從專業(yè)認(rèn)證角度談工科課程三級(jí)項(xiàng)目設(shè)計(jì)

胡正平+許成謙+李英偉+李剛

[摘要]工科教學(xué)中三級(jí)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)不僅實(shí)現(xiàn)學(xué)生從書本知識(shí)向解決實(shí)際問(wèn)題的轉(zhuǎn)變，更是學(xué)生提高解決復(fù)雜工程問(wèn)題能力的重要途徑，通過(guò)三級(jí)項(xiàng)目教學(xué)過(guò)程中的查閱資料、分析問(wèn)題、設(shè)計(jì)方案、討論、動(dòng)手實(shí)驗(yàn)、報(bào)告，有助于培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)踐的能力。從專業(yè)認(rèn)證中畢業(yè)要求能力達(dá)成度角度討論三級(jí)項(xiàng)目教學(xué)的必要性，充分調(diào)動(dòng)教師和學(xué)生參與課程改革的積極性，實(shí)現(xiàn)三級(jí)項(xiàng)目的有效管理，逐步提高學(xué)生解決系統(tǒng)復(fù)雜工程問(wèn)題的能力。

[關(guān)鍵詞]專業(yè)認(rèn)證； 畢業(yè)要求；三級(jí)項(xiàng)目；復(fù)雜工程； 團(tuán)隊(duì)協(xié)作

[中圖分類號(hào)]G642.40[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A[文章編號(hào)]10054634（2017）01009604

0引言

專業(yè)認(rèn)證核心是以學(xué)生的培養(yǎng)為中心，所有教學(xué)環(huán)節(jié)體現(xiàn)出強(qiáng)烈的出口導(dǎo)向思路，目的是引導(dǎo)全世界專業(yè)教育教學(xué)觀念的轉(zhuǎn)變。它要求所在專業(yè)首先需要根據(jù)自身辦學(xué)定位，制訂出本專業(yè)具體的畢業(yè)生要求，并將這些畢業(yè)要求（知識(shí)、能力、素質(zhì)）通過(guò)分解指標(biāo)點(diǎn)落實(shí)到各門課程與各個(gè)培養(yǎng)環(huán)節(jié)中，最終以全體畢業(yè)生的產(chǎn)出結(jié)果來(lái)證明教學(xué)是否達(dá)到專業(yè)原來(lái)預(yù)設(shè)的培養(yǎng)目標(biāo)。這樣的評(píng)價(jià)準(zhǔn)則，一方面聚焦于學(xué)生，更重要的是聚焦于畢業(yè)生的培養(yǎng)結(jié)果，要求所在專業(yè)的相關(guān)教學(xué)活動(dòng)都能為畢業(yè)生的產(chǎn)出（outcome based education，簡(jiǎn)稱OBE）服務(wù)。顯而易見(jiàn)，這是教育評(píng)估以及專業(yè)認(rèn)證的思想上的一個(gè)巨大轉(zhuǎn)變：從過(guò)去重視投入向現(xiàn)在重視產(chǎn)出的轉(zhuǎn)變；從只關(guān)注名師與拔尖學(xué)生的精英教育與研究成果向全體畢業(yè)生的整體產(chǎn)出結(jié)果轉(zhuǎn)變。具體包括：專業(yè)必須具有明確的培養(yǎng)目標(biāo)、公開(kāi)的畢業(yè)要求，推行能力導(dǎo)向的教育，倡導(dǎo)通過(guò)提高教育的針對(duì)性來(lái)提高教育質(zhì)量和效率，達(dá)到提高學(xué)生能力之目的。專業(yè)認(rèn)證特別強(qiáng)調(diào)體現(xiàn)以學(xué)生（全體合格畢業(yè)生）為本的追求，重點(diǎn)關(guān)注學(xué)生“學(xué)會(huì)”，把過(guò)去關(guān)注“教”落實(shí)到目前支持更好的“學(xué)”上[1]。筆者認(rèn)為：這樣的教與學(xué)觀念上的巨大轉(zhuǎn)變?nèi)绻荒荏w現(xiàn)在課程改革上面，將永遠(yuǎn)只是形似，而不會(huì)是神似。

