote innovation ability training oriented by learning outcomes; and to emphasize on supporting and assessment on students’ learning outcomes to establish efficient continuous improvement system.The major of Chemical Engineering and Technology in East China University of Science and Technology was successfully qualified for ABET Accreditation with an up-to-date longest duration.Therefore,the practical experience could be further adapted to international accreditations of related engineering majors or engineering education reform.

ABET accreditation; safety training; learning outcomes; innovation ability; continuous improvement

2015- 01- 02 修改日期：2015- 01- 22

上海市高校实验技术队伍建设计划(2013)；华东理工大学本科教育教学改革项目(2013014)

徐菊美(1978 —),女,江苏启东,硕士,实验师,化工专业实验中心副主任,主要从事实验教学与实验室管理.

E-mail：xujumei@ecust.edu.cn

G642.0

A

1002-4956(2015)7- 0193- 04