以工程能力培養為導向的課程內容構建和評價探析

覃光鋒 黃祖存 何小蓮 潘潔宗

摘?要：課程是工程能力培養的重要載體，完善以學生為主導、以社會發展為需求、以能力培養為重點項目教學內容。在實施教學的過程中，制定基于CIPP評價模式為思想的考核模式并運用于教學過程評價，提高以工程能力培養為導向的過程教學評價的科學性和合理性，更加清晰學生的工程能力培養過程情況，也為培養學生的過程中發現問題、反饋問題、完善問題提供參考。

關鍵詞：工程能力；課程內容；構建和評價

Analysis?on?the?Construction?and?Evaluation

of?Curriculum?Content?Oriented?to?the?Cultivation?of?Engineering?Ability

—Take?"Principle?and?Application?of?Single?Chip?Microcomputer"?Course?as?an?Example

Qin?Guangfeng?Huang?Zucun?He?Xiaolian?Pan?Jiezong

Guangxi?Normal?University?of?Science?and?Technology?GuangxiLaibin?546199

Abstract：The?course?is?an?important?carrier?of?engineering?ability?training，and?the?teaching?content?of?studentoriented，social?developmentoriented?and?capabilityoriented?projects?should?be?improved.In?the?process?of?implementing?teaching，an?assessment?model?based?on?CIPP?evaluation?model?is?developed?and?applied?to?the?teaching?process?evaluation?to?improve?the?scientificity?and?rationality?of?the?process?teaching?evaluation?oriented?to?the?cultivation?of?engineering?ability，to?more?clearly?understand?the?process?of?students'?engineering?ability?cultivation，and?to?provide?reference?for?finding，feedback?and?improving?problems?in?the?process?of?cultivating?students.

Keywords：engineering?ability；Course?content；Build?and?evaluate

為提高人才培養的質量，培養更多高素質的工程技術型人才，支持國家和地方經濟順利實現產業轉型升級、經濟高質量發展的目標，目前全國許多高校特別是地方本科院校轉型為應用型本科院校，人才培養過程中更加側重培養學生的應用能力、設計能力和創新能力。電子信息工程本科專業作為一個非常重要的新工科專業，要求在工程能力培養過程中，更加側重培養學生的自然科學和工程基礎在電子信息系統的應用能力、設計能力和創新能力培養，“單片機原理與應用”課程作為該專業的專業必修課程之一，在培養學生這三種能力的過程中，發揮著較大的作用。但在目前的人才培養過程中，許多學校在該課程仍是按章節的知識結構進行講授，無法很好調動學生的學習興趣和進一步提高學生的專業實踐能力培養，進而影響對學生進行工程實踐能力的培養。因此，圍繞工程實踐能力培養為目標的當前教學改革中，應用型本科電子信息工程專業“單片機原理與應用”課程內容重構勢在必行。

一、電子信息工程本科專業“單片機原理與應用”課程在專業人才培養中的地位和作用與教學目標

（一）課程的地位和作用

“單片機原理與應用”課程作為電子信息工程專業的一門必修課之一，一般是大二下個學期開設，學生在前面已修完C語言程序設計、數字電路、模擬電路等專業知識，具備了進行一定的專業綜合知識和進行綜合設計的能力，同時這門課也是后續學習嵌入式系統課程、相關控制類綜合實驗實訓課程以及畢業設計等重要的專業知識能力，因此本門課程是培養學生如何對前階段專業知識進行綜合應用，也是后續課程學習的基礎，起到承上啟下的作用。

（二）課程的教學目標

根據工程認證的要求，結合課程目標對畢業要求的支撐關系和能力達成要求，圍繞畢業要求指標點方面的工程知識、使用現代工具、設計/開發解決方案、項目管理等，結合課程思政方面的要求，該課程的課程目標具體如下：

