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  • 頭條蘭州理工:“自動控制原理”課程目標(biāo)達(dá)成度統(tǒng)計(jì)分析與持續(xù)改進(jìn)
    2023-03-21 作者:申富媛、李煒 等  |  來源:《電氣技術(shù)》  |  點(diǎn)擊率:
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    導(dǎo)語反思以往教學(xué),課程目標(biāo)達(dá)成度分析更多只是關(guān)注了課程整體修讀學(xué)生的平均達(dá)成情況,難以為學(xué)生個體能力目標(biāo)的持續(xù)改進(jìn)提供更具針對性的指導(dǎo)。 蘭州理工大學(xué)電氣工程與信息工程學(xué)院、甘肅省工業(yè)過程先進(jìn)控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、蘭州理工大學(xué)電氣與控制工程國家級實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心的申富媛、李煒、劉微容、蔣棟年、毛海杰,在2023年第1期《電氣技術(shù)》上撰文,以蘭州理工大學(xué)“自動控制原理”課程為例,構(gòu)建課程目標(biāo)達(dá)成度形成性綜合量化考核方式,利用柱狀圖、散點(diǎn)圖等統(tǒng)計(jì)分析方法,及時診斷學(xué)生學(xué)習(xí)狀況,雙向反饋課程、學(xué)生目標(biāo)達(dá)成信息,迭代優(yōu)化教與學(xué)的效果。教學(xué)實(shí)踐表明,學(xué)生對知識的掌握和能力的訓(xùn)練效果明顯。

    目前,普通高等學(xué)校本科工程教育專業(yè)認(rèn)證正在全面開展。2016年6月2日,在吉隆坡召開的國際工程聯(lián)盟大會上,中國成為國際本科工程學(xué)位互認(rèn)協(xié)議《華盛頓協(xié)議》的正式會員,標(biāo)志著中國的工程教育認(rèn)證實(shí)現(xiàn)了工程教育國際互認(rèn)和工程師資格國際互認(rèn)。工程認(rèn)證的根本是對相關(guān)專業(yè)工程教育培養(yǎng)目標(biāo)和畢業(yè)要求的達(dá)成度進(jìn)行評估,而課程教學(xué)達(dá)成則是培養(yǎng)目標(biāo)達(dá)成的基礎(chǔ)。

    科學(xué)地分析課程教學(xué)目標(biāo)達(dá)成度是判斷達(dá)到工程教育專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)與否的重要依據(jù),不僅是對上一階段教學(xué)與學(xué)習(xí)的總結(jié)與反思,更是對下一階段教學(xué)與學(xué)習(xí)的改進(jìn)與規(guī)劃。教師通過對上一教學(xué)年度課程教學(xué)達(dá)成度的分析持續(xù)改進(jìn)后續(xù)教學(xué),而學(xué)生在知曉自己課程目標(biāo)達(dá)成度的學(xué)習(xí)過程中,一方面可以在后續(xù)課程中重視相關(guān)能力的培養(yǎng),另一方面可以利用課余時間對已學(xué)知識的不足進(jìn)行彌補(bǔ),真正做到查漏補(bǔ)缺,及時矯正。

    “自動控制原理”課程是蘭州理工大學(xué)自動化專業(yè)的學(xué)科基礎(chǔ)課程,重點(diǎn)支撐了專業(yè)人才培養(yǎng)方案12條畢業(yè)要求33個二級指標(biāo)分點(diǎn)中的3條畢業(yè)要求5個二級指標(biāo)點(diǎn),承載著對學(xué)生解決復(fù)雜控制工程問題所需的工程知識、問題分析、設(shè)計(jì)開發(fā)解決方案等方面的知識體系和能力培養(yǎng),在自動化專業(yè)人才培養(yǎng)中發(fā)揮著舉足輕重的作用。

    因此,本文以蘭州理工大學(xué)自動化專業(yè)“自動控制原理”課程目標(biāo)完成情況為例,利用統(tǒng)計(jì)分析方法探究該課程達(dá)成度的影響因素及理論教學(xué)的薄弱環(huán)節(jié),力爭在“學(xué)生學(xué)”與“教師教”兩方面共同持續(xù)改進(jìn),不斷提高學(xué)習(xí)效果,提升人才培養(yǎng)質(zhì)量,為工程教育認(rèn)證背景下自動化專業(yè)大類課程順利達(dá)到課程教學(xué)目標(biāo)提供一定的參考。

