工程教育专业认证背景下仪器类专业前沿课程建设与教学改革

秦红波 刘 岩 李智奇

（西安电子科技大学机电工程学院 陕西·西安 710071）

2016年6月我国成为《华盛顿协议》的正式会员，标志着我国工程教育质量及其认证标准得到了国际同行的认可，高等院校工程教育日益融入国际互认体系，极大促进了工程师资格的国际互认和人才流动[1]。在工程教育专业认证背景下，高校工程教育是以学生为中心、以产出为导向的人才培养体系，对培养目标、毕业要求、课程体系、师资队伍、支撑条件等方面的制定与持续改进提出了明确的标准。这一革新对于包括仪器类在内的传统工科专业的建设和人才培养既是挑战，也是发展的新机遇。然而，当前仪器类专业部分课程的开展仍存在课程内容与工程实际脱钩、评价方法唯卷面成绩、教学过程缺乏持续改进等问题，并在以介绍仪器仪表领域先进科学与技术的专业前沿课程上表现得尤为突出。笔者以所承担的我校测控技术与仪器专业前沿课程为对象，结合参与本专业认证工作的经验，对仪器类专业前沿课程的建设与教学改革需求进行阐述并提出相应建议，为促进仪器类专业前沿课程的建设和发展提供参考。

1 专业前沿课程基本情况

《测量控制与仪器仪表新技术》是本专业为介绍仪器仪表及其测控系统领域最新理论、技术和研究前沿而开设的一门专业知识扩展与提升课程，旨在介绍专业最新科学技术的同时，引导学生主动探索新知识、积极思考专业发展方向，并掌握最新信息获取途径与方法。为达成上述目标，课程设置了教师讲授、随堂分组讨论、小组展示及结课报告几个环节。同时，结合所支持毕业要求中问题分析、工程与社会、沟通和终身学习四项要求，课程在开展各教学环节过程中均采取了适当的措施并设置了对应的考核点，以保证课程目标的实现能够有效支撑毕业要求的达成。以支撑“终身学习”这毕业要求指标为例，本课程除了讲授最新专业知识和研究前沿，还“授人以渔”，提供包括科技数据库、领域权威公众号、知名机构和科研小组等信息在内的前沿知识信息库。此外，在随堂讨论、小组展示和结课报告等环节考核中均引入前沿性、对专业发展趋势思考等打分点。以上措施和考核点可使学生能以讲授内容为基础、专业信息库为源头、环节考核为驱动，积极获取最新专业知识和研究前沿现状，并主动思考专业发展趋势。

2 专业前沿课程建设与教学改革的建议

近年来，材料科学、人工智能等新兴领域迅猛发展以及工程教育专业认证的不断深化在为仪器类专业的建设和教学带来了新挑战。作为专业知识扩展与提升的专门课程，专业前沿课程建设与教学改革的需求也尤为迫切。作者结合自身对工程教育专业认证理念的认识和近来相关课程教学积累，就仪器类专业前沿课程建设和教学改革提出相关建议。

2.1 以学生获得为基础设置教学环节与课程内容

教学的对象是学生，学生对前沿知识和科技的获得是设置课程内容和教学环节的重要依据。这就要求在前沿课程的教学活动中应在以下几个方面多做工作：

（1）破除传统满堂灌式教学方式，注重学生对课程的多环节参与。前沿课程主要以系列化讲座的方式向学生讲授仪器仪表专业领域的最新科研和工程成果，以丰富学生对专业的认识，并基于此进一步探究对专业未来发展趋势。如仅以教师讲授、学生被动接收的传统方式进行教学，一方面会降低学生主动思考、探索的主动性，另一方面在有限课时内授课教师能介绍的专业前沿方向也相对有限。在课程实践中需通过设置翻转环节来增加学生的课程参与度。首先，在授课中可预留出时间由教师所讲授内容引出前沿性话题来供学生小组讨论，并形成讨论记录提交；其次，设置专门课时由学生分组就自己感兴趣的专业前沿方向进行PPT展示；最后，要求学生在小组展示内容的基础上形成系统的调研报告。以上环节可避免教师一言堂式教学，同时更大程度上扩展课程内容。

（2）立足专业基础知识，积极引入当下科技热点。技术前沿课程内容应以专业基础知识为出发点，将当下最新理论、技术和方法展现给学生[2]。如课程内容过分强调前沿性而忽略与学生已有知识的关联，可能会造成学生理解困难、降低知识获得度等问题。同时，过分注重专业基础又会影响课程的前沿性，让学生有课程只是“炒冷饭”的感觉。基于此，笔者建议前沿课程的内容应取材于当下热点科技成果和技术前沿，并最终落脚于学生已有的专业技术知识。以新型传感器技术一节为例，在讲授时可通过目前流行的可穿戴设备讲起，渐次引入器件微型化、柔性化和集成化的发展方向，而后结合学生已有的传感器原理知识讲授对应的 MEMS等技术手段和渗流理论等敏感机制，最后再介绍实现各类先进传感器的工艺和材料。以上内容依次递进，以学生现有知识的源头激发前沿技术的清泉。

