“自动控制原理”课程目标达成度统计分析与持续改进

申富媛 李 炜 刘微容 蒋栋年 毛海杰

“自动控制原理”课程目标达成度统计分析与持续改进

申富媛1,2,3李 炜1,2,3刘微容1,2,3蒋栋年1,2,3毛海杰1,2,3

（1. 兰州理工大学电气工程与信息工程学院，兰州 730050； 2. 甘肃省工业过程先进控制重点实验室，兰州 730050； 3. 兰州理工大学电气与控制工程国家级实验教学示范中心，兰州 730050）

反思以往教学，课程目标达成度分析更多只是关注了课程整体修读学生的平均达成情况，难以为学生个体能力目标的持续改进提供更具针对性的指导。因此，本文以兰州理工大学“自动控制原理”课程为例，构建课程目标达成度形成性综合量化考核方式，利用柱状图、散点图等统计分析方法，及时诊断学生学习状况，双向反馈课程、学生目标达成信息，迭代优化教与学的效果。教学实践表明，学生对知识的掌握和能力的训练效果明显。

课程目标达成度；统计分析；持续改进

0 引言

目前，普通高等学校本科工程教育专业认证正在全面开展。2016年6月2日，在吉隆坡召开的国际工程联盟大会上，中国成为国际本科工程学位互认协议《华盛顿协议》的正式会员，标志着中国的工程教育认证实现了工程教育国际互认和工程师资格国际互认[1-2]。工程认证的根本是对相关专业工程教育培养目标和毕业要求的达成度进行评估，而课程教学达成则是培养目标达成的基础[3-5]。

科学地分析课程教学目标达成度是判断达到工程教育专业认证标准与否的重要依据，不仅是对上一阶段教学与学习的总结与反思，更是对下一阶段教学与学习的改进与规划[6-10]。教师通过对上一教学年度课程教学达成度的分析持续改进后续教学，而学生在知晓自己课程目标达成度的学习过程中，一方面可以在后续课程中重视相关能力的培养，另一方面可以利用课余时间对已学知识的不足进行弥补，真正做到查漏补缺，及时矫正。

“自动控制原理”课程是兰州理工大学自动化专业的学科基础课程，重点支撑了专业人才培养方案12条毕业要求33个二级指标分点中的3条毕业要求5个二级指标点，承载着对学生解决复杂控制工程问题所需的工程知识、问题分析、设计开发解决方案等方面的知识体系和能力培养，在自动化专业人才培养中发挥着举足轻重的作用。

因此，本文以兰州理工大学自动化专业“自动控制原理”课程目标完成情况为例，利用统计分析方法探究该课程达成度的影响因素及理论教学的薄弱环节，力争在“学生学”与“教师教”两方面共同持续改进，不断提高学习效果，提升人才培养质量，为工程教育认证背景下自动化专业大类课程顺利达到课程教学目标提供一定的参考。

1 确立课程教学目标

“自动控制原理”课程教学团队依据“机理-建模-分析-综合-创新”循序渐进的学习原则，及时更新课程教学目标和重组教学内容，与二级指标点一一对应确立课程教学目标。课程目标与毕业要求指标点的对应关系见表1，可以看出，相比于传统的知识型教学目标，新的课程教学目标将原来笼统模糊的知识型目标提升为具体准确的能力型目标，实现从知识传授到能力培养和素质固化的转变，不仅强调基础知识的掌握与理解，更为重要的是强化应用、分析、评价和创新等能力的培养。这为课程教学过程与改革和达成度评价指明了方向，也为学生确立了明确的能力目标。

表1 课程目标与毕业要求指标点的对应关系

2 课程目标达成度评价方法

为使学生重视每个教学环节，全面掌握课程知识，具备对复杂控制工程问题建模、表述、分析与设计的初步能力，保证课程教学效果与达成，“自动控制原理”课程成绩采用综合考核方式。课程总评成绩=期末考试成绩（65%）+平时成绩（15%）+模拟实验（10%）+仿真实验（10%）。

依据上述课程总评成绩计算方法，最终得到课程目标达成度。

式中：=1,2,3,4为课程成绩考核分项；=1,2,3,4,5为课程目标数。

近年来，为确保课程目标的有效达成，综合考虑课程内容多、理论性强、工程特点突出等因素，结合本校学生生源基础较为薄弱的特点，借助现代信息手段，合理设置本课程教学活动，包括理论教学（线下授课46学时+线上自主学习20学时，对线上自主学习还匹配了等学时的问题解答和难题解析）、模拟实验（8学时）、仿真实验（6学时）和课后作业四个环节，并将课程目标点对应能力的培养分解到具体教学环节中。表2为课程目标达成度计算结果，给出了4个成绩考核分项与5个课程目标的具体对应关系。

