工程教育专业认证中持续改进的研究与实践*

许海霞 周 维

（1. 湘潭大学 自动化与电子信息学院，湖南 湘潭 411105；2. 湘潭大学 计算机学院/网络空间安全学院，湖南 湘潭 411105）

持续改进既是工程教育专业认证的重要理念,也是认证通用标准中的核心标准之一［1］。 现在的教育研究大多集中在如何构建质量评价监控体系,不断对专业建设进行持续改进,从而推动本科教学改革的持续进行,提高本科专业毕业生工程能力。

湘潭大学通信工程专业于2017 年顺利通过工程认证专家组的入校考察,2020 年通过中期检查,但这并不意味着该专业在人才培养方面完全达到了社会需求,可以在教育教学改革方面止步不前了。 在“新工科”“双一流”建设深入推进及新冠肺炎疫情爆发等新形势下,专业认证对毕业生能力培养提出了更高的要求［2］,如何在专业建设中把以学生为中心［3］、产出导向理念［4］贯彻到人才培养的各个环节,并持续改进,使学生掌握项目管理和经济决策知识,具备解决复杂工程问题的能力,提高毕业生实践创新能力,目前仍然是通信工程专业建设的关键问题。

一、通信工程专业人才培养持续改进现状分析

通信工程专业是伴随着中国通信事业的发展而建立的,是电子工程的重要组成部分［5］。 目前已经发展成为信息科学技术发展的重要支撑力量之一,主要培养能在通信工程与计算机网络系统中从事科学研究、教学、设备研发、设计制造、生产运营或管理工作的复合型工程技术人才。 长期以来,受到教学设备不足、教学环境不佳以及高校发展不平衡等因素的影响,部分高校教师和学生只注重本专业理论课程学习,而忽视了跨学科知识和实践环节,导致部分学生的工程管理能力和动手实践能力得不到提高,人才发展方向一定程度走偏,其毕业生解决复杂工程问题的能力较弱,这在很大程度上制约了通信工程行业的发展。

同时,随着社会经济的不断发展,我国高校教育教学改革不断推进。 2015 年,中央明确“双一流”建设重大战略。 2017 年,教育部开始启动新工科教育。 2018 年,教育部发布了我国第一部《普通高等学校本科专业类教学质量国家标准》［6］,通信工程专业遵循《电子信息类教学质量国家标准》。 2019 年,教育部发布《教育部办公厅关于实施一流本科专业建设“双万计划”的通知》。 随着我国教育环境的不断变化,新标准、新要求不断提出,各个高校的人才培养环境也在不断变化,这就使得我们必须不断梳理人才培养各个环节,发现问题、找出根源并加以改进。

在我国工程教育认证标准中,明确了“持续改进”应该重点研究专业在面向产出评价机制建设方面存在的问题,包括专业培养方案的修订、课程建设研究和内部质量监控机制良好运行［7］。因此,通信工程专业将采用管理学中的常用方法,将教学质量评价监控体系分为P（Plan,计划）、D（Do,执行）、C（Check,检查）和A（Action,处理）4个阶段（如图1）。 通过基于PDCA 循环进行持续改进,定期对教学质量进行监控和评价,根据评价结果改进教育教学方法,由此形成“评价—改进—再评价”的持续改进机制,使教育教学质量螺旋式提升。

图1 基于PDCA 的教学质量持续改进机制

二、基于PDCA 循环通信工程专业持续改进的实施

基于PDCA 循环的通信工程专业持续改进是通过一轮又一轮的教学质量评价改进,让教学质量螺旋式上升。 在实施每一轮的教学工作中,要求各个教学环节作出计划,然后按照计划实施教学,接着检查教学实施效果,将成功经验纳入下一轮教学计划和标准,存在问题则找出根源并提出解决方案,在下一循环去查看实施效果。 因此通信工程专业持续改进强调的是内部质量监控机制良好运行、各种教学质量检测评价机制充分发挥作用,真正做到以产出为导向、以学生中心,为地方经济建设培养更高质量的人才,持续推进教育质量的提升。