2015版專業(yè)認(rèn)證特別強(qiáng)調(diào)：本科工程教育的教學(xué)過(guò)程需要面向“復(fù)雜工程問(wèn)題”[2]。這是目前世界工程教育中的“短板”，但培養(yǎng)復(fù)雜工程問(wèn)題的能力不能一蹴而就，需要逐步鍛煉和提高。而三級(jí)項(xiàng)目是在本科期間的課程教學(xué)中設(shè)置的項(xiàng)目式教學(xué)環(huán)節(jié)，它以項(xiàng)目研發(fā)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)、生產(chǎn)為目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)學(xué)生以主動(dòng)、實(shí)踐、運(yùn)用知識(shí)、加強(qiáng)課程之間有機(jī)聯(lián)系的方式來(lái)學(xué)習(xí)解決工程項(xiàng)目問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生的工程基礎(chǔ)知識(shí)、個(gè)人能力、人際團(tuán)隊(duì)能力和工程系統(tǒng)能力?；诖耍?014年度筆者單位開(kāi)展三級(jí)項(xiàng)目課程改革計(jì)劃，增設(shè)以項(xiàng)目為主線的三級(jí)項(xiàng)目課程環(huán)節(jié)。教師根據(jù)課程內(nèi)容設(shè)計(jì)不同項(xiàng)目，以3～5人的小組為單位為學(xué)生分配項(xiàng)目課題，學(xué)生小組成員共同構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)和運(yùn)作項(xiàng)目，最終進(jìn)行小組匯報(bào)驗(yàn)收，根據(jù)學(xué)生以及小組整體表現(xiàn)給出考核結(jié)果。通過(guò)本科期間課程三級(jí)項(xiàng)目訓(xùn)練，逐步培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用知識(shí)的能力，這是解決復(fù)雜工程問(wèn)題的核心基礎(chǔ)，并為學(xué)生進(jìn)入二級(jí)項(xiàng)目、畢業(yè)設(shè)計(jì)、最終走上工作崗位打下基礎(chǔ)。因此，只有充分調(diào)動(dòng)指導(dǎo)教師和學(xué)生的參與積極性，通過(guò)對(duì)三級(jí)項(xiàng)目的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行高效管理和設(shè)計(jì)，才能逐步提高學(xué)生解決系統(tǒng)復(fù)雜問(wèn)題的能力[1]。

通過(guò)課程三級(jí)項(xiàng)目的開(kāi)展，學(xué)生可以對(duì)在校期間所學(xué)課程的基本原理、基本知識(shí)和基本技能進(jìn)行梳理，通過(guò)深入進(jìn)行工程原理分析建立合適的抽象模型[2]。工科專業(yè)畢業(yè)生大多從事解決實(shí)際工程問(wèn)題的工作，充分梳理書本所學(xué)原理、理論、方法，將復(fù)雜多因素的現(xiàn)實(shí)工程問(wèn)題合理簡(jiǎn)化為具備數(shù)學(xué)模型的科學(xué)問(wèn)題，這不但可以通過(guò)三級(jí)項(xiàng)目學(xué)習(xí)到利用課程知識(shí)解決工程問(wèn)題的基本流程和方法，而且也有利于培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)意識(shí)和學(xué)術(shù)交流能力。

