以工程能力培养为导向的课程内容构建和评价探析

覃光锋 黄祖存 何小莲 潘洁宗

摘 要：课程是工程能力培养的重要载体，完善以学生为主导、以社会发展为需求、以能力培养为重点项目教学内容。在实施教学的过程中，制定基于CIPP评价模式为思想的考核模式并运用于教学过程评价，提高以工程能力培养为导向的过程教学评价的科学性和合理性，更加清晰学生的工程能力培养过程情况，也为培养学生的过程中发现问题、反馈问题、完善问题提供参考。

关键词：工程能力；课程内容；构建和评价

Analysis on the Construction and Evaluation

of Curriculum Content Oriented to the Cultivation of Engineering Ability

—Take "Principle and Application of Single Chip Microcomputer" Course as an Example

Qin Guangfeng Huang Zucun He Xiaolian Pan Jiezong

Guangxi Normal University of Science and Technology GuangxiLaibin 546199

Abstract：The course is an important carrier of engineering ability training，and the teaching content of studentoriented，social developmentoriented and capabilityoriented projects should be improved.In the process of implementing teaching，an assessment model based on CIPP evaluation model is developed and applied to the teaching process evaluation to improve the scientificity and rationality of the process teaching evaluation oriented to the cultivation of engineering ability，to more clearly understand the process of students' engineering ability cultivation，and to provide reference for finding，feedback and improving problems in the process of cultivating students.

Keywords：engineering ability；Course content；Build and evaluate

為提高人才培养的质量，培养更多高素质的工程技术型人才，支持国家和地方经济顺利实现产业转型升级、经济高质量发展的目标，目前全国许多高校特别是地方本科院校转型为应用型本科院校，人才培养过程中更加侧重培养学生的应用能力、设计能力和创新能力。电子信息工程本科专业作为一个非常重要的新工科专业，要求在工程能力培养过程中，更加侧重培养学生的自然科学和工程基础在电子信息系统的应用能力、设计能力和创新能力培养，“单片机原理与应用”课程作为该专业的专业必修课程之一，在培养学生这三种能力的过程中，发挥着较大的作用。但在目前的人才培养过程中，许多学校在该课程仍是按章节的知识结构进行讲授，无法很好调动学生的学习兴趣和进一步提高学生的专业实践能力培养，进而影响对学生进行工程实践能力的培养。因此，围绕工程实践能力培养为目标的当前教学改革中，应用型本科电子信息工程专业“单片机原理与应用”课程内容重构势在必行。

一、电子信息工程本科专业“单片机原理与应用”课程在专业人才培养中的地位和作用与教学目标

（一）课程的地位和作用

“单片机原理与应用”课程作为电子信息工程专业的一门必修课之一，一般是大二下个学期开设，学生在前面已修完C语言程序设计、数字电路、模拟电路等专业知识，具备了进行一定的专业综合知识和进行综合设计的能力，同时这门课也是后续学习嵌入式系统课程、相关控制类综合实验实训课程以及毕业设计等重要的专业知识能力，因此本门课程是培养学生如何对前阶段专业知识进行综合应用，也是后续课程学习的基础，起到承上启下的作用。

（二）課程的教学目标

根据工程认证的要求，结合课程目标对毕业要求的支撑关系和能力达成要求，围绕毕业要求指标点方面的工程知识、使用现代工具、设计/开发解决方案、项目管理等，结合课程思政方面的要求，该课程的课程目标具体如下：

1.专业知识培养目标

目标1：了解主流单片机型号及种类和单片机的基本概念、基本原理；掌握单片机C51程序设计和接口技术等软硬件的基本知识和基本方法。

目标2：掌握单片机仿真软件Proteus和编程软件Keil4的使用方法。

目标3：从硬件和软件上掌握设计单片机控制系统的方法，使学生具有初步的单片机产品的设计、开发和研究能力。

目标4：初步具备进一步进行单片机应用扩展和项目开发应用。

2.课程思政培养目标

（1）培养学生理论联系实际、分析问题、解决问题的能力。

（2）培养学生精益求精、团队合作的精神。

（3）培养学生创新精神。

二、重构以项目教学为载体，把专业知识按照学生学习的特点和要求，寓于项目中进行讲解

传统的授课内容一般按照单片机课程导论、单片机的结构与工作原理、单片机的C51语言与程序设计、单片机的中断系统、单片机的定时器/计数器、单片机的串行接口、单片机的系统扩展等知识模块进行知识讲解。学生学习完后，在理论知识上形成了较系统的知识，但是学生的工程实践意识、工程实践思维、工程实践能力等没有得到很好的提升，甚至许多学生在应用单片机进行具体产品制作方面的能力还较弱，无法很好实现应用型本科人才培养的教学目标。为此，需要根据学生学习知识循序渐进的特点，结合该门课程理论知识涵盖的范围、课程目标对毕业要求的支撑等要求，对教学内容以项目教学为特点进行重新组织安排，以便更好地培养学生的工作实践思想和实践能力。经过教学实践和该门课程需要掌握的知识要求，从能力目标、工作任务的引出、相关专业知识、任务实施等框架，重构了以项目为载体的教学内容，各项目的具体内容如下图1所示：