工程教育认证状态保持与持续改进工作指南中强调,专业在实施持续改进的时候,既需要建立内部评价机制对专业内部教学质量进行自我监控,也需要和用人单位、主管单位及其他社会部门保持联系,并建立外部评价机制。 一般来说,课程体系和课程建设的持续改进需要内部评价机制进行监控和保障,而培养目标、毕业要求的持续改进则更多地依赖外部评价机制,保障专业能不断接触社会,深入行业生产制作一线,紧跟通信领域应用前沿。 两者结合,才能避免专业与社会脱节,培养出适应行业发展、实践能力强、有创新精神的高层次通信领域人才。

如图2,本文重点研究了基于“胜任力”人才培养方案的持续改进、基于任务的线上线下混合一流课程建设的持续改进以及强化专业主体的质量评价监控体系。

图2 湘潭大学通信工程专业持续改进机制

（一） 基于胜任力人才培养方案的持续改进

1973 年哈佛大学心理学家D.C.McClelland首次提出胜任力概念［8］,其最初是指工作中能将成功者和普通人进行区分的深层特征,后来教育界把这个概念用于学生能力培养。

国内外学者对胜任力的研究一直在持续,2020 年,国际ACM/IEEE 计算课程体系规范Computing Curricula2020（以下简称“CC2020”）中提出了学生胜任力（Competency）模型［9］,如图3。其中心思想就是把学生从知识、技能和品行三方面进行培养,使学生具有行业专业素养和能力,毕业后能够胜任相关工作。

图3 学生胜任力模型

因此,在进行通信工程人才培养方案持续改进时,为了克服通信工程专业人才培养模式中实践能力不强、解决复杂工程问题较弱的一些不足,提出了基于胜任力模型的人才培养方案,将其与现有培养方案融合,从知识、技能、品行三个维度去构建更适应多层次培养目标的课程体系和实践教学体系。

课程体系修订是人才培养方案优化的核心,也是持续改进的关键环节,因此我们提出将胜任力模型与工程认证12 条毕业要求相结合,如图4。 将知识、技能和品行三方面分别用不同的课程教学环节培养,并在工程认证内部质量监控体系下,对各培养环节进行结果评价和意见反馈,最终使得毕业生能胜任未来相关工作内容。

图4 基于胜任力模型的通信工程课程体系

对于知识维度的课程体系建设,要重点培养工程知识、问题分析、设计方案和研究4 类毕业能力。 一方面,课程体系要强调传统课程体系面向通信工程学科覆盖,如通过线性代数、数字信号处理等课程实施使学生掌握具备针对复杂通信工程问题进行分析与设计的专业知识；通过电子电路基础、通信原理等课程实施使学生能对复杂工程问题模型进行推演和正确性分析；通过计算机网络、通信系统仿真等课程的实施,使学生能确定设计目标,提出合理的解决方案,并选择合适的仿真实验或者测试方案,包括场景、设备、技术指标和数据搜集工具。 另一方面,知识维度的课程体系,还要融入传统通信学科以外的知识,增加涉及经济管理、工程和交流等方面的知识,如“工程经济与项目管理”,使之满足毕业5 年后的相关行业岗位、角色需求。

而对于面向技能的课程体系设计,要重点培养现代工具、个人与团队、交流与沟通和项目管理4 类毕业能力,专业需要在这一阶段分步骤培养学生独立思考能力和批判思维,以便适应未来工作多技能等级的能力需求。 在具体实践中,专业聘请企业的技术专家作为兼职教师,进行基本理论的传授与实践应用能力的培养,直接参与人才培养过程。 理论课程如大学外语、移动通信讲授专业基础知识,兼顾实践能力培养,授课方式以校内教师授课为主,以夯实理论基础；部分课程如电子技术课程设计采用校内教师与企业导师相结合的授课和指导方式,旨在将理论知识与实际运用进行深度融合；认识实习、生产实习以及部分学生的毕业实习等环节,以企业导师指导为主,为学生提供实际项目,并参与学生的毕业论文答辩,旨在强化实践能力。 总之,专业基于与企业的深度合作,通过产学研协同育人方式,构建面向技能的课程体系设计。