    1 確立課程教學(xué)目標(biāo)

    “自動控制原理”課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)依據(jù)“機(jī)理-建模-分析-綜合-創(chuàng)新”循序漸進(jìn)的學(xué)習(xí)原則,及時更新課程教學(xué)目標(biāo)和重組教學(xué)內(nèi)容,與二級指標(biāo)點(diǎn)一一對應(yīng)確立課程教學(xué)目標(biāo)。

    課程目標(biāo)與畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)的對應(yīng)關(guān)系見表1,可以看出,相比于傳統(tǒng)的知識型教學(xué)目標(biāo),新的課程教學(xué)目標(biāo)將原來籠統(tǒng)模糊的知識型目標(biāo)提升為具體準(zhǔn)確的能力型目標(biāo),實(shí)現(xiàn)從知識傳授到能力培養(yǎng)和素質(zhì)固化的轉(zhuǎn)變,不僅強(qiáng)調(diào)基礎(chǔ)知識的掌握與理解,更為重要的是強(qiáng)化應(yīng)用、分析、評價和創(chuàng)新等能力的培養(yǎng)。這為課程教學(xué)過程與改革和達(dá)成度評價指明了方向,也為學(xué)生確立了明確的能力目標(biāo)。

    表1 課程目標(biāo)與畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)的對應(yīng)

    2 課程目標(biāo)達(dá)成度評價方法

    為使學(xué)生重視每個教學(xué)環(huán)節(jié),全面掌握課程知識,具備對復(fù)雜控制工程問題建模、表述、分析與設(shè)計(jì)的初步能力,保證課程教學(xué)效果與達(dá)成,“自動控制原理”課程成績采用綜合考核方式。課程總評成績=期末考試成績(65%)+平時成績(15%)+模擬實(shí)驗(yàn)(10%)+仿真實(shí)驗(yàn)(10%)。

    依據(jù)上述課程總評成績計(jì)算方法,最終得到課程目標(biāo)達(dá)成度。

    式(1)~(4)

    近年來,為確保課程目標(biāo)的有效達(dá)成,綜合考慮課程內(nèi)容多、理論性強(qiáng)、工程特點(diǎn)突出等因素,結(jié)合本校學(xué)生生源基礎(chǔ)較為薄弱的特點(diǎn),借助現(xiàn)代信息手段,合理設(shè)置本課程教學(xué)活動,包括理論教學(xué)(線下授課46學(xué)時+線上自主學(xué)習(xí)20學(xué)時,對線上自主學(xué)習(xí)還匹配了等學(xué)時的問題解答和難題解析)、模擬實(shí)驗(yàn)(8學(xué)時)、仿真實(shí)驗(yàn)(6學(xué)時)和課后作業(yè)四個環(huán)節(jié),并將課程目標(biāo)點(diǎn)對應(yīng)能力的培養(yǎng)分解到具體教學(xué)環(huán)節(jié)中。

    表2為課程目標(biāo)達(dá)成度計(jì)算結(jié)果,給出了4個成績考核分項(xiàng)與5個課程目標(biāo)的具體對應(yīng)關(guān)系。

    表2 2021年課程目標(biāo)達(dá)成度計(jì)算結(jié)果

    3 課程目標(biāo)達(dá)成度統(tǒng)計(jì)分析

    根據(jù)課程目標(biāo)達(dá)成度評價方法,對上述有效成績采用各課程目標(biāo)得分求和平均、各單項(xiàng)總成績按比例分配的方法,形成課程目標(biāo)達(dá)成度,圖1給出了2020秋和2021秋兩個教學(xué)年度、同一教師、不同班級(2020自動化2班65人,2021自動化1班69人)的達(dá)成度柱狀圖。

    基于認(rèn)證的底線思維和核心理念,引入期望達(dá)成度為0.6,從圖1可以看出,各個課程目標(biāo)均有效達(dá)成,課程整體達(dá)成度2021秋略低于2020秋,而2021秋課程目標(biāo)2、3整體達(dá)成度與2020秋相同,課程目標(biāo)1、4整體達(dá)成度略低于2020秋,課程目標(biāo)5的整體達(dá)成度略高于2020秋。

