加拿大工程教育認證改革初探
——以渥太華大學工學院為例

秦琦，米立偉，宋夢，李玉南，曹鳳儀，何方

（中原工學院 材料與化工學院，河南 鄭州）

一 加拿大工程教育認證介紹

加拿大工程師協會負責對加拿大工程類本科課程項目進行認證。從已通過認證的工程類本科專業畢業、獲得學位的畢業生，則能夠滿足加拿大工程監管機構頒發工程師許可證所需的學術要求[1]。

工程類本科專業項目通過認證對其學生和監管機構都有多方面的益處[2]。

1. 定期的工程項目認證促進了教育的持續改進。

2. 認證確保了工程項目達到了高水平的工程師許可證要求。

3. 通過認證的本科專業，其工學學位獲得在全國范圍內工程監管機構的認可，同時也被國際合作伙伴所接納。

工程認證不涉及專業排名。所有通過認證的工程類本科項目均符合高水平工程師執照的教育要求。

加拿大工程師協會，經認證委員會認證本科專業工程項目[3]。目前在加拿大地區有44個高等教育機構的279個本科專業獲得認證。其中渥太華大學有6個本科專業獲得認證，分別是：化工、機械、土木、計算機、軟件工程、電氣工程。因此，在渥太華大學工學院，實施各項質量保障措施，包括在本科生工程認證和研究生階段的周期性評價項目，其目的是有效推動學院與認證機構的合作，并通過工程認證項目、支撐體系和廣泛的社會參與，來鼓勵教學領域的創新和超越。

加拿大工程認證包括自評報告和實地考察[4]。經加拿大工程師協會的工程機構成員鑒定通過認證的工程類本科專業，他們的畢業生在加拿大申請專業工程師執照的起始階段就直接獲得學術資格。另外，工程認證過程主要強調學生的質量，學術和支持人員，課程和教育設施幾方面[5]。

獲得的加拿大工程認證有效期最長為六年的循環周期，評價主要基于畢業要求和等效時長教學單元的課程內容。

（一）質量保障輸入——教學單元（Accreditation Unites，AU）

教學單元（AU），即學時，定義為能夠獲得學分的一個小時的基本教學活動以及輔助的數小時學生和教師之間實際交流溝通活動，或者設定相應的轉換系數，例如：

1小時講授（對應50分鐘教學活動）= 1AU

1小時實驗或者輔導活動 = 0.5AU

這個定義適用于大多數講授、實驗課或者輔導課。其他不足50分鐘的課程按相應比例計算[1]。質量保障中評價時間的設置取決于全部課程所需的教學單元（AU），實際授課時間不包括期末考試時間。

（二）質量保障輸出——畢業要求（Graduate Attribute，GA）

畢業要求：高等教育機構必須證明其畢業生達到下 面的畢業要求。在畢業時畢業生要能夠證明其具備畢業屬性，達成畢業要求，畢業生能夠認識到自己還需要在已具備的工程教育基礎上繼續努力。具體12條畢業要求如下。

（1）工程知識

（2）問題分析

（3）調查研究

（4）設計

（5）使用工程工具

（6）個人與團隊

（7）溝通技能

（8）職業化

（9）社會及環境影響

（10）道德與公正

（11）經濟及項目管理

（12）終身學習

（三）畢業要求分解說明

對于12條畢業要求，需要進一步細化分解。首先設計畢業要求持續改進的概念框架，即課程矩陣。再對于每一條畢業要求進行指標點分解，并且在整個課程矩陣中，要將每一門課程都能夠對應于12條畢業要求，并指出每一門課的支撐強度，即課程權重。

這里以畢業要求4為例，舉例說明分解方案。見 表1。

表1 畢業要求4

畢業要求4-設計：能夠設計解決復雜開放式工程問題的解決方案，以及能夠設計滿足特定需求的系統、組分或者工藝，并適當考慮健康、安全風險，符合恰當的標準，以及綜合考慮經濟、環境、文化和社會要求。