针对品行维度的课程体系设计,这与学生培养目标即毕业5 年后预期行业、岗位发展密切相关。 一方面,品行维度培养将会贯穿于整个大学4 年的学习过程,渗透于所有的课程教学环节。另一方面,品行维度培养更需要用传统课程体系之外、多样化的培养环节来完善。 在具体实践中,专业将组织各类科技、专业讲座,鼓励学生参与研究性学习和创新性实践计划项目、参加各类学科竞赛。 企业导师将根据企业产品开发和实际项目经验与校内教师开展项目合作,同时为学生进行技术讲座,扩展学生视野、提高学生科研与创新创业兴趣,指导学生参与各类项目,提高学生项目管理能力、经济决策能力以及实践创新能力,进一步完善学生的品行培养。

（二） 基于任务的线上线下混合一流课程持续改进

课程改革一直是工程教育认证持续改进中的重点,工程认证专家、大连理工大学副校长李志义教授强调,工程教育认证实施的关键是深化课堂教学改革,提高课堂教学质量。 2020 年初,随着新冠肺炎疫情的爆发,各地高校纷纷停止线下教学并转为线上教学,并且取得了较好的效果［10］。而在2019 年教育部出台的《关于一流本科课程建设的实施意见》文件中,也鼓励高校教师通过各类课程服务平台开设多种形式的线上课程,大力提升优质线上教育资源在各高校教学实施中的占比,推动线上线下泛在混合式教学的普及。 因此通信工程专业也必须围绕线上线下混合教学、实践人才培养这条主线,抓住课堂改革这个核心进行持续改进,在教学活动设计、教学资源建设、教学评价等方面充分借助现代信息技术的优势（如图5）,形成线上线下融合任务驱动式课程教学方式。

图5 基于任务的线上线下混合一流课程持续改进

在线上线下混合教学活动设计中融合任务驱动式教学,是因为它能保障学生有充分的实践机会,而且可操作性强。 教学活动主要分为课前准备阶段、课堂混合教学阶段、课后评价与提升3 个阶段。 在教学环节具体实施时,紧扣任务驱动教学的核心,把任务分为“任务设定”“任务分析与案例演示”“任务实施与协助指导”和“任务完成与总结”等几个主要的教学活动。

1. 课前准备阶段

课前准备阶段主要采用在线模式,学生利用课程服务平台的线上课堂进行学习,了解和熟知预设的学习内容,对基础知识形成一定认识,并组建项目小组,接受老师发布的任务。

教师主要活动是专题和任务的设计和教学资源的设计、开发与上传。 在自主开发的线上课程上,教师负责提供课程录制、教学资源以及结合度高的优质学习资源,制定课前准备的教学目标和优质专题。 具体实施过程中,教师将课程的教学内容制作上传,包括课程简介、教学大纲、教学日历、教学课件、微课、教学视频、习题、实验指导书、实验所需要的模拟软件、教学案例、模拟题、参考资料及网络资源链接等。

2. 课堂教学阶段

课堂教学阶段是整个教学模式的中心环节,课程通过学生个人评测、小组评测、学生大班讲评和教师协助指导等一系列流程,以具体任务为载体,让学生在完成给定任务的过程中培养其理论知识和实践能力。

此阶段将紧扣任务驱动教学的核心,完成“任务分析与案例演示”“任务实施与协助指导”和“任务完成与总结”这三个主要的教学活动。对教师而言,由于学生已经利用课程服务平台的线上课堂在课前进行了学习和任务领取,在课堂教学阶段中教师将重点放在任务本身,通过工程案例教学让学生理解其工程背景和技术原理。 考虑到在具体实践中有很多学生自主学习效果不佳,教师将通过在线评测,抽象一些共性重点和难点,在课堂中进行现场讲解,同时将其融入具体的任务讲解中。