表2 2021年课程目标达成度计算结果

3 课程目标达成度统计分析

根据课程目标达成度评价方法，对上述有效成绩采用各课程目标得分求和平均、各单项总成绩按比例分配的方法，形成课程目标达成度，图1给出了2020秋和2021秋两个教学年度、同一教师、不同班级（2020自动化2班65人，2021自动化1班69人）的达成度柱状图。基于认证的底线思维和核心理念，引入期望达成度为0.6，从图1可以看出，各个课程目标均有效达成，课程整体达成度2021秋略低于2020秋，而2021秋课程目标2、3整体达成度与2020秋相同，课程目标1、4整体达成度略低于2020秋，课程目标5的整体达成度略高于2020秋。

图1 2020、2021秋自动化专业“自动控制原理”课程目标达成度柱状图

在以往的教学过程中，任课教师利用达成度柱状图只能从表面上分析学生对于各个课程目标的平均达成情况，而不能从更深层次分析每个学生的情况，亦不能对学生的学习提供具有针对性且有意义的反馈性评价，帮助学生查漏补缺，形成良好的学习习惯和学习模式。2020秋课程组开始对学生个体课程目标达成度进行评价，并将学生个体达成度评价结果反馈至学生本人，以期为学生个体自身能力目标的持续改进提供更有针对性的指导，使“学生中心、产出导向、持续改进”的工程教育理念，通过课程更进一步落到实处。2020秋课程目标学生个体达成度评价结果抽样见表3。

表3 2020秋课程目标学生个体达成度评价结果抽样

观察2020秋课程目标学生个体达成度评价结果可以看出，学生个体课程目标的总体达成，即课程总评成绩/100，并不等价于各项课程目标的达成，尤其是成绩分布介于60～80分之间的学生，各课程目标的达成评价存在较大差异。因此，以往仅反馈给学生的课程总评成绩，很难为学生持续改进提供具有针对性的指导。学生个体课程目标达成反馈，则更清晰地呈现了学生每一课程目标的达成情况，能为学生提供针对性更强的反馈指导，有望使学生自身能力的持续改进更有效。

依据学生个体达成度，得到图2所示课程目标学生个体达成度散点图，教师根据此图，一方面可以更加明晰各课程目标的达成结论，另一方面还可以进一步体现出相关教学内容与环节的薄弱所在，为课程教学持续改进指明方向。

图2 2020、2021秋课程目标学生个体达成度散点图

从图2可以看出，2021秋有3位同学的各个课程目标达成度均为0，意味着这3位同学没有参加学习过程。这也是导致2021秋课程整体达成度降低的直接原因之一。若不考虑这3位同学的影响，在两个教学班人数基本持平的情况下，可以更深层次地分析对比课程目标达成度情况：图2（a）显示2021秋另有4位同学课程目标1未到期望最低值，达成度居于0.6～0.7之间的学生比2020秋多，因此致使2021秋课程目标1达成度低于2020秋；图2（b）显示2020秋课程目标2达成度较分散，2021秋相对较集中，尽管两个教学年度该课程目标平均达成度相同，但是从学生个体达成度分布来看，2021是有所提高的；图2（c）显示课程目标3两年的学生个体达成度分布大致相同；图2（d）显示课程目标4在两个教学年度未达成的学生数相同，但2021秋学生个体达成度位于0.6～0.8之间的人数要多于2020秋，致使2021秋课程目标4平均达成度降低；图2（e）显示2020秋和2021秋两个教学年度课程目标5未达成学生最多，且2020秋学生此课程目标的达成具有明显的两级分化现象，尽管2021秋此课程目标平均达成度有所提高，但从图中可以看出有一半以上学生此课程目标达成度处于0.5～0.6之间，即此课程教学目标未达成，这也是后续教学中需要持续关注、不断改进的重点方向；图2（f）显示2021秋课程整体未达成学生人数少于2020秋，证明课程通过率有所提高，但大部分学生的课程整体达成度居于0.6～0.8之间，这也是课程平均达成度降低的重要原因。

2021秋，受新冠疫情的困扰，课程后半程的讲授均采用腾讯会议进行直播授课。为确保教学质量，授课教师根据往届学生课程目标达成度分析经验，不断改进课前课后教学。课前：为每一授课单元均准备了学习重点和难点提示，并于授课前一天下发给学生。课后：为每一授课单元制作了授课核心内容总结、难点释义、应用案例等，并于授课结束时下发给学生。最终统计结果显示，这一改进对于提高学生个体目标达成度是行之有效的。

