新工科學生核心能力分析和評價

謝玲 韋偉 房云 欒迪

（南京理工大學紫金學院，江蘇 南京 210046）

1 引言

在應用型高校的轉型過程中，結合新工科人才培養的核心能力要求：個人效能、知識能力、學術能力、技術能力及社會能力制定人才培養方案。高等院校作為人才的最主要培養基地，不僅要教授學生專業和知識，從而培養知識能力、學術能力和技術能力，還要注意培養社會主義核心價值觀以及做人做事等個人效能和社會能力。而這點，恰好與課程思政的要求不謀而合，因此，對新工科專業教育體系進行改革和重構，才能滿足教育要強化思想理論教育和價值引領的需要。以南京理工大學紫金學院自動化專業為例，在培養方案制定時，從新工科工程教育改革創新出發，以學生能力培養為核心，以應用型本科高校為載體，通過將課程思政與專業教育相結合，同向同行，協同發展。培養方案的效果如何需要行之有效的評價機制，針對上述五大能力，以學生發展為核心確定評價指標，構建相應的評價體系，并將評價指標落實到各門課程進行細化，并將其分解為可衡量的指標點，采用層次分析法構建出核心能力的層次結構[1,2]。

2 核心能力評價體系的構建

將工程認證要求和新工科人才核心素養對接，確定人才培養應具有的知識目標、能力達成和素質養成目標；同時，對培養目標進行細化，形成本專業可衡量的畢業要求，如圖1。

圖1 畢業要求

根據畢業要求，各門課程在制定大綱時要充分考慮其教學目標與畢業要求的契合。整個評價體系包含三個一級指標：解決工程問題知識技能、通用能力和責任規范。解決工程問題知識技能包含4個二級指標：工程知識、問題分析、設計/開發解決方案、研究；通用能力包含4個二級指標：使用現代工具、項目管理、終身學習能力、溝通；責任規范包含4個二級指標：職業規范、個人和團隊、環境和可持續發展、工程與社會。每個二級指標根據課程的具體情況設立多個三級指標。

以自動化專業的一門專業基礎課程——數字邏輯電路課程為例，給出評價指標的具體細則(表1)，其中，課程的評價體系作為目標層，一級指標作為準則層，二級指標作為子準則層。表中三級指標是相應的評判細則說明，是可以量化的最小指標單位，其評判等級或分數由課程教師設計制定。數據來源有兩個方向：一種是信息化教學平臺，比如線上教學用的慕課平臺（如中國大學mooc）、各種直播平臺（如釘釘、騰訊），另一種是專用的管理系統，如課程管理系統（藍墨云班課、對分易）、畢業設計管理系統（如知網、維普）、學生信息管理系統、教務系統等[3]。

表1 課程評價指標細則

3 確定評價體系的權重

各個課程組可以參考行業和學校專家、調查問卷的結果，采用層次分析法確定各級指標的判斷矩陣。

其中，一級指標由學校采用德爾菲法認定權重，校方邀請企業、行業、學校專家進行評判，如認為解決工程問題知識技能與通用能力同樣重要，比責任規范相對重要，則一級指標的權重系數可為[0.4，0.4，0.2]，要注意專家組的意見應該是基本一致，其權重系數的離均差較小；二級指標相對一級指標的重要程度由相應課程組認定，以數字邏輯電路課程為例，其二級指標的判斷矩陣分別為：

3.1 計算方式及步驟

層次分析法確定權重的計算方法有多種，可以用python或matlab計算矩陣的精確特征根和特征向量。為了方便推廣，我們建立excel計算模板，具有較強的實用性，可以得到近似特征向量和特征根，便于教師使用。假設判斷矩陣為A（n*n），A中元素為aij,i=1,2…n，j=1,2…n。可以通過以下兩種方法得到評價指標權重和特征向量：

（3）對向量C進行歸一化處理，得到特征向量W（即權重），其中

上述三步驟還可以用另一方法代替：

（2）將B中元素進行歸一化處理，得到特征向量W（即權重），其中

通過上述兩種方式都可以計算出特征向量W（即權重）的近似值，接下來求特征向量W對應的最大特征值λmax，即

由于實際評價中評價者只能對A進行粗略判斷，這樣容易導致不一致的錯誤，為了防止邏輯錯誤，接下來需要進行一致性檢驗。利用A的最大特征值λmax與n之差檢驗一致性，確定一致性指標如下：

其中，CI為層次單排序一致性指標，CR為一致性比率，RI為隨機一致性指標，其取值見表2。

表2 RI取值

判斷方式：若CR<0.1，則通過一致性檢驗，否則說明判斷矩陣偏離一致性，需要重新對判斷矩陣進行調整，直到通過一致性判斷為止。

用上述方法獲得同一層次各要素之間的相對重要度（即各指標的權重）后，就可以計算出底層指標相對于總體目標的綜合權重，得到層次權重總表，方便教師計算，并根據數據進行分析，便于持續改進。

3.2 數字邏輯電路權重計算

根據上述計算方法，得到B1的特征向量為WB1=（0.2，0.33，0.33，0.14），CR=0.02<0.1；

B2的特征向量為WB2=（0.24，0.2，0.4，0.17），CR=0.07<0.1；

B3的特征向量為WB3=（0.24，0.46，0.16，0.14），CR=0.04<0.1；

最終得到層次權重總表(表3)：

表3 數字邏輯電路課程層次權重總表

從表中可以看出問題分析和設計/開發解決方案權重最大，教師在課程內容設計和教學過程中，應該注重這兩方面的能力培養，并且通過三級指標落實具體施教方案和評分標準。

4 結語

文章以新工科學生核心能力培養為目標，結合工程認證標準和課程思政要求，建立課程的評價體系，并以數字邏輯電路為例，將評價指標進行細化，并將其分解為可衡量的指標點，采用層次分析法構建出核心能力的層次結構。同時描述了一種易于推廣的權重計算方法，便于教師使用，為高校職能部門對學生核心能力評價提供有效的參考，具有一定的借鑒意義。