二 工程認證畢業要求跟蹤過程

（一）設計畢業要求的持續改進過程

對于畢業要求的實施，需要進行教學過程管理，并且對畢業要求能夠不斷持續改進。這就要求對于教學各環節實現跟蹤記錄，保留數據資料。對此，渥太華大學針對畢業要求的持續改進過程設計了跟蹤系統，該系統的概念框架見圖1所示。

圖1 渥太華大學GA持續改進概念框架圖

目標控制：盡管受外力的影響，控制目標能夠使畢業生達成情況在一個客觀水平上維持不變。其中核心元素為：

◆ GA評價協議：數據資源、樣本頻率、樣本大小。

◆ 樣本數據對照過程：頻率、參與者、分析過程。

◆ 課程評價過程：頻率、參與者、分析過程。

（二）Vena系統介紹

渥太華大學畢業要求跟蹤系統的支持平臺采用的是Vena系統。Vena平臺主要進行數據收集（軟件工具/人力資源/外部服務）以及數據分析（軟件工具/人力資源/外部服務）。

Vena系統平臺包含三部分模塊組成：學院模塊、項目模塊、課程模塊，見圖2。

圖2 Vena平臺結構示意圖

針對Vena系統三模塊的具體使用流程如下。

（1）啟動學院模塊：首先設置畢業要求列表，再分配至軟件檢查，建立學院內部和外部待追蹤課程的列表，向每一門課程搜集學生數據，最后分配執行任務給待跟蹤課程的指導老師。在學院層面上關鍵模板和報告有以下要求。

◆ 畢業要求模塊

◆ 課程列表模塊

◆ 學院GA報告

◆ 項目GA報告

（2）啟動項目模塊：使用者為副主管。首先設置每個GA指標點，接下來設置課程及格標準、確定及格線的門檻值。分配課程至跟蹤的特定指標點，然后完成三級課程矩陣。計劃項目的課程權重，選擇待跟蹤的課程，通知這些跟蹤課程的指導老師。產生報告為課程矩陣和基于畢業要求的學生學習成果（Learning Outcomes，LO）。在項目層面上關鍵模板和報告有以下要求。

◆ 指標點對應畢業要求矩陣模塊

◆ 課程指標點矩陣模塊

◆ 指標點對應指標點矩陣模板

◆ 項目GA報告

◆ 課程總結報告

◆ 學生總結報告

（3）啟動課程模塊：使用者是任課教師。首先確定學習成果表現形式，再將學習成果對應指標點，確定評價方法，設置任務分解和關聯LO，最后輸入學生成績。產生報告為基于課程的學生表現。在課程層面上關鍵模板和報告有以下要求。

◆ LO對應指標點矩陣模塊

◆ LO對應評價方法矩陣模塊

◆ 成績模塊

◆ 課程總結報告

三 工程教育教學方法改革實踐

（一）面向早期預警系統的微測試應用

渥太華大學課堂教學中經常采用計算機、手機應用軟件輔助教學，完成課堂點名、課堂提問、課堂討論等環節[2]。比如使用互聯網工具：Socarative，可以貫穿整個課程講授，通過使用簡單的概念問題，評估學生的課堂參與度和對知識理解力。

Socrative允許教師通過簡短的、概念性的問題來同步評估學生對知識點的理解和掌握情況。“課程反饋”問題允許學生自我反省并反饋給任課教師。例如，設置反饋信息選項：我學到很多知識，我充分理解材料，部分內容很迷惑、我什么也沒學到……

Socrative使用方法：首先打開網址：www.socrative. com。選擇學生登陸窗口，輸入教室號碼，然后學生就可以使用手機或電腦，回答教師設置的問題。

針對微測試應用效果，渥太華大學工學院進行了早期預警系統（Early Warning System，EWS）的教學研究。將使用Socrative的課程與傳統課程進行學生成績對比，發現使用Socrative手段具有有效的學習預警作用。使用不同教學手段的課程分為三類，課程A、課程B和課 程C。