三、基于工程实践能力的要求对学生进行过程考核评价

（一）构建以工程实践能力为核心的课程考核评价体系内容

工程实践能力从内容结构上主要包括知识的学习与应用能力、思维判断与分析能力、工程设计与实践能力、表达与交流能力、创造与创新能力［1］。教师在学生学习“单片机原理与应用”的过程中，如何改变以往以作业评价、课堂表现评价、考试评价的传统评价模式，转向以工程实践能力为主要内容的过程评价模式，并让老师了解每个项目培养过程中学生各方面的工程能力情况，以便更加有针对性地开展能力培养和个性化的重点培养，同时学生也清楚地了解到在学习过程中自身的工程能力培养情况，以便有针对性地发扬优点，努力改进不足，进而提升实践能力方面的综合能力。笔者根据自身的教学过程的实践探索和工程实践能力的要求，围绕项目教学法，在建立课程考核评价体系时应充分考虑应用型本科学生工程能力特征和特点，建立以工程实践能力为核心、多维度、全方位、多元化、全过程的考核评价体系［2］，评价内容结构框图如图2。

同时围绕《中国工程教育专业认证标准》的工程知识、问题分析、设计/开发解决方案、研究、使用现代工具、工程与社会、环境和可持续发展、职业规范、个人和团队、沟通、项目管理、终身学习12项毕业要求，结合以上工程实践能力5项内容进行再次细分，各项内容的细分后的包含的12项毕业要求内容如表1所示：

（二）基于CIPP评价模式构建课程考核评价体系质量评价模型

美国著名教育评价专家Stufflebeam提出的CIPP评价模式，是一种较为先进的改进取向的评价模式，其主旨是“评价最重要目的不是为了证明，而是为了改进”，CIPP模式的显著特点在于动态评价。［3］在工程能力培养的过程中，学生的能力会随着学习的过程，各方面的能力提升也是动态评价的，且毕业要求有12项，考核内容也是多样的，因此CIPP评价模式的思想也比较适合于课程考核评价。在实施的过程中，可以采用评分等级规则进行过程评价。

评分等级规则是指该指标体系用于评价实施课程教学质量时，评价者如何评价某一因子。一般情况下，在对教学质量评价时遵循简单、实用、易划分等级的原则。给出等级以后，每一个二级指标下的考核项根据等级分数作出均值计算后，均值与权重乘积之和就是对整个学生在该课程教学过程的12项毕业要求其中之一质量的评价结果，一级指标下的各项二级指标之和为一级指标的评价结果情况。而要具体看某一项指标的得分时，可以直接根据均值与权重的乘积进行计算，其中权重的设置根据12项毕业要求的学生个人得分进行动态设置，具体过程如下：

（1）评价指标权重值的确定。U1、U2、…、U12分别表示12项毕业要求指标（下标10、11、12分别用A、B、C表示），ci为归一化处理后的数值。

∑121ai

1

所以U的因素重要程度（权重）子集为：

δ=（c1，c2，c3，…，cA，cB，cC）

（2）课程教学质量评价模型的构建：课堂教学质量的综合评价。

R=r11r12…r1n

r21r22…r2n

…

rm1rm2…rmn=（rij）m×n

Ui的综合评价集为：βi＝δi×Ri。

βi＝δi×Ri＝（ai1，ai2，…，aik）ri11ri12…ri1n

ri21ri22…ri2n

…

rim1rim2…rimn＝（bi1，bi2，…，bin）

其中，bi1＝ai1×ri11＋ai2×ri21＋…，＋aii×rii1…，＋aik×rim1

bi2＝ai2×ri12＋ai2×ri22＋…，＋aii×rii2…，＋aik×rim2

…………，

bin＝ai1×ri1n＋ai2×ri2n＋…，＋aii×riin…，＋aik×rimn

（3）在教学过程中，根据以上评价模型进行各内容评价分析，就可以综合分析各学生的教学质量情况和教学过程中班级各一级指标工程能力情况，为教学的推进过程进行不断完善提供参考。

結语

基于以工程能力培养为导向的“单片机原理与应用”课程内容的重构，可以很好地培养学生的工程实践能力，提高学生对学习目标的清晰认识情况，同时结合工程认证的毕业要求、构建数学模型对学生进行考核评价，及时发现问题、反馈问题、解决问题、完善教学，从而进一步提高教学成效。

参考文献：

［1］杨诚.基于企业需求的全日制工程硕士实践能力评价研究［D］.广州：华南理工大学，2016．

［2］高成冲，谭启檐，王云霞.以工程实践能力为核心的专业学位硕士研究生考核评价体系探析［J］.南京工程学院学报（社会科学版），2019，19（01）：6568.

［3］张殿蔚，刘佳杰.基于CIPP模式的高校实践教学评价指标体系研究［J］.中国成人教育，2016（09）：110113.

基金资助：2022年度广西科技师范学院校级本科教学改革工程项目：以工程能力为导向的电子信息工程专业课程体系研究改革与实践（编号2022GKSYGB11）

作者简介：覃光锋（1983— ），男，汉族，广西兴业人，本科，高级讲师，研究方向：电子技术应用；黄祖存（1991— ），男，壮族，广西来宾人，助教，研究方向：电子与通信技术；何小莲（1989— ），女，汉族，广西玉林人，工程师，研究方向：电子线路设计。