1專業(yè)認(rèn)證中的畢業(yè)要求

1.1復(fù)雜工程問(wèn)題

工程教育認(rèn)證中，畢業(yè)要求簡(jiǎn)單地說(shuō)就是對(duì)學(xué)生畢業(yè)時(shí)該掌握的知識(shí)目標(biāo)和能力目標(biāo)的描述，如包括學(xué)生通過(guò)本專業(yè)學(xué)習(xí)所掌握的知識(shí)、技能和素養(yǎng)。2015年工程認(rèn)證專門提出復(fù)雜問(wèn)題的描述，必須具備下述特征（1），同時(shí)具備特征（2）～（7）中的部分或全部[3]：（1）必須運(yùn)用深入的工程原理分析，運(yùn)用所學(xué)知識(shí)與原理學(xué)生才可能解決；（2）問(wèn)題具有較高的綜合性，一般包括多個(gè)相互關(guān)聯(lián)的子問(wèn)題；（3）問(wèn)題涉及多方面的技術(shù)，需要考慮工程和其他因素，相互之間可能有一定沖突；（4）針對(duì)問(wèn)題，首先需要建立合適的抽象模型簡(jiǎn)化問(wèn)題后才能解決，并且在建模過(guò)程中需要體現(xiàn)出一定的創(chuàng)新性；（5）不只是靠常用方法就可以完全解決，需要學(xué)習(xí)和利用新知識(shí)；（6）問(wèn)題中涉及的因素可能沒(méi)有完全包含在專業(yè)工程實(shí)踐的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范中，需要有針對(duì)性的提出自己的思路；（7）問(wèn)題相關(guān)各利益方不完全一致，存在利益平衡與矛盾。

1.2專業(yè)認(rèn)證畢業(yè)要求通用標(biāo)準(zhǔn)

認(rèn)證中要求專業(yè)必須有明確、公開(kāi)的畢業(yè)要求，且畢業(yè)要求應(yīng)能支撐學(xué)生5年后培養(yǎng)目標(biāo)的達(dá)成。專業(yè)能通過(guò)評(píng)價(jià)證明畢業(yè)要求的達(dá)成，并將評(píng)價(jià)結(jié)果用于教學(xué)持續(xù)改進(jìn)中。專業(yè)制定的畢業(yè)要求應(yīng)完全覆蓋以下內(nèi)容[2]，見(jiàn)表1。

從表1可以看出：專業(yè)認(rèn)證中的畢業(yè)要求需要在課程體系中涉及三級(jí)項(xiàng)目、課程設(shè)計(jì)（二級(jí)項(xiàng)目）、畢業(yè)設(shè)計(jì)（一級(jí)項(xiàng)目）才能完成培養(yǎng)要求，解決復(fù)雜問(wèn)題的能力不能僅僅在最后的畢業(yè)設(shè)計(jì)中體現(xiàn)出來(lái)，而是要在課程教學(xué)中逐步灌輸與鍛煉提高，即解決復(fù)雜問(wèn)題的能力不是一蹴而就，而是在逐漸鍛煉中提高的。

1.3專業(yè)認(rèn)證對(duì)于工科項(xiàng)目式教學(xué)的要求

依照工程教育認(rèn)證的理念，認(rèn)證專業(yè)必須有公開(kāi)、明確的畢業(yè)要求，并且畢業(yè)要求應(yīng)能支撐學(xué)生培養(yǎng)目標(biāo)的達(dá)成。專業(yè)通過(guò)自我評(píng)價(jià)證明畢業(yè)要求的達(dá)成，專業(yè)制訂的畢業(yè)要求最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)就是解決復(fù)雜工程的能力 ，這需要通過(guò)項(xiàng)目式教學(xué)來(lái)體現(xiàn)。為了討論方便，這里將項(xiàng)目分為三個(gè)層次等級(jí)：課程教學(xué)項(xiàng)目為三級(jí)項(xiàng)目，專業(yè)課程設(shè)計(jì)為二級(jí)項(xiàng)目，畢業(yè)設(shè)計(jì)定義為一級(jí)項(xiàng)目。

這里的復(fù)雜工程問(wèn)題并沒(méi)有要求覆蓋全部7個(gè)特征，以便于不同專業(yè)、不同本科學(xué)校確立不同要求層次，依據(jù)筆者個(gè)人對(duì)于專業(yè)認(rèn)證的理解、對(duì)于項(xiàng)目環(huán)節(jié)的要求，必須具備下述特征（1）～（3），同時(shí)具備下述特征（4）～（6）中的部分或全部。

