改进工程认证质量管理方法构建仪器类卓越人才的荣誉培养体系探索

随阳轶

（吉林大学 仪器科学与电气工程学院，吉林 长春）

一 引言

科学仪器是人类认识物质世界、改造物质世界、进行科学研究和工程技术开发的最基本工具。建立世界仪器强国是建立世界科技强国的基础和前提。谭久彬院士在《百名院士谈建设科技强国》一书中明确指出：“我国真正懂得测量需求和测量技术的专家与工程师非常少，对高端测量仪器的研发整体上能力较差[1]。”因此，高校“测控技术与仪器”专业应加速探索先进教育体系，以培养卓越仪器人才。

荣誉培养计划是一种针对优异学生个性发展的教育计划，它侧重于学术人才的培养，其目标是通过各种方式向优秀的本科学生提供有计划、富有挑战性的多样化课程，以培养学术精英。现有的针对工程教育专业认证（以下简称工程认证）建立的培养体系保证了普通毕业生的学术与工程素养水平，但由于存在缺乏人才培养整体性等问题，不足以支撑对卓越人才的培养，因此针对卓越仪器人才培养的目标，改进已有工程认证的培养体系，从而形成荣誉培养质量保障体系，为培养卓越仪器人才建立科学的教学体系。

二 工程认证及其存在的问题

工程认证是指中国工程教育专业认证协会针对全国高校开设的工程类专业教育实施的专门性认证，旨在为相关工程技术人才进入工业界从业提供预备教育质量保证，是高等教育的重要组成部分[2]。鉴于“测控技术与仪器”专业是一个典型的工科专业，具有“高新技术知识密集、多学科综合交叉、注重工程应用实践”的特点，自我国仪器类专业第一批开始试点工程教育认证，我校“测控技术与仪器”专业就积极按照认证的标准不断深化专业人才培养改革，并于2013 年、2016 年分别两次通过了专业认证，学生培养质量稳步提高。

工程认证的核心理念是：以学生为中心、成果导向、持续改进。其中持续改进即动态质量管理体系，是工程认证的核心理念的一大亮点[3]。目前的持续改进机制基于课程、毕业要求、培养目标的三重循环，如图1 所示。首先建立合理的培养目标，然后根据培养目标形成毕业要求指标点，再将毕业要求分解成能力要素，由课程体系中的每门课程分别支撑。其中，将每门课程根据课程目标，实施教学过程，并根据课程目标达成情况进行反馈改进的过程称为第3 级循环；将学生的毕业要求进行能力要素分解，再根据能力要素设置具体的课程体系，在该课程体系中完成第3 级循环，最终根据课程目标完成情况以及应届毕业生反馈情况对毕业要求进行反馈改进的过程称为第2 级循环；根据培养目标制定毕业要求，再通过毕业生状态分析以及市场需求分析评估培养目标的合理性以及达成情况，据此对培养目标进行反馈和改进的过程称为第1 级循环。故毕业要求和培养目标的反馈改进分别对应于第2 级和第1 级循环。

图1 当前工程认证动态质量管理体系

在第2 级循环中，可根据在校生对教学条件、管理服务、教师投入等方面进行满意度评价，根据评价结果对能力要素分解、课程体系、课程目标、教学过程进行适当调整改进。借助这种动态质量管理体系，保证了普通学生培养质量，但不能完全支撑以荣誉体系培养卓越人才的质量保障，该体系存在两个方面的不足。

（一） 忽略对人才的整体长期性培养和外部环境构建

工程认证培养体系是一种分解体系，即将毕业要求按能力要素分解，由课程体系中的每个课程支撑其中相关条目，最终通过毕业要求达成评价来判断培养质量。这种分解体系对于工程师的基本素质的培养可以达成，但是对于培养卓越仪器人才所需的能力、品质和环境还是明显不够。首先，现有工程认证为了评价合理性的原因，要求每门课程支撑5～6 条毕业要求，而一个毕业要求又由5～6 门课程来支撑，这实际上恰恰是不合理的。比如自主学习能力、创造力、质量意识等，都需要所有课程来培养和不断强化。这种不统一性，误导学生以为自主学习等是单门课程的事情，不可能真正培养出内化的品质。其次，分解体系使得现有工程认证培养体系，主要强调学生能力的培养，这是因为能力可以分解，而忽视了培养卓越仪器人才所需的外在环境构建，显然外在环境是不能从毕业要求分解的，需要从另外维度综合地、系统地建立，而这恰好可以由荣誉培养体系来有效补充。

