基于工程教育的“电子系统设计”达成体系建立与实施

2021-07-24晏勇陈晓玥袁润霞

电子测试 2021年13期

晏勇，陈晓玥，袁润霞

(阿坝师范学院电子信息与自动化学院,四川汶川，623002)

0 引言

2016年我国正式加入“华盛顿协议”，协议成员国本科专业通过工程教育认证后，学历与学位在成员国间互认，促进了我国工程技术人员按工程教育与工程认证标准进行培养，统一了培养的质量与标准，标志着我国高等教育与国际接轨并达到国际先进水平，由教育大国迈向教育强国。

工程教育秉承“学生为中心、成果为导向、持续改进”的教育理念，采用翻转课堂的教学模式，以多元评价学习为导向，全面评估学习成果，对毕业要求、培养目标、课程教学、课程成果、考核内容等达成人才培养的各环节展开定量评价，确定课程毕业要求支撑指标点关联矩阵与权重系数，构建科学、合理、定量、规范的人才培养达成度评价体系。本文以电子信息工程专业集中实践课程“电子系统设计”为例，详细分析课程达成体系的建立与实施，实现了基于工程教育的课程达成体系的定量评价，通过分析与评价持续改进教学[1]。

1 培养目标与要求

1.1 人才培养目标实施环节

阿坝师范学院是阿坝藏羌少数民族地区唯一的高等学校，2015年顺利通过教育部评估由专科升格为本科层次教育，电子信息工程是学校首批升本的专业，培养服务当地、面向全川、辐射全国的应用型工程师。电子信息工程坚持工程教育12项毕业要求，并分解为42个支撑指标点，确定课程、教学、考核、评价、反馈、改进等环节，通过课程关联矩阵计算人才培养达成度，判断是否满足毕业要求[2]。人才培养采用正向设计，反向实施的工程教育体系，取得了系列教学科研成果[3]，电子信息工程基于工程教育的培养体系流程如图1。

图1 基于工程教育的培养体系流程图

1.2 毕业要求与支撑指标体系

“电子系统设计”根据工程教育及认证12个毕业要求，细化了课程对专业毕业要求的支撑体系，教学环节、考核环节、反馈环节必须围绕毕业要求与支撑指标点进行设计并持续改进[4]，“电子系统设计”课程支撑9条毕业要求与14个支撑指标点如表1[5][6]。

表1 “电子系统设计”支撑毕业要求与指标点

9.个人和团队9-1 能够处理团队间的各种关系，团队和谐融洽，独立完成团队要求的常规性任务；9-2 具有较好的团队精神，个人融入团队，完成团队分配的各项设计与测试子任务；10.沟通10-1归纳总结工程问题与研究成果，撰写报告和设计文稿，陈述结果；10-2工程问题向同行及社会公众进行答辩交流；

1.3 课程目标体系

“电子系统设计”是电子信息工程专业集中实践课程，集中实践时间5天，根据毕业要求确定支撑指标点，以支撑毕业要求为基础，工程教育为指导，制订明确、具体、可测量的课程教学目标[7]，确定教学大纲，设计教学环节、考核环节与反馈环节，“电子系统设计”课程目标如表2[8][9]。

表2 “电子系统设计”课程目标

2 考核与评价体系

考核环节是评估课程对毕业要求支撑情况的重要环节，注重考核方式与内容的多元性，建立与实施以能力为核心，过程为重点的开放式考核体系。“电子系统设计”支撑毕业要求6个一级指标，14个二级指标，考核评价内容与体系包含和支撑毕业要求指标点[10]。从2015级开始，为了更好的支撑毕业要求指标点，期末考核包括5个环节：系统设计与创新、仪器与开发平台使用、软硬件设计与测试、报告撰写、答辩，权重分别为10%、10%、60%、10%、10%，撰写报告与答辩应体现系统分析、设计原理、设计过程、测试过程、测试数据、团队分工与合作及系统创新等，课程考核内容体系关联矩阵如表3[11][12]，其中完成情况分为优秀、良好、中等、合格、较差，对应成绩为90-100、80-90、70-80、60-70、60以下。