（1） 解決的問(wèn)題必須是新問(wèn)題， 否則就不需要運(yùn)用深入的工程原理經(jīng)過(guò)分析才能解決，通過(guò)查閱資料、參考學(xué)習(xí)就可以解決；（2） 需要建立合適的抽象模型才能解決，這是設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)；（3） 必須要?jiǎng)邮诌M(jìn)行實(shí)驗(yàn)，必須在一定約束條件下給出實(shí)驗(yàn)結(jié)果；（4） 項(xiàng)目涉及多方面的技術(shù)、工程和其他因素，并可能相互有一定沖突；（5） 項(xiàng)目具有較高的綜合性，包括多個(gè)相互關(guān)聯(lián)的子問(wèn)題；（6） 項(xiàng)目中涉及的因素可能沒(méi)有完全包含在專業(yè)工程實(shí)踐的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范中，還需要考慮工程和社會(huì)、環(huán)境可持續(xù)發(fā)展、職業(yè)規(guī)范等因素；（7） 項(xiàng)目完成過(guò)程中必須使用現(xiàn)代工具，并能理解其局限性。

2三級(jí)項(xiàng)目設(shè)計(jì)

1） 課程三級(jí)項(xiàng)目如何產(chǎn)生？首先，課程三級(jí)項(xiàng)目立足于運(yùn)用課程知識(shí)解決與課程密切關(guān)聯(lián)的某一個(gè)具體問(wèn)題，解決具體問(wèn)題包含運(yùn)用課程中涉及的原理知識(shí)。通過(guò)完成三級(jí)項(xiàng)目，可以讓學(xué)生帶著問(wèn)題進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，達(dá)到激發(fā)學(xué)生運(yùn)用知識(shí)的目的，針對(duì)其中不熟悉的問(wèn)題，學(xué)生需要主動(dòng)學(xué)習(xí)、查閱資料。另外，通過(guò)自我主動(dòng)學(xué)習(xí)的方式，將課程中所學(xué)知識(shí)相互關(guān)聯(lián)起來(lái)，并能靈活運(yùn)用這些知識(shí)。在三級(jí)項(xiàng)目完成過(guò)程中，可以逐漸熟悉最新信息工具、編程工具、仿真工具、儀器設(shè)備等。 表1專業(yè)認(rèn)證中畢業(yè)要求、判定依據(jù)以及如何支撐

畢業(yè)要求通用標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證中判定合格的依據(jù) 三級(jí)項(xiàng)目如何支撐（1）工程知識(shí)課程設(shè)置涵蓋相關(guān)內(nèi)容，其廣度與深度，包括考試要求能達(dá)到本專業(yè)的要求。有意識(shí)地在專業(yè)課程中體現(xiàn)相關(guān)知識(shí)在解決復(fù)雜工程問(wèn)題中的應(yīng)用能力培養(yǎng)。 課程三級(jí)項(xiàng)目（體現(xiàn)相關(guān)知識(shí)在解決復(fù)雜工程問(wèn)題中的應(yīng)用能力培養(yǎng)）（2）問(wèn)題分析在相關(guān)課程中有明確的環(huán)節(jié)要求學(xué)生針對(duì)復(fù)雜工程問(wèn)題做到標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)所表述的相關(guān)訓(xùn)練，并在考試中得到適當(dāng)體現(xiàn)。三級(jí)項(xiàng)目（針對(duì)問(wèn)題、數(shù)學(xué)建模）（3）設(shè)計(jì)/開(kāi)發(fā)

解決方案對(duì)于學(xué)生的設(shè)計(jì)能力培養(yǎng)在整個(gè)教學(xué)計(jì)劃中有明確的系統(tǒng)性和相對(duì)完整性，相關(guān)教師均能在各自的課程中對(duì)學(xué)生提出符合整體系統(tǒng)性的明確要求。使得學(xué)生設(shè)計(jì)能力培養(yǎng)分階段、分層次得到落實(shí)，并能在集中的復(fù)雜工程問(wèn)題解決中得到綜合體現(xiàn)。教學(xué)過(guò)程覆蓋了工程設(shè)計(jì)中與本項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)中列出的相關(guān)非技術(shù)因素，并能在學(xué)生的綜合性作業(yè)中得到體現(xiàn)。三級(jí)項(xiàng)目（設(shè)計(jì)方案能力）（4）研究這里對(duì)復(fù)雜工程進(jìn)行研究主要是指為完成特定工程任務(wù)而需要進(jìn)行的研究，特別是模擬分析等。在教學(xué)過(guò)程中有明確的環(huán)節(jié)訓(xùn)練學(xué)生根據(jù)需要設(shè)計(jì)相關(guān)模擬等實(shí)驗(yàn)，并能夠?qū)?shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)有效分析，得出針對(duì)相關(guān)復(fù)雜工程問(wèn)題解決的有效結(jié)論。

