改進工程認證質量管理方法構建儀器類卓越人才的榮譽培養體系探索

隨陽軼

（吉林大學 儀器科學與電氣工程學院，吉林 長春）

一 引言

科學儀器是人類認識物質世界、改造物質世界、進行科學研究和工程技術開發的最基本工具。建立世界儀器強國是建立世界科技強國的基礎和前提。譚久彬院士在《百名院士談建設科技強國》一書中明確指出：“我國真正懂得測量需求和測量技術的專家與工程師非常少，對高端測量儀器的研發整體上能力較差[1]?！币虼耍咝！皽y控技術與儀器”專業應加速探索先進教育體系，以培養卓越儀器人才。

榮譽培養計劃是一種針對優異學生個性發展的教育計劃，它側重于學術人才的培養，其目標是通過各種方式向優秀的本科學生提供有計劃、富有挑戰性的多樣化課程，以培養學術精英。現有的針對工程教育專業認證（以下簡稱工程認證）建立的培養體系保證了普通畢業生的學術與工程素養水平，但由于存在缺乏人才培養整體性等問題，不足以支撐對卓越人才的培養，因此針對卓越儀器人才培養的目標，改進已有工程認證的培養體系，從而形成榮譽培養質量保障體系，為培養卓越儀器人才建立科學的教學體系。

二 工程認證及其存在的問題

工程認證是指中國工程教育專業認證協會針對全國高校開設的工程類專業教育實施的專門性認證，旨在為相關工程技術人才進入工業界從業提供預備教育質量保證，是高等教育的重要組成部分[2]。鑒于“測控技術與儀器”專業是一個典型的工科專業，具有“高新技術知識密集、多學科綜合交叉、注重工程應用實踐”的特點，自我國儀器類專業第一批開始試點工程教育認證，我?！皽y控技術與儀器”專業就積極按照認證的標準不斷深化專業人才培養改革，并于2013 年、2016 年分別兩次通過了專業認證，學生培養質量穩步提高。

工程認證的核心理念是：以學生為中心、成果導向、持續改進。其中持續改進即動態質量管理體系，是工程認證的核心理念的一大亮點[3]。目前的持續改進機制基于課程、畢業要求、培養目標的三重循環，如圖1 所示。首先建立合理的培養目標，然后根據培養目標形成畢業要求指標點，再將畢業要求分解成能力要素，由課程體系中的每門課程分別支撐。其中，將每門課程根據課程目標，實施教學過程，并根據課程目標達成情況進行反饋改進的過程稱為第3 級循環；將學生的畢業要求進行能力要素分解，再根據能力要素設置具體的課程體系，在該課程體系中完成第3 級循環，最終根據課程目標完成情況以及應屆畢業生反饋情況對畢業要求進行反饋改進的過程稱為第2 級循環；根據培養目標制定畢業要求，再通過畢業生狀態分析以及市場需求分析評估培養目標的合理性以及達成情況，據此對培養目標進行反饋和改進的過程稱為第1 級循環。故畢業要求和培養目標的反饋改進分別對應于第2 級和第1 級循環。

圖1 當前工程認證動態質量管理體系

在第2 級循環中，可根據在校生對教學條件、管理服務、教師投入等方面進行滿意度評價，根據評價結果對能力要素分解、課程體系、課程目標、教學過程進行適當調整改進。借助這種動態質量管理體系，保證了普通學生培養質量，但不能完全支撐以榮譽體系培養卓越人才的質量保障，該體系存在兩個方面的不足。

（一） 忽略對人才的整體長期性培養和外部環境構建

工程認證培養體系是一種分解體系，即將畢業要求按能力要素分解，由課程體系中的每個課程支撐其中相關條目，最終通過畢業要求達成評價來判斷培養質量。這種分解體系對于工程師的基本素質的培養可以達成，但是對于培養卓越儀器人才所需的能力、品質和環境還是明顯不夠。首先，現有工程認證為了評價合理性的原因，要求每門課程支撐5～6 條畢業要求，而一個畢業要求又由5～6 門課程來支撐，這實際上恰恰是不合理的。比如自主學習能力、創造力、質量意識等，都需要所有課程來培養和不斷強化。這種不統一性，誤導學生以為自主學習等是單門課程的事情，不可能真正培養出內化的品質。其次，分解體系使得現有工程認證培養體系，主要強調學生能力的培養，這是因為能力可以分解，而忽視了培養卓越儀器人才所需的外在環境構建，顯然外在環境是不能從畢業要求分解的，需要從另外維度綜合地、系統地建立，而這恰好可以由榮譽培養體系來有效補充。