● 課程A—— 一年級所有工程專業學生的計算機工程通識課。采用傳統點名方法，簽署考勤表，跟蹤學生出勤情況。

● 課程B—— 一年級化學工程課程，法語授課。使用分發手填一分鐘概念性測驗，考察學生出勤。

● 課程C—— 一年級化學工程課程，法語授課。通過Socrative在線完成一分鐘概念性測驗，考察學生出勤。

EWS試點研究結果發現[6]：

■ 出勤率和不及格之間可能存在關聯。

■ 考慮到整個學期范圍的相關性最強，可能最早在學期的前兩到三周就能發現一些有風險的 學生。

■ 學生參與以授課為基礎的活動，例如短測驗，似乎比簡單的出勤跟蹤更能預測不及格風險。

（二）針對評估組使用的量評表開發

量評表是以一套用于學生報告打分的評分標準或評估工具。量評表的作用是針對成績構成部分難以直接進行量化衡量的較復雜作業，提供客觀一致的評分標準。該量評表主要應用于以下方面。

? 團隊設計報告

? 實驗室報告

? 作業和考試中的復雜工程問題

在化學工程專業中，量評表用來評估與主要設計項目相關的小組作業。同時量評表也存在一些問題，具體包括以下內容。

? 評估個人對團隊工作的貢獻是很困難的。

? 在主要設計項目中，不同的團隊承擔的挑戰程度可能無法用量評表來計算。

? 單獨的評估不能區分個人對團隊工作的貢獻。

? 個別學生成績可以集中。

提出解決問題的方案，采用三級修正系數[7]：

第一級：標準分數（Eg）

第二級：難度系數（Dg）

第三級：個人貢獻（Ci）

最終學生個人成績總計為：Ii=Eg·Dg·Ci。采用三級修正系數能夠更加客觀反映個人學習結果。

（三）工程領域混合式學習的實踐

混合式學習指的是使用各種異步數字平臺，結合面對面和分布式交付學習內容。如：

■ 網站

■ 論壇

■ 維基

■ 博客

混合式學習的主要優點：

√ 具有更大的教學靈活性，例如在上課時間和上課地點的靈活性。

√ 原則上能夠減輕大學課堂基礎設施的壓力。 混合式學習的潛在缺點：

√ 花費在課程管理的時間會大量增加。

√ 可能需要開發額外的課程內容（視頻，閱讀材料等）。

以課程CHG4343《計算機輔助設計在化學工程中應用》為例。該課程主要介紹計算機編程在化工過程模擬分析中的應用。通過練習的例子和作業，學生可以使用高級編程語言開發程序，獲得建模和計算模擬技能。作為課程的一部分，學生需要設計、開發和測試他們各自基于計算機的化工領域常見的一個或多個單元操作的過程模擬器。

針對混合式學習的教學效果，工學院進行了關于學生學習主動積極性的教學研究，包括：

1. 混合式教學——傳統教學對照方式。

2. 研究混合學習模式相對于標準的授課風格在學生表現的優點/缺點。

3. 通過自學提高學生的終身學習能力。

4. 培養學生自我評估和自我進步的能力。

研究結果表明[8]，采用混合式教學的整體期末考試平均成績與常規教學的成績持平；期末考試的成績分布情況有所改進，混合式學習學生成績更為理想，尤其相對于低分的部分（F和E）人數明顯減少，說明采用混合式學習，學生學習主動性有所提高，差生數量減少；可見，混合式教學的教學效果值得我們進一步探索研究。

四 結語

本論文著重介紹了加拿大渥太華大學工學院執行的工程教育認證教學模式，通過對其畢業要求跟蹤過程以及Vena平臺系統的分析，了解渥太華大學工程認證課程、教學管理運行方式方法，認識其進行教學質量保障的手段和措施。并且總結了基于工程教育理念的教學方法改革，包括使用微測試早期預警系統、量評表和混合式學習，這些改革措施有助于提高學生的學習興趣，鍛煉學生的自學能力，獲得好的學習產出。因此通過此次對加拿大渥太華大學的深度教學訪問，為我國高等教 育工程認證改革帶來了更多的實踐經驗和教學啟示，對我國今后開展工程教育認證工作打下良好基礎。