(二) 改进效果与改进对象割裂

工程认证最内部的循环改进机制是针对单门课程而言，而每门课程针对每届学生只能上一次，因此针对当届学生获得的得失，并不能反馈作用到当届学生中，只能改进下一届新生。这存在两个方面的问题，首先，每届学生的特征并不是完全一致的，改进效果往往只体现在知识的掌握或部分能力的提高这些通用问题上，缺乏针对卓越人才培养长期建设方面的不断积累。其次，由于学生无法体会到最直接的改进效果，造成学生改进的动力不足，而人才培养中，学生是内因，老师等是外因。一旦学生这种内因动力不足，必然导致改进效果不能持续有效。因此，需要跳出现有工程认证的循环机制，针对新的目标，提供新的循环机制，才能真正保证卓越人才的培养质量。

三 工程认证动态质量管理体系的改进方案

解决上述问题需要教育工作者在工程认证培养体系的基础上，改进其动态质量管理方法[4]，形成仪器卓越人才二维动态质量管理方法如图2 所示，具体如下。

图2 二维动态质量管理方法

（一） 将仪器专业培养目标，修改为仪器卓越人才培养目标

仪器卓越人才培养目标就是在专业培养目标的基础上，使学生具备更强的专业能力和更优秀的内在品格，这需要对学生进行整体长期性的培养以及更适合的环境。

（二） 将仪器专业毕业要求，修改为仪器卓越人才培养要求

毕业要求是针对学生毕业时所获得的能力而言，而仪器卓越人才培养还包括适于卓越人才生长环境建设、内在品格培养等全面培养，这些并不是针对具体某届毕业生而言。

（三） 在能力要素分解的基础上，增加内在品质养成和外在环境建立两个方面，并在此基础上不但形成课程体系，形成大学四年每个年度的课程集

每个年度的课程集作为整体形成卓越人才培养三个方面达成评价，为后一个年度改进提供依据。在课程集的框架下，将会更加注重前导课程和后续课程的贯通建设，也更加注重理论课和实验实践课的有机结合，能够充分体现高阶性，促进仪器卓越人才的成长。而每个年度课程集的改进都是针对当前学生，因此不会存在改进效果和改进对象割裂的情况。

（四） 将仪器专业的毕业要求达成评价，修改为仪器卓越人才毕业要求达成评价[5]

综合考虑卓越人才培养三个方面所达成的毕业要求评价，根据此评价对仪器卓越人才培养要求进行反馈和改进，从而使得仪器卓越人才的培养方案更加合理化、更加完善。

整个仪器卓越人才双维度动态质量管理方法并不是针对专业内普通学生，因此课程体系都是荣誉课程体系，支撑的课程也都是荣誉课。

培养卓越仪器人才需要：精心的能力培养、核心的内在品质养成、适宜的外部环境构建，如图3所示。这三个方面形成以学年为一个周期的反馈改进循环，在大学四年的荣誉培养体系下不断实施，从而持续改进当届学生，最终达到培养卓越仪器人才的目的。对比在传统的工程认证的体系下，将学生应该具备的灵活运用基础知识的专业能力、学习与创新能力、道德与社会责任以及沟通与协作等能力的达成时间段设置为毕业后五年左右的工作或者深造，而在二维动态质量管理办法支撑的荣誉课程体系下，其培养的卓越仪器人才，在完成大学四年的学习后，即可具备实践能力、科研能力、创新能力、完善的知识结构、良好的思维习惯、专精精神、科学素养等能力，这不仅大大缩短了学生的学习周期，同时也缩短了卓越仪器人才培养的周期。