（3）课程教学应融入学生非技术素养的培养。在工程教育专业认证标准设定的毕业要求中，对专业学生工程与社会、环境和可持续发展、沟通、终身学习等七方面的非技术素养提出了要求[3]。这些非技术素养在专业基础知识过程中往往得不到充分的重视，导致学生所学与社会工程实际紧密程度不高，影响学生对专业的认知深度和认可程度。对于专业前沿课程，一方面可安排企业工程师或产品经理为学生讲授专业知识在最新技术中的应用状况，拉近专业知识与工程实际的距离；另一方面通过各教学环节驱动学生主动探究专业领域发展与社会、环境和可持续发展等的关系，掌握获取最新知识和学术前沿的手段，为自身的不断发展提供助力。

2.2 以学生产出为导向开展课程目标达成度评价

课程目标是教学大纲中要求学生通过课程学习应产出的成果，表现为相关专业知识和非技术素养的提升。课程目标达成度评价通过学生学习产出来衡量课程教学效果，其评价结果是后续教学活动持续改进的重要依据。

传统课程目标达成评价多以卷面成绩为主，需将试卷各题目与课程目标对应，出现了教师命题工作量增加、学生非技术要素难以准确考核等问题。这一方式显然不能满足专业前沿课程目标的达成评价要求。在前沿课程目标达成评价时应着重考核学生通过课程学习和训练所能产出的专业素养提升，如专业视野的扩展、未来发展的思考、信息库的建立以及表达沟通等。在课程各教学环节进行课程目标达成情况评价时也应设置与之对应的指标点，以准确衡量学生的学习产出。可用措施包括：

（1）在课程随堂讨论环节可设置讨论参与度和效果两个指标点。前者由学生自我互评，后者由教师依据学生所提交讨论记录的深度和广度进行评价。

（2）在小组展示环节可设置内容前沿性、信息检索与总结效果、PPT制作与展示效果以及小组成员贡献度四个指标点。前三个指标点由授课教师和学生代表根据小组展示情况现场打分，以考核学生对专业前沿的认知水平，使用专业数据库并陈述有效结论的能力及在社会规范和专业标准下应用专业知识的意识；小组成员贡献度则由小组内部根据成员在展示环节的工作量进行相互评价，评价结果将作为根据小组展示成绩确定成员个人成绩的权重。

（3）结课报告环节考核在小组展示环节指标点的基础上再增加报告撰写规范度指标，以衡量学生是否具备理解和撰写专业报告的能力。

此外，面向学生产出的评价方法也是保证课程目标有效支撑对应毕业要求的重要保障。工程教育专业认证是以产出为导向来制定包括毕业要求在内的认证标准，将学生产出评价时时贯彻在专业课程各个环节评价中，也是有效支撑学生毕业要求的必然过程。课程目标达成评价的方式、环节和结果均应与课程所支撑的毕业要求紧密结合，这一要求对于专业前沿课程也必然适用。

2.3 以课程评价结果为依据的持续改进

持续改进是工程教育专业认证坚持的重要抓手，依据课程评价结果进行课程持续改进是认证体系下课程建设和改革的重要内容[4]。这里的课程评价在考虑课程目标达成评价结果的同时，还应参考学生对课程内容、教学环节以及评价方法的反馈信息。具体而言，课程持续改进可包括以下两个方面：

（1）依据课程目标达成情况进行的持续改进。课程的持续改进应首先从课程目标达成情况入手，寻找学生在完成课程学习后存在的达成情况不理想、能力尚有欠缺的考核点，并在后续课程建设和教学改革中进行针对性改进。在改进过程中应注意区分造成达成度情况不理想的具体因素是来自于教学内容和环节的不足还是评价指标设置的不合理。教学内容和环节的不足是影响课程目标达成度的显性因素，其对课程目标的不完全覆盖或支撑效力不足均会影响学生的学习产出。这一问题需要授课教师及课程组及时分析评价结果，查漏补缺，优化课程内容，改进教学执行方式。评价指标的不合理设置则是影响课程目标达成度的隐形因素，其不合理性多表现为指标点与教学环节匹配性不足，导致教学环节不能有效支撑评价指标点，进而影响课程评价结果。这一问题的解决关键在于准确分析各教学环节所能实现的学生产出，从而在后续改进中设置与之匹配的目标评价指标点。

（2）依据学生评价结果进行的持续改进。获取学生评价可在结课报告中要求学生给出课程的主观评价，如最喜欢哪些环节，哪些内容吸引力不足，教学执行方式需要进行哪些改进等。通过了解学生对课程的主观感受，分析新时代学生对专业前沿课程需求的变革，并随之改进课程教学内容和环节。提升甚至是替换学生普遍反映吸引力较低的课程内容，引入互联网理念和新媒体模式，都可能是专业前沿课程需要进行持续改进的内容。

3 结语

专业前沿课程需要结合自身特点，融入工程教育专业认证所坚持的以学生为中心、产出为导向、持续改进为抓手的理念，开展全面、持续的建设和改革。本文基于本校所设置仪器类专业前沿课程的基本情况，论述了专业前沿课程在教学内容与环节、课程目标达成评价及课程持续改进上应注意的问题和改进措施，为工程教育专业认证背景下仪器类专业前沿课程的提升提供了参考，也对其他专业同类型课程发展起到借鉴作用。