在今后的课程教学中，好的做法需继续保持，如进一步通过增加线上学习的学时数、强化对自主学习内容的考核与线下强化学习、丰富网络学习资源、提高线上自主学习的实效性等，深入开展混合教学。当然，在取得成绩的同时，也应看到存在的问题。在5个课程目标的横向对比中，课程目标2、4和5达成情况较低，尤其是课程目标5。针对课程目标5——控制器设计与优化，需改善教学方法、通过课程思政的引入等加强内容讲解的深入浅出、强化模拟实验和仿真实验对此内容的验证、进一步加强平时的训练等，关注教学过程中各个环节对课程目标的支撑及应获得能力的达成，切实提高学生对实际复杂工程系统建模、分析与综合等方面的能力。

4 结论

本文通过对2020秋和2021秋两个教学年度同一教师不同班级学生“自动控制原理”课程达成度进行统计分析，表明深层次分析学生个体达成度，对于提高教师教学质量和学生学习能力均有更具针对性的指导意义。同时，也指出了后续教学改进的方向，如进一步优化、切实开展好线上线下混合教学，更多关注多个环节对相应课程教学目标的支撑，加强学生作业、仿真内容的优化设计与科学考评等。这对于应用型本科高校实践教学的改革和创新、提高人才培养质量，具有一定参考价值。

[1] 李志义. 中国工程教育专业认证的“最后一公里”[J].高教发展与评估, 2020, 36(3): 1-13, 109.

[2] 王庚, 朱露, 胡德鑫, 等. 工程教育专业认证标准的国际比较研究[J]. 高等工程教育研究, 2022(2): 35-44.

[3] 包斌, 吴文惠, 张朝燕, 等. 课程教学基础目标达成度评价体系的建立——以“专业英语”课程为例[J].大学教育, 2014, 3(16): 53-55.

[4] 李擎, 崔家瑞, 杨旭, 等. 面向工程教育专业认证的自动化专业持续改进[J]. 高等工程教育研究, 2019(5): 76-80, 96.

[5] 郭文革. 高等教育质量控制的三个环节: 教学大纲、教学活动和教学评价[J]. 中国高教研究, 2016(11): 58-64.

[6] 贾惠芹, 屈宸光, 朱凯然, 等. 基于OBE理念的工程应用类课程目标达成度评价方法[J]. 大学教育, 2020, 9(12): 46-49.

[7] 丁淑辉, 李学艺, 王海霞, 等. 工程教育专业认证背景下数字化设计课程体系设置及其持续改进[J]. 大学教育, 2021, 10(4): 59-61.

[8] 乔剑锋. 基于闭环反馈的“4+1”工程教育人才培养评价体系构建与实施[J]. 高教学刊, 2017(21): 16-19.

[9] 冷伟, 姬晓旭, 胡赛明, 等. 以学习为中心的课程考核: 指导与评估[J]. 大学教育, 2022, 11(2): 11-13, 25.

[10] 陈保亚, 余德江. 知其师则知其学: 多维成绩评定方式的迫切性与必要性[J]. 中国大学教学, 2022(增刊1): 9-14.

Statistical analysis and continuous improvement of course goal achievement degree of “principle of automatic control”

SHEN Fuyuan1,2,3LI Wei1,2,3LIU Weirong1,2,3JIANG Dongnian1,2,3MAO Haijie1,2,3

(1. College of Electrical and Information Engineering, Lanzhou Univeristy of Technology, Lanzhou 730050; 2. Key Laboratory of Gansu Advanced Control for Industrial Processes, Lanzhou 730050; 3. National Demonstration Center for Experimental Electrical and Control Engineering Education, Lanzhou University of Technology, Lanzhou 730050)

Reflecting on the previous teaching, the analysis of course goal achievement degree only focuses on the average achievement of the overall students of the course, which is difficult to provide more targeted guidance for the continuous improvement of students’ individual ability goals. Therefore, this paper takes the achievement degree of the course “principle of automatic control” in Lanzhou University of Technology as an example, and uses statistical analysis methods such as histogram and scatter chart to deeply explore the influencing factors of the achievement degree of the course and the weak links of theoretical teaching, so as to help teachers review and improve teaching. The teaching practice shows that students’ mastery of knowledge and ability training are effective.

course goal achievement degree; statistical analysis; continuous improvement

兰州理工大学高等教育研究立项课题资助（GJ2021C-7，GJ2020B-7）

2022-06-29

2022-09-03

申富媛（1985—），女，甘肃省白银市人，硕士，讲师，主要从事自动化专业教学工作。