图3 卓越仪器人才培养要素

四 二维动态质量管理方法在荣誉课系统建设中的应用

作为培养仪器卓越人才的荣誉课体系，荣誉课的选择与开设应相比传统工程认证体系下的课程设置更加严格。首先，需要由教师申报，并对课程体系、未来的规划、教学改革亮点和工程认证达成度等方面进行答辩，最后经过评审专家投票，只有通过了评审课程才可以开设荣誉课，未经过评审通过的课程需整改后复审。通过严格的评审过程保证荣誉课质量，使荣誉课一开始就站在高起点上，方能更有利于卓越仪器人才的培养。同时，根据课程在专业知识体系中的位置，各有侧重地从知识目标、能力目标和情感价值目标方面做好建设工作，从而体现课程特色。

目前，我校“测控技术与仪器”专业已完成《连续与离散控制系统》《电磁场与电磁波》《嵌入式系统实验和综合设计实践》等12 门荣誉课程的教学大纲建设工作，并自2019 年秋季学期开始，开设电磁场与电磁波、嵌入式系统设计基础、信号与系统、模拟电子技术基础、嵌入式系统实验与综合设计实践、信号分析处理实验与综合设计实践、模拟电子实验与综合设计实践七门荣誉课课程。在荣誉课课程中，总体上强化了“扎实理论基础和较强实践创新能力”的培养理念，与我校人才培养定位一致，并在充实专业基础知识的同时，突出了仪器特色培养方向课程设计。教师在各自的荣誉课或拟建的荣誉课中，实践本文提出的二维动态质量管理机制，评价年度培养效果，并反馈给其他各个教师，教师们根据反馈意见，改进措施，并检验评价方式的合理性，其中课程目标达成度、毕业要求达成度平均评价值如图4、5 所示，由图可知，专业必修课课程目标达成度平均值在0.85 以上，毕业要求达成度平均评价值在0.8 以上，远高于测控专业普通课程平均评价值0.7，较好地完成了课程培养目标及相对应的毕业要求。这也充分说明了荣誉课课程目标与相应毕业要求、支撑课程相较于普通课程的设计更加合理，荣誉课程对毕业要求形成了有效支撑，并且该课程体系有效促成了毕业要求的达成。可见荣誉课程的开设可以促进仪器卓越人才的培养，以及提高教学质量。

图4 2019～2020 学年测控专业荣誉课课程目标达成度平均评价值

（一）各教师在荣誉课中除了提高课程难度外，还培养学生的内在核心品质，如思维习惯、质量意识、专精精神、研究兴趣、知识结构、科学素养等，取部分活动如下。

1.榜样学习：让同学收集本领域杰出科学家故事，并进行分享，感受科学家们如何根据当时的历史情况，不断探索，深刻分析，最终创造性解决问题的过程，以培养同学类似杰出科学家的心理范式，从而使得同学在科研研究中，也同样运用相似的心理范式来解决问题。

2.课外实践活动拓展：在大学生创新创业项目结束后，持续开展相关项目的研究内容，并在毕业设计中结束。从而有效克服现在人普遍存在的急功近利，耐不住寂寞进行漫长的科研活动的问题。让同学们充分认识到科学研究更像是一场马拉松，而不是百米赛跑。

3.优化工程案例设计：采用知识关联更加全面、深入的案例，引导学生深入思考知识的应用过程，培养其自主分析和解决问题的能力。从学生完成的案例中筛选精品案例，引导全体学生共同分析讨论，解决泛而不精的问题。通过以点带面的方式，提升教学效率。

4.自我监督：进一步探索提升学生自主学习能力培养效果的教学和考评模式，加强形成性考核评价对学生学习的督促作用。同时，加大优秀事迹的引领作用，帮助学生端正学习心态。

5.思维习惯培养：在课程中重点强调工程设计方法、思想的重要性，遇到问题时，首先要从整体上分析、设计，然后再去具体的实现，从根至叶，先整体再细节，循序渐进，逐步培养学生的独立思考和创新意识，锻炼学生的整体大局意识，通过加强作业、严格要求实验、实践项目报告内容的规范，提高学生的总结、凝练能力[6]。为卓越的仪器人才培养奠定基础。