对学生而言,要按照郭汉明教授的五步法要求,在选题完成后,进行独立探索,然后进行小组交流,在小组交流过程中,选出发言人。 在接下来的大班讲评阶段,小组要进行个人评测、小组评测等环节,然后发言人代表整个小组在课堂上做一个集中的讲解,最后是师生进行点评。

3. 课后评价与提升阶段

课后评价与提升阶段既有线上部分也有线下部分,教师将通过答疑课的方式线下答疑,也会通过线上平台公开答疑和讨论,同时要对教学效果进行线上问卷反馈,征集并公布学生课程作品,组织学生自主交流与组内组外学生互评。

课程评价也要发生相应的改变,我们将包括个人评测、小组评测和出勤情况等在内的线上单元客观评测,包括小组内互评和小组间互评在内的平台定期主观评测,和包括作品评价在内的线上平时成绩一起纳入我们整个的评价体系。 评价方式更加多元化,也更合理。 同时在进行课程目标达成度分析的时候,我们也将在线学习、在线客观评测以及平台主观评测纳入整个支撑体系。

（三） 强化专业主体的质量评价监控体系持续改进

传统的教学过程质量管理由校、院、系三级管理机构组成,各管理机构有明确的分工与职责:学校成立的本科教学质量监控领导小组以及教务处、教育质量监督与评估中心等行政部门,主要负责组织、协调和指导全校教学质量监控工作,研究并解决教学质量监控过程中出现的各种问题。 学院在学校相关制度基础上根据学院、学科特点建立更为明确的实施办法。 而系则主要是组织专业、教师落实、执行学校学院的各种制度。

随着时代不断发展,高校为适应社会人才培养的需求,学科、专业不断调整,各类学院教学差异不断加大,而教学质量评价监控体系仍然以学校既有体系为主,学院针对教学质量监控评价的实施办法往往不能很好地适应学科、专业的发展现状,缺乏针对性、灵活性。 因此通信工程专业也必须强调建立强化专业主体的质量评价监控体系,如图6。 专业根据学校、学院教学各环节的质量标准和教学管理制度,结合专业教学实际,制定更加细致的教学质量标准,进一步细化教学管理制度和必要的教学管理工作程序。

图6 强化专业主体的质量评价监控体系

专业根据这些标准和制度,在教学系的协助下开展各种教学质量监控活动,对存在的质量问题进行分析,提出解决方案。 学院和专业共同成为质量监控中心,在实施过程中强化了专业在教学质量监控中的自主性,有利于专业教学质量的自省、自律、自查建设。

在强化专业主体的质量评价监控体系中,各管理机构和个人包括学院教学指导委员会、 学院本科教学工作督导小组、专业教学指导小组、专业负责人、各课程组（群）、课程负责人和课程教师等,它们有明确的分工与职责,负责对专业教学全过程进行决策、计划、组织、指挥、调控、监督和评价。

在学院层面,学院教学指导委员会的主要工作是对全院本科教学各环节工作进行咨询、建议、指导和决策,其职责在文件《学院教学指导委员会工作过程》进行了详细说明。 同时,学院围绕专业人才培养方案的修订,制定了《专业负责人主要职责与工作内容》文件,明确了专业负责人主要职责与工作内容,为专业负责人工作的开展提供了依据。

在专业层面,为了更具体地对专业教学工作进行研究、审议、指导、评估,在学院、教学系和学院教学指导委员会审定下,制定了《专业教学指导小组工作章程》,进一步明确专业教学指导小组的任务和职责,并以此为基础组建了通信工程专业教学指导小组,负责对专业教学的各环节进行咨询、建议、指导和决策。 同时制定了《专业课程组及课程负责人工作章程》,不仅对课程组的主要职责和设置进行了规定,同时也对课程组长的工作职责、选聘条件以及管理与考核制定了具体规定。