表3 课程考核内容体系关联矩阵

3 达成度关联矩阵计算体系

达成度指教师完成所有教学环节后，通过课程学习所获得知识和能力能否达到课程教学目标的要求，在工程教育理念指导下，准确评估毕业要求、考核内容、课程成果间的关系，定量计算课程达成人才培养的情况，实现课程教学持续改进[13]。

3.1 达成度关联矩阵建立过程

步骤一：设“电子系统设计”课程满足毕业要求n个指标点，对应有m项考核内容，课程考核总成绩为100分[14]，建立毕业要求与考核内容的关联矩阵P1=(Aij)m×n如式（1），约束条件如式（2），Xj表示考核内容的权重[15]。

步骤二：设“电子系统设计”课程有c项课程成果对应d项考核内容，课程成果与考核内容关联矩阵P2=(Bij)d×f如式（3），一项课程成果可能对应多个考核内容[16]，一个考核内容可能对应多个课程成果，关联矩阵约束条件如式（4）。

步骤三：“电子系统设计”满足毕业要求n个指标点，c项课程成果，毕业要求与成果间关联矩阵如式（5），毕业要求与成果间存在交叉，约束条件如式（6）。

3.2 达成度关联矩阵实施过程

矩阵P1=(Aij)m×n，P2=(Bij)d×f，P3=(Cij)n×c中非0项分别描述了毕业要求指标点与考核内容、课程成果与考核内容、毕业要求与课程成果的量化关系，矩阵某项为0说明对应两项不存在关系，课程成果或课程考核内容没有涉及达成度的第n个指标点，课程教学内容无相应的课程成果与考核内容支撑，须调整对应的分值，改变量化关系[17][18]。

毕业要求m,m∈[1,12]，由k个指标点支撑k∈ [1 ,i]，指标点k由矩阵P1=(Aij)m×n和矩阵P3=(Cij)n×c提供，即毕业要求直接与考核内容和成果形式相关联[19]，第j项考核内容与第n项课程成果提供指标点m的分值Dk如（7），考核内容与课程成果相互关联矩阵为P2=(Bij)d×f。

关联矩阵定量表达了达成度、成果、考核内容之间的关系，达成度越高说明课程达成毕业人才培养要求越好，越能契合工程教育基本理念[20]。

4 达成度研究与实施效果

4.1 达成度实施效果

“电子系统设计”从2015级起实施工程教育，教学持续改进，课程达成度逐步提高。以2015级电子信息工程专业为例计算课程达成度，同时设计企业问卷调查，结果表明课程达成度与企业问卷调查一致，得到了学校和企业的认可，“电子系统设计”达成度计算真实有效，2015级“电子系统设计”达成度指标点计算如表4。

表4 2015级“电子系统设计”达成度指标点计算表

由表4知，基于工程教育的“电子系统设计”最终达成毕业人才培养地要求，达成度较低的毕业要求是2、4、9，分别为0.72、0.73、0.73，接近设定阀值；毕业要求2和4，说明同学们知识积累较少，系统设计模糊陌生，欠缺系统设计思想；毕业要求9，说明同学们团队合作较差或容易出现问题，团队合作没有真正落实。达成度最高的是毕业要求5，要求会利用现代工具完成系统设计，EDA工具与仪器掌握较好，具备的电子系统设计基本能力和条件。通过达成度统计分析，准确定位课程教学中存在的问题，精准施策、持续改进课程每个环节，不断提高毕业要求指标点达成度，达成专业人才的毕业要求。

4.2 持续改进

持续改进将课程毕业要指标点达成度与课程总达成度作为教学改进的主要依据，进行有针对性的改革，课程达成度与评价具有一定的周期性，评价的结果不能简单判定为某一方面的问题，学生不同也成为达成度计算的一个变量，注重因材施教、分层教学与个性化培养，整体提高课程达成人才培养的要求。经过5年工程教育实施，达成度计算学生样本保持在200人左右，2016-2019“电子系统设计”课程达成度曲线如图2。