(二) 改進效果與改進對象割裂

工程認證最內部的循環改進機制是針對單門課程而言，而每門課程針對每屆學生只能上一次，因此針對當屆學生獲得的得失，并不能反饋作用到當屆學生中，只能改進下一屆新生。這存在兩個方面的問題，首先，每屆學生的特征并不是完全一致的，改進效果往往只體現在知識的掌握或部分能力的提高這些通用問題上，缺乏針對卓越人才培養長期建設方面的不斷積累。其次，由于學生無法體會到最直接的改進效果，造成學生改進的動力不足，而人才培養中，學生是內因，老師等是外因。一旦學生這種內因動力不足，必然導致改進效果不能持續有效。因此，需要跳出現有工程認證的循環機制，針對新的目標，提供新的循環機制，才能真正保證卓越人才的培養質量。

三 工程認證動態質量管理體系的改進方案

解決上述問題需要教育工作者在工程認證培養體系的基礎上，改進其動態質量管理方法[4]，形成儀器卓越人才二維動態質量管理方法如圖2 所示，具體如下。

圖2 二維動態質量管理方法

（一） 將儀器專業培養目標，修改為儀器卓越人才培養目標

儀器卓越人才培養目標就是在專業培養目標的基礎上，使學生具備更強的專業能力和更優秀的內在品格，這需要對學生進行整體長期性的培養以及更適合的環境。

（二） 將儀器專業畢業要求，修改為儀器卓越人才培養要求

畢業要求是針對學生畢業時所獲得的能力而言，而儀器卓越人才培養還包括適于卓越人才生長環境建設、內在品格培養等全面培養，這些并不是針對具體某屆畢業生而言。

（三） 在能力要素分解的基礎上，增加內在品質養成和外在環境建立兩個方面，并在此基礎上不但形成課程體系，形成大學四年每個年度的課程集

每個年度的課程集作為整體形成卓越人才培養三個方面達成評價，為后一個年度改進提供依據。在課程集的框架下，將會更加注重前導課程和后續課程的貫通建設，也更加注重理論課和實驗實踐課的有機結合，能夠充分體現高階性，促進儀器卓越人才的成長。而每個年度課程集的改進都是針對當前學生，因此不會存在改進效果和改進對象割裂的情況。

（四） 將儀器專業的畢業要求達成評價，修改為儀器卓越人才畢業要求達成評價[5]

綜合考慮卓越人才培養三個方面所達成的畢業要求評價，根據此評價對儀器卓越人才培養要求進行反饋和改進，從而使得儀器卓越人才的培養方案更加合理化、更加完善。

整個儀器卓越人才雙維度動態質量管理方法并不是針對專業內普通學生，因此課程體系都是榮譽課程體系，支撐的課程也都是榮譽課。

培養卓越儀器人才需要：精心的能力培養、核心的內在品質養成、適宜的外部環境構建，如圖3所示。這三個方面形成以學年為一個周期的反饋改進循環，在大學四年的榮譽培養體系下不斷實施，從而持續改進當屆學生，最終達到培養卓越儀器人才的目的。對比在傳統的工程認證的體系下，將學生應該具備的靈活運用基礎知識的專業能力、學習與創新能力、道德與社會責任以及溝通與協作等能力的達成時間段設置為畢業后五年左右的工作或者深造，而在二維動態質量管理辦法支撐的榮譽課程體系下，其培養的卓越儀器人才，在完成大學四年的學習后，即可具備實踐能力、科研能力、創新能力、完善的知識結構、良好的思維習慣、專精精神、科學素養等能力，這不僅大大縮短了學生的學習周期，同時也縮短了卓越儀器人才培養的周期。