三、持续改进成效

湘潭大学的通信工程专业经过3 年的持续改进,课程体系日趋完善,毕业生综合应用所学知识解决实际问题能力有了一定的增强,新增了数门精品课程,同时规范了课程教学质量分析,课程建设成绩斐然。

（一） 课程体系日趋完善，学生提高了项目管理和经济决策能力

通信工程课程体系在3 年间不断持续改进,为了能够在多学科环境中应用所学的工程管理原理与经济决策方法,2018 年开始开设“工程经济学”。 2019 年开始校企联合改进“生产实习”课程教学,请生产实习基地企业工程师做项目管理专题讲座,让学生通过实际实际项目的学习和实施,理解并掌握工程管理原理与经济决策方法,并能在多学科环境中应用,同时把此内容作为课程考核重要内容。

学生一方面通过工程经济学课程学习有关项目管理和经济决策的理论知识,另一方面通过生产实习课程在企业现场了解工程师开展项目管理和经济决策的实践过程,理论与实践结合使学生提高了项目管理和经济决策能力。

（二）企业全面参与教学，毕业生实践、创新能力提高

为了克服通信工程专业人才培养过程中实践能力不强、解决复杂工程问题较弱的一些不足,专业积极与企业合作,一方面通过企业项目合作培养“双师型”教师,另一方面聘请企业的技术专家作为兼职教师,进行基本理论的传授与实践应用能力的培养,直接参与人才培养过程。

经过3 年的持续改进,首先,通过企业项目合作培养,“双师型”教师在师资队伍中的比例逐年提高,这对于提升毕业设计的整体质量水平,培养学生的工程实践能力提供了师资保障。 其次,在相关制度政策的引导下,企业导师队伍的规模逐年提高,企业导师不但参与毕业设计过程,更是在理论课、实验课部分、集中实践环节各方面深入各个教学环节。 近年来,毕业设计质量逐年提高,工程性明显,能充分体现毕业设计对学生工程意识、团队精神以及跨学科综合应用所学知识解决实际问题能力的培养,可以看出,专业毕业生的实践、创新能力都在不断提高。

（三）完善课程教学质量分析流程，一流课程建设成绩斐然

工程教育认证实施的关键是深化课堂教学改革,课堂教学质量分析流程和方法同样必须不断持续改进。 为此,湘潭大学通信工程专业教学指导小组在2018 年制定《通信工程专业课程教学质量分析指导意见》,对平时成绩的分析、记录提出了明确和具体的要求。 同时,为了能根据教学大纲中所规定的平时成绩对课程目标的支撑关系,进行课程相关的教学质量分析,专业教学指导小组根据指导意见制定了《课程目标达成情况分析报告》的统一模板,要求对纳入某一个课程目标支撑的考核项,必须进行支撑项的合理性分析,

经过3 年的持续改进,一方面,通信工程专业的所有课程都根据课程目标制定了多样化、合理化的平时成绩考核形式,包括课堂随机抽检、随堂测试、课后作业、讨论课等,所有课程的平时成绩不仅有明确的记录,而且真正作为一个重要的教学环节,落实到了对课程目标达成的支撑。 另一方面,优秀课程不断涌现,信息安全课程入选“国家一流本科课程”,单片机原理与应用入选“湖南省精品课程”。 总之,课程建设持续改进成绩斐然。

四、结束语

本文提出基于“胜任力”人才培养方案的持续改进、基于任务的线上线下混合一流课程持续改进和强化专业主体的质量评价监控体系持续改进为主体的通信工程专业持续改进机制,并且在湘潭大学通信工程专业得以实施。 本机制贯彻并落实了持续改进的理念,力求做到以产出为导向进行培养方案设计、以学生为中心进行课程设计。通过持续改进机制的实施,推动了通信工程专业教师的教学改革研究,提高了学生的项目管理和经济决策能力,专业毕业生实践、创新能力提高,而且在课程建设方面也取得了丰硕的成果。