    圖1

    在以往的教學(xué)過程中,任課教師利用達(dá)成度柱狀圖只能從表面上分析學(xué)生對于各個課程目標(biāo)的平均達(dá)成情況,而不能從更深層次分析每個學(xué)生的情況,亦不能對學(xué)生的學(xué)習(xí)提供具有針對性且有意義的反饋性評價,幫助學(xué)生查漏補(bǔ)缺,形成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣和學(xué)習(xí)模式。

    2020秋課程組開始對學(xué)生個體課程目標(biāo)達(dá)成度進(jìn)行評價,并將學(xué)生個體達(dá)成度評價結(jié)果反饋至學(xué)生本人,以期為學(xué)生個體自身能力目標(biāo)的持續(xù)改進(jìn)提供更有針對性的指導(dǎo),使“學(xué)生中心、產(chǎn)出導(dǎo)向、持續(xù)改進(jìn)”的工程教育理念,通過課程更進(jìn)一步落到實(shí)處。2020秋課程目標(biāo)學(xué)生個體達(dá)成度評價結(jié)果抽樣見表3。

    表3

    觀察2020秋課程目標(biāo)學(xué)生個體達(dá)成度評價結(jié)果可以看出,學(xué)生個體課程目標(biāo)的總體達(dá)成,即課程總評成績/100,并不等價于各項(xiàng)課程目標(biāo)的達(dá)成,尤其是成績分布介于60~80分之間的學(xué)生,各課程目標(biāo)的達(dá)成評價存在較大差異。

    因此,以往僅反饋給學(xué)生的課程總評成績,很難為學(xué)生持續(xù)改進(jìn)提供具有針對性的指導(dǎo)。學(xué)生個體課程目標(biāo)達(dá)成反饋,則更清晰地呈現(xiàn)了學(xué)生每一課程目標(biāo)的達(dá)成情況,能為學(xué)生提供針對性更強(qiáng)的反饋指導(dǎo),有望使學(xué)生自身能力的持續(xù)改進(jìn)更有效。

    依據(jù)學(xué)生個體達(dá)成度,得到圖2所示課程目標(biāo)學(xué)生個體達(dá)成度散點(diǎn)圖,教師根據(jù)此圖,一方面可以更加明晰各課程目標(biāo)的達(dá)成結(jié)論,另一方面還可以進(jìn)一步體現(xiàn)出相關(guān)教學(xué)內(nèi)容與環(huán)節(jié)的薄弱所在,為課程教學(xué)持續(xù)改進(jìn)指明方向。

    圖2

    從圖2可以看出,2021秋有3位同學(xué)的各個課程目標(biāo)達(dá)成度均為0,意味著這3位同學(xué)沒有參加學(xué)習(xí)過程。這也是導(dǎo)致2021秋課程整體達(dá)成度降低的直接原因之一。若不考慮這3位同學(xué)的影響,在兩個教學(xué)班人數(shù)基本持平的情況下,可以更深層次地分析對比課程目標(biāo)達(dá)成度情況:

    • 圖2(a)顯示2021秋另有4位同學(xué)課程目標(biāo)1未到期望最低值,達(dá)成度居于0.6~0.7之間的學(xué)生比2020秋多,因此致使2021秋課程目標(biāo)1達(dá)成度低于2020秋;
    • 圖2(b)顯示2020秋課程目標(biāo)2達(dá)成度較分散,2021秋相對較集中,盡管兩個教學(xué)年度該課程目標(biāo)平均達(dá)成度相同,但是從學(xué)生個體達(dá)成度分布來看,2021是有所提高的;
    • 圖2(c)顯示課程目標(biāo)3兩年的學(xué)生個體達(dá)成度分布大致相同;
    • 圖2(d)顯示課程目標(biāo)4在兩個教學(xué)年度未達(dá)成的學(xué)生數(shù)相同,但2021秋學(xué)生個體達(dá)成度位于0.6~0.8之間的人數(shù)要多于2020秋,致使2021秋課程目標(biāo)4平均達(dá)成度降低;
    • 圖2(e)顯示2020秋和2021秋兩個教學(xué)年度課程目標(biāo)5未達(dá)成學(xué)生最多,且2020秋學(xué)生此課程目標(biāo)的達(dá)成具有明顯的兩級分化現(xiàn)象,盡管2021秋此課程目標(biāo)平均達(dá)成度有所提高,但從圖中可以看出有一半以上學(xué)生此課程目標(biāo)達(dá)成度處于0.5~0.6之間,即此課程教學(xué)目標(biāo)未達(dá)成,這也是后續(xù)教學(xué)中需要持續(xù)關(guān)注、不斷改進(jìn)的重點(diǎn)方向;
    • 圖2(f)顯示2021秋課程整體未達(dá)成學(xué)生人數(shù)少于2020秋,證明課程通過率有所提高,但大部分學(xué)生的課程整體達(dá)成度居于0.6~0.8之間,這也是課程平均達(dá)成度降低的重要原因。