6.综合项目设计：设置翻转课堂，通过建立基于项目驱动的课程与实践教学模式，培养学生的嵌入式学习兴趣，使学生在掌握基础理论知识的同时，还具备自主学习、逻辑思考以及创新实践的能力[7]。引入项目驱动教学方式，提高了学生的综合设计能力、分析能力、动手能力、团队合作以及思考写作能力，以及灵活运用所学知识分析和解决问题的能力，有利于课程目标、毕业指标的达成。

（二）此外，各教师在荣誉培养体系的教学活动中积极为同学创造适于卓越仪器人才生长的环境[8]，取部分活动如下。

1.挑战权威：卓越仪器人才需要具有能够打破常规，敢于挑战权威的品质，那么就需要建立容许失败、正视失败、鼓励挑战权威的氛围。作为卓越人才最先要面对的权威，任课老师必须鼓励同学挑战自己，比如要求同学必须问一个任课教师回答不了的本门课程相关内容的问题。通过采用“研讨+项目驱动式”教学设计，促进师生交流互动，拓展学生学习思路，开展“辩论式”教学模式设计，提高学生科学思维能力。任课教师同时需要把自己科研中的失败案例向同学讲解，让同学逐渐理解失败是暂时的，是通向成功的必经之路。

2.无监考荣誉考试制度：无论是期中考试还是平时的月考，都不再监考。让同学处于信任的环境，让每个同学都为自己的尊严而学习，使得个人的才华得到充分的发挥。大学的信任，带来了老师的自尊；老师的信任，带来了学生的自尊。此举实践结果显示，2/3 同学认为荣誉考试能够培养同学抵抗诱惑的能力；70%同学认为荣誉考试能够培养被信任的环境，初步达到了期望的效果。

图5 2019～2020 学年测控专业荣誉课毕业要求达成度平均评价值

3.深化学生未来规划：荣誉课程体系中的未来规划，重视和提前准备课程及教学的国际化，任课教师给学生尽可能多地创造对外及对内的交流研讨活动，开拓学生国际化视野。帮助学生实现理论与实践的有机融合，争取更多更优质的教学资源。

4.教学相长：荣誉课程的教学对老师和学生都提出了更高的要求，在不增加学生课业负担的情况下，完成好教学任务。教师层面，在课程内容和教学形式设计上必须积极思考、教师对课程内容及课程设计有创新，考核形式有新意。通过不断提升自身的知识储备和跨学科教学能力，激发学生的学习热情，提升学生学习效果。避免在以老师为中心、书本为中心和课堂为中心的传统教学模式下形成的老师单向灌输、学生被动接受的局面。提高学生学习的主动性、参与讨论的积极性。学生层面，在教师的帮助下，使学生尽快走出传统课堂的学习模式，实现从高中到大学学习方法的完全转变，由重点关注知识点和考点的学习思维，转变为重点关注自己更高层次的能力培养、投入更多的课后自主深入学习的精力。

通过对2018 级接受仪器类荣誉培养体系的21名同学，近三年核心能力和内在品质改善的调查如图6 所示，经过每个年度持续改进，同学们在创新能力、实践能力、科研能力、思维方式、质量意识、专精精神、研究兴趣、知识结构、科学素养等都有了长足的进步。以单项最高分为10 分进行统计，每项能力或品质，同学们的平均改善率大约是每年2分左右。

图6 2018 级接受仪器类荣誉培养体系后核心能力和品质的改善

五 结语

原始的工程认证中的动态质量管理方法可以有效稳步提升普通学生质量，但不足以支撑卓越仪器人才教育系统。因此通过改革工程认证中的“持续改进”环节，建立二维动态质量管理方法来支持培养卓越仪器人才的荣誉课系统，培养优秀学生品质、创造人才生长环境。经2019～2020 年度教学实践，较普通课程系统，经荣誉课系统培养的学生不仅更好地完成了课程目标和毕业要求，而且增强了其自控力和自尊心等内在品质，荣誉课系统初见成效，对于培养卓越仪器人才具有积极作用。荣誉课体系也有不足之处，比如同学相对自由地选择荣誉课，使得无法形成一个相对统一的荣誉班的概念，因此对荣誉班的管理并不如以前卓越工程师班容易。