三級(jí)項(xiàng)目（成本核算能力）（12）終身學(xué)習(xí)有明確的針對(duì)性環(huán)節(jié)使得學(xué)生達(dá)到本指標(biāo)項(xiàng)要求。有適當(dāng)?shù)慕虒W(xué)設(shè)計(jì)能讓學(xué)生表現(xiàn)出其自主學(xué)習(xí)能力并進(jìn)行適當(dāng)?shù)目己?。三?jí)項(xiàng)目（不斷進(jìn)步能力）2） 三級(jí)項(xiàng)目培養(yǎng)模式。三級(jí)項(xiàng)目要求學(xué)生利用課余時(shí)間，以小組為單位來(lái)完成，為完成任務(wù)，小組成員之間需要相互協(xié)作，最終團(tuán)隊(duì)以PPT 匯報(bào)答辯的方式進(jìn)行驗(yàn)收。通過(guò)這種團(tuán)隊(duì)合作，發(fā)揮學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力，擺脫依賴?yán)蠋煹男睦?。另外，三?jí)項(xiàng)目?jī)H僅依靠小組某一個(gè)成員的個(gè)人力量難以完成，杜絕“一人干活、多人偷懶”的現(xiàn)象。三級(jí)項(xiàng)目的培養(yǎng)方式對(duì)學(xué)生團(tuán)隊(duì)合作精神起到積極的鍛煉作用，PPT 匯報(bào)、答辯考核方式也鍛煉了學(xué)生的表達(dá)、溝通、思考能力。

3從專業(yè)認(rèn)證談三級(jí)項(xiàng)目對(duì)于課堂教學(xué)的改變課堂教學(xué)是重要教學(xué)環(huán)節(jié)，是學(xué)生能夠達(dá)到專業(yè)認(rèn)證中的畢業(yè)要求的基礎(chǔ)。目前，雖然中國(guó)各個(gè)學(xué)校的教學(xué)改革看起來(lái)轟轟烈烈，但真正有價(jià)值的課堂改革卻很少落到實(shí)處，分析主要原因是“主導(dǎo)改革的領(lǐng)導(dǎo)不教書，教書一線的老師不希望改革”[3]。如果將課堂教學(xué)改革變成一線教師與學(xué)生的自覺(jué)行動(dòng)，其實(shí)難度非常大，甚至永遠(yuǎn)也不可能實(shí)現(xiàn)。假設(shè)希望攻破課堂教學(xué)改革這一難點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)中國(guó)教學(xué)改革新突破，適應(yīng)世界工程教育專業(yè)認(rèn)證要求，需要推進(jìn)以下幾個(gè)思想上的轉(zhuǎn)變。

3.1從灌輸知識(shí)向討論對(duì)話轉(zhuǎn)變

眾所周知，課堂灌輸對(duì)傳授陳述性知識(shí)和掌握基本概念、基本原理是合理的，大學(xué)以前的教學(xué)都是采用這種形式。但是大學(xué)教育中只有這些是不夠的，它有礙學(xué)生運(yùn)用知識(shí)能力的培養(yǎng)。如果在大學(xué)階段仍然采用灌輸課堂，就會(huì)像高中時(shí)的“填鴨式”課堂一樣。只注重知識(shí)傳授，老師看起來(lái)是知識(shí)的“權(quán)威”，學(xué)生則是知識(shí)的“容器”，教學(xué)過(guò)程就是知識(shí)“復(fù)制”的過(guò)程[3]。鑒于此，筆者所在專業(yè)引入三級(jí)項(xiàng)目討論課環(huán)節(jié)，期望能將課堂改造為對(duì)話課堂，達(dá)到知識(shí)的對(duì)話、思維的對(duì)話。如此一來(lái)，知識(shí)對(duì)話將單向灌輸轉(zhuǎn)變?yōu)槎嘞蚪涣?，大家都是知識(shí)的主體參與者。學(xué)生從原先課堂上的“觀眾”轉(zhuǎn)變?yōu)椤把輪T”，老師從課堂上的“演員”轉(zhuǎn)變?yōu)椤皩?dǎo)演”，將課堂從“老師講”變成“學(xué)習(xí)共同體”，使知識(shí)在老師與學(xué)生、學(xué)生與學(xué)生之間流動(dòng)。