    2021秋,受新冠疫情的困擾,課程后半程的講授均采用騰訊會議進(jìn)行直播授課。為確保教學(xué)質(zhì)量,授課教師根據(jù)往屆學(xué)生課程目標(biāo)達(dá)成度分析經(jīng)驗(yàn),不斷改進(jìn)課前課后教學(xué)。課前:為每一授課單元均準(zhǔn)備了學(xué)習(xí)重點(diǎn)和難點(diǎn)提示,并于授課前一天下發(fā)給學(xué)生。課后:為每一授課單元制作了授課核心內(nèi)容總結(jié)、難點(diǎn)釋義、應(yīng)用案例等,并于授課結(jié)束時下發(fā)給學(xué)生。最終統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示,這一改進(jìn)對于提高學(xué)生個體目標(biāo)達(dá)成度是行之有效的。

    在今后的課程教學(xué)中,好的做法需繼續(xù)保持,如進(jìn)一步通過增加線上學(xué)習(xí)的學(xué)時數(shù)、強(qiáng)化對自主學(xué)習(xí)內(nèi)容的考核與線下強(qiáng)化學(xué)習(xí)、豐富網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)資源、提高線上自主學(xué)習(xí)的實(shí)效性等,深入開展混合教學(xué)。

    當(dāng)然,在取得成績的同時,也應(yīng)看到存在的問題。在5個課程目標(biāo)的橫向?qū)Ρ戎校n程目標(biāo)2、4和5達(dá)成情況較低,尤其是課程目標(biāo)5。針對課程目標(biāo)5——控制器設(shè)計(jì)與優(yōu)化,需改善教學(xué)方法、通過課程思政的引入等加強(qiáng)內(nèi)容講解的深入淺出、強(qiáng)化模擬實(shí)驗(yàn)和仿真實(shí)驗(yàn)對此內(nèi)容的驗(yàn)證、進(jìn)一步加強(qiáng)平時的訓(xùn)練等,關(guān)注教學(xué)過程中各個環(huán)節(jié)對課程目標(biāo)的支撐及應(yīng)獲得能力的達(dá)成,切實(shí)提高學(xué)生對實(shí)際復(fù)雜工程系統(tǒng)建模、分析與綜合等方面的能力。

    4 結(jié)論

    本文通過對2020秋和2021秋兩個教學(xué)年度同一教師不同班級學(xué)生“自動控制原理”課程達(dá)成度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,表明深層次分析學(xué)生個體達(dá)成度,對于提高教師教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生學(xué)習(xí)能力均有更具針對性的指導(dǎo)意義。

    同時,也指出了后續(xù)教學(xué)改進(jìn)的方向,如進(jìn)一步優(yōu)化、切實(shí)開展好線上線下混合教學(xué),更多關(guān)注多個環(huán)節(jié)對相應(yīng)課程教學(xué)目標(biāo)的支撐,加強(qiáng)學(xué)生作業(yè)、仿真內(nèi)容的優(yōu)化設(shè)計(jì)與科學(xué)考評等。這對于應(yīng)用型本科高校實(shí)踐教學(xué)的改革和創(chuàng)新、提高人才培養(yǎng)質(zhì)量,具有一定參考價值。

    本文編自2023年第1期《電氣技術(shù)》,論文標(biāo)題為“‘自動控制原理’課程目標(biāo)達(dá)成度統(tǒng)計(jì)分析與持續(xù)改進(jìn)”,作者為申富媛、李煒 等。本工作得到蘭州理工大學(xué)高等教育研究立項(xiàng)課題的支持。

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