圖3 卓越儀器人才培養要素

四 二維動態質量管理方法在榮譽課系統建設中的應用

作為培養儀器卓越人才的榮譽課體系，榮譽課的選擇與開設應相比傳統工程認證體系下的課程設置更加嚴格。首先，需要由教師申報，并對課程體系、未來的規劃、教學改革亮點和工程認證達成度等方面進行答辯，最后經過評審專家投票，只有通過了評審課程才可以開設榮譽課，未經過評審通過的課程需整改后復審。通過嚴格的評審過程保證榮譽課質量，使榮譽課一開始就站在高起點上，方能更有利于卓越儀器人才的培養。同時，根據課程在專業知識體系中的位置，各有側重地從知識目標、能力目標和情感價值目標方面做好建設工作，從而體現課程特色。

目前，我校“測控技術與儀器”專業已完成《連續與離散控制系統》《電磁場與電磁波》《嵌入式系統實驗和綜合設計實踐》等12 門榮譽課程的教學大綱建設工作，并自2019 年秋季學期開始，開設電磁場與電磁波、嵌入式系統設計基礎、信號與系統、模擬電子技術基礎、嵌入式系統實驗與綜合設計實踐、信號分析處理實驗與綜合設計實踐、模擬電子實驗與綜合設計實踐七門榮譽課課程。在榮譽課課程中，總體上強化了“扎實理論基礎和較強實踐創新能力”的培養理念，與我校人才培養定位一致，并在充實專業基礎知識的同時，突出了儀器特色培養方向課程設計。教師在各自的榮譽課或擬建的榮譽課中，實踐本文提出的二維動態質量管理機制，評價年度培養效果，并反饋給其他各個教師，教師們根據反饋意見，改進措施，并檢驗評價方式的合理性，其中課程目標達成度、畢業要求達成度平均評價值如圖4、5 所示，由圖可知，專業必修課課程目標達成度平均值在0.85 以上，畢業要求達成度平均評價值在0.8 以上，遠高于測控專業普通課程平均評價值0.7，較好地完成了課程培養目標及相對應的畢業要求。這也充分說明了榮譽課課程目標與相應畢業要求、支撐課程相較于普通課程的設計更加合理，榮譽課程對畢業要求形成了有效支撐，并且該課程體系有效促成了畢業要求的達成。可見榮譽課程的開設可以促進儀器卓越人才的培養，以及提高教學質量。

圖4 2019～2020 學年測控專業榮譽課課程目標達成度平均評價值

（一）各教師在榮譽課中除了提高課程難度外，還培養學生的內在核心品質，如思維習慣、質量意識、專精精神、研究興趣、知識結構、科學素養等，取部分活動如下。

1.榜樣學習：讓同學收集本領域杰出科學家故事，并進行分享，感受科學家們如何根據當時的歷史情況，不斷探索，深刻分析，最終創造性解決問題的過程，以培養同學類似杰出科學家的心理范式，從而使得同學在科研研究中，也同樣運用相似的心理范式來解決問題。

2.課外實踐活動拓展：在大學生創新創業項目結束后，持續開展相關項目的研究內容，并在畢業設計中結束。從而有效克服現在人普遍存在的急功近利，耐不住寂寞進行漫長的科研活動的問題。讓同學們充分認識到科學研究更像是一場馬拉松，而不是百米賽跑。

3.優化工程案例設計：采用知識關聯更加全面、深入的案例，引導學生深入思考知識的應用過程，培養其自主分析和解決問題的能力。從學生完成的案例中篩選精品案例，引導全體學生共同分析討論，解決泛而不精的問題。通過以點帶面的方式，提升教學效率。

4.自我監督：進一步探索提升學生自主學習能力培養效果的教學和考評模式，加強形成性考核評價對學生學習的督促作用。同時，加大優秀事跡的引領作用，幫助學生端正學習心態。

5.思維習慣培養：在課程中重點強調工程設計方法、思想的重要性，遇到問題時，首先要從整體上分析、設計，然后再去具體的實現，從根至葉，先整體再細節，循序漸進，逐步培養學生的獨立思考和創新意識，鍛煉學生的整體大局意識，通過加強作業、嚴格要求實驗、實踐項目報告內容的規范，提高學生的總結、凝練能力[6]。為卓越的儀器人才培養奠定基礎。