3.2從封閉向開(kāi)放轉(zhuǎn)變

經(jīng)典的課堂教學(xué)是在固定的地方、時(shí)間，甚至用固定的方法完成固定的教學(xué)內(nèi)容。這種模式，教學(xué)活動(dòng)圍著教師、教材和教室展開(kāi)。開(kāi)放課堂目的就是要改變這個(gè)模式，從空間、時(shí)間、方式和內(nèi)容上實(shí)現(xiàn)開(kāi)放。時(shí)間上從課內(nèi)向課外延伸，空間上從教室向圖書館和實(shí)驗(yàn)室延伸，方式上從知識(shí)講解向知識(shí)運(yùn)用上轉(zhuǎn)變，內(nèi)容上從教材向文獻(xiàn)資料擴(kuò)充。開(kāi)放課堂需要轉(zhuǎn)變教學(xué)方式，三級(jí)項(xiàng)目教學(xué)就是方式之一，可以部分達(dá)到上述目的，因?yàn)樵谕瓿扇?jí)項(xiàng)目過(guò)程中，學(xué)生可以利用開(kāi)放方式完成運(yùn)用知識(shí)的能力提升。

3.3從知識(shí)向能力轉(zhuǎn)變

傳統(tǒng)的基于知識(shí)的課堂以掌握知識(shí)為目標(biāo)，學(xué)生掌握的是原始知識(shí)，形成的是原始思維。而能力課堂以知識(shí)的化學(xué)反應(yīng)為目標(biāo)，通過(guò)高層次的教學(xué)活動(dòng)，學(xué)生掌握的是運(yùn)用知識(shí)深入分析的能力，形成的是高階思維。目的是實(shí)現(xiàn)從知識(shí)積累向知識(shí)運(yùn)用、知識(shí)化學(xué)反應(yīng)的轉(zhuǎn)變，這需要在教學(xué)方式、教學(xué)目標(biāo)、學(xué)習(xí)方式和評(píng)價(jià)方式等方面進(jìn)行一系列變革。

筆者所在的電子信息工程專業(yè)是卓越工程試點(diǎn)專業(yè)，近年一直在進(jìn)行項(xiàng)目式課程改革探索工作，具體專業(yè)課程改革如表2所示，目前已經(jīng)完成2105年電子信息工程教育認(rèn)證，并得到華盛頓國(guó)際觀察團(tuán)專家的認(rèn)可，在撰寫專業(yè)認(rèn)證自評(píng)報(bào)告、收集相關(guān)證據(jù)材料的過(guò)程中，逐步加深了對(duì)于畢業(yè)要求中復(fù)雜工程問(wèn)題的理解，發(fā)現(xiàn)通過(guò)專業(yè)課程三級(jí)項(xiàng)目以及討論課環(huán)節(jié)教學(xué)改革，不但探索出一些提高本科教學(xué)質(zhì)量的新思路，而且核心實(shí)質(zhì)與專業(yè)認(rèn)證相吻合。

參考文獻(xiàn)

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AbstractOwing to gain abilities in solving practical problem and complex engineering problem， course project is becoming important study step in university. By the processing of searching technical literature， parsing problem， designing devise， doing experiments and writing report， the student can be helpful in linking theory with practice and curious spirit. In this paper several problems and the root exist in current education are discussed in detail， at the same time， several strategies for how to improve course quality are proposed. The goal is to mobilize students and teacher together to improve ability of student solving complex engineering problem， because it is the core of engineering accreditation.

Key wordsengineering education accreditation； graduation requirements；course project； complex engineering； team cooperation