6.綜合項目設計：設置翻轉課堂，通過建立基于項目驅動的課程與實踐教學模式，培養學生的嵌入式學習興趣，使學生在掌握基礎理論知識的同時，還具備自主學習、邏輯思考以及創新實踐的能力[7]。引入項目驅動教學方式，提高了學生的綜合設計能力、分析能力、動手能力、團隊合作以及思考寫作能力，以及靈活運用所學知識分析和解決問題的能力，有利于課程目標、畢業指標的達成。

（二）此外，各教師在榮譽培養體系的教學活動中積極為同學創造適于卓越儀器人才生長的環境[8]，取部分活動如下。

1.挑戰權威：卓越儀器人才需要具有能夠打破常規，敢于挑戰權威的品質，那么就需要建立容許失敗、正視失敗、鼓勵挑戰權威的氛圍。作為卓越人才最先要面對的權威，任課老師必須鼓勵同學挑戰自己，比如要求同學必須問一個任課教師回答不了的本門課程相關內容的問題。通過采用“研討+項目驅動式”教學設計，促進師生交流互動，拓展學生學習思路，開展“辯論式”教學模式設計，提高學生科學思維能力。任課教師同時需要把自己科研中的失敗案例向同學講解，讓同學逐漸理解失敗是暫時的，是通向成功的必經之路。

2.無監考榮譽考試制度：無論是期中考試還是平時的月考，都不再監考。讓同學處于信任的環境，讓每個同學都為自己的尊嚴而學習，使得個人的才華得到充分的發揮。大學的信任，帶來了老師的自尊；老師的信任，帶來了學生的自尊。此舉實踐結果顯示，2/3 同學認為榮譽考試能夠培養同學抵抗誘惑的能力；70%同學認為榮譽考試能夠培養被信任的環境，初步達到了期望的效果。

圖5 2019～2020 學年測控專業榮譽課畢業要求達成度平均評價值

3.深化學生未來規劃：榮譽課程體系中的未來規劃，重視和提前準備課程及教學的國際化，任課教師給學生盡可能多地創造對外及對內的交流研討活動，開拓學生國際化視野。幫助學生實現理論與實踐的有機融合，爭取更多更優質的教學資源。

4.教學相長：榮譽課程的教學對老師和學生都提出了更高的要求，在不增加學生課業負擔的情況下，完成好教學任務。教師層面，在課程內容和教學形式設計上必須積極思考、教師對課程內容及課程設計有創新，考核形式有新意。通過不斷提升自身的知識儲備和跨學科教學能力，激發學生的學習熱情，提升學生學習效果。避免在以老師為中心、書本為中心和課堂為中心的傳統教學模式下形成的老師單向灌輸、學生被動接受的局面。提高學生學習的主動性、參與討論的積極性。學生層面，在教師的幫助下，使學生盡快走出傳統課堂的學習模式，實現從高中到大學學習方法的完全轉變，由重點關注知識點和考點的學習思維，轉變為重點關注自己更高層次的能力培養、投入更多的課后自主深入學習的精力。

通過對2018 級接受儀器類榮譽培養體系的21名同學，近三年核心能力和內在品質改善的調查如圖6 所示，經過每個年度持續改進，同學們在創新能力、實踐能力、科研能力、思維方式、質量意識、專精精神、研究興趣、知識結構、科學素養等都有了長足的進步。以單項最高分為10 分進行統計，每項能力或品質，同學們的平均改善率大約是每年2分左右。

圖6 2018 級接受儀器類榮譽培養體系后核心能力和品質的改善

五 結語

原始的工程認證中的動態質量管理方法可以有效穩步提升普通學生質量，但不足以支撐卓越儀器人才教育系統。因此通過改革工程認證中的“持續改進”環節，建立二維動態質量管理方法來支持培養卓越儀器人才的榮譽課系統，培養優秀學生品質、創造人才生長環境。經2019～2020 年度教學實踐，較普通課程系統，經榮譽課系統培養的學生不僅更好地完成了課程目標和畢業要求，而且增強了其自控力和自尊心等內在品質，榮譽課系統初見成效，對于培養卓越儀器人才具有積極作用。榮譽課體系也有不足之處，比如同學相對自由地選擇榮譽課，使得無法形成一個相對統一的榮譽班的概念，因此對榮譽班的管理并不如以前卓越工程師班容易。