1.專業知識培養目標

目標1：了解主流單片機型號及種類和單片機的基本概念、基本原理；掌握單片機C51程序設計和接口技術等軟硬件的基本知識和基本方法。

目標2：掌握單片機仿真軟件Proteus和編程軟件Keil4的使用方法。

目標3：從硬件和軟件上掌握設計單片機控制系統的方法，使學生具有初步的單片機產品的設計、開發和研究能力。

目標4：初步具備進一步進行單片機應用擴展和項目開發應用。

2.課程思政培養目標

（1）培養學生理論聯系實際、分析問題、解決問題的能力。

（2）培養學生精益求精、團隊合作的精神。

（3）培養學生創新精神。

二、重構以項目教學為載體，把專業知識按照學生學習的特點和要求，寓于項目中進行講解

傳統的授課內容一般按照單片機課程導論、單片機的結構與工作原理、單片機的C51語言與程序設計、單片機的中斷系統、單片機的定時器/計數器、單片機的串行接口、單片機的系統擴展等知識模塊進行知識講解。學生學習完后，在理論知識上形成了較系統的知識，但是學生的工程實踐意識、工程實踐思維、工程實踐能力等沒有得到很好的提升，甚至許多學生在應用單片機進行具體產品制作方面的能力還較弱，無法很好實現應用型本科人才培養的教學目標。為此，需要根據學生學習知識循序漸進的特點，結合該門課程理論知識涵蓋的范圍、課程目標對畢業要求的支撐等要求，對教學內容以項目教學為特點進行重新組織安排，以便更好地培養學生的工作實踐思想和實踐能力。經過教學實踐和該門課程需要掌握的知識要求，從能力目標、工作任務的引出、相關專業知識、任務實施等框架，重構了以項目為載體的教學內容，各項目的具體內容如下圖1所示：

三、基于工程實踐能力的要求對學生進行過程考核評價

（一）構建以工程實踐能力為核心的課程考核評價體系內容

工程實踐能力從內容結構上主要包括知識的學習與應用能力、思維判斷與分析能力、工程設計與實踐能力、表達與交流能力、創造與創新能力［1］。教師在學生學習“單片機原理與應用”的過程中，如何改變以往以作業評價、課堂表現評價、考試評價的傳統評價模式，轉向以工程實踐能力為主要內容的過程評價模式，并讓老師了解每個項目培養過程中學生各方面的工程能力情況，以便更加有針對性地開展能力培養和個性化的重點培養，同時學生也清楚地了解到在學習過程中自身的工程能力培養情況，以便有針對性地發揚優點，努力改進不足，進而提升實踐能力方面的綜合能力。筆者根據自身的教學過程的實踐探索和工程實踐能力的要求，圍繞項目教學法，在建立課程考核評價體系時應充分考慮應用型本科學生工程能力特征和特點，建立以工程實踐能力為核心、多維度、全方位、多元化、全過程的考核評價體系［2］，評價內容結構框圖如圖2。

同時圍繞《中國工程教育專業認證標準》的工程知識、問題分析、設計/開發解決方案、研究、使用現代工具、工程與社會、環境和可持續發展、職業規范、個人和團隊、溝通、項目管理、終身學習12項畢業要求，結合以上工程實踐能力5項內容進行再次細分，各項內容的細分后的包含的12項畢業要求內容如表1所示：

（二）基于CIPP評價模式構建課程考核評價體系質量評價模型

美國著名教育評價專家Stufflebeam提出的CIPP評價模式，是一種較為先進的改進取向的評價模式，其主旨是“評價最重要目的不是為了證明，而是為了改進”，CIPP模式的顯著特點在于動態評價。［3］在工程能力培養的過程中，學生的能力會隨著學習的過程，各方面的能力提升也是動態評價的，且畢業要求有12項，考核內容也是多樣的，因此CIPP評價模式的思想也比較適合于課程考核評價。在實施的過程中，可以采用評分等級規則進行過程評價。

評分等級規則是指該指標體系用于評價實施課程教學質量時，評價者如何評價某一因子。一般情況下，在對教學質量評價時遵循簡單、實用、易劃分等級的原則。給出等級以后，每一個二級指標下的考核項根據等級分數作出均值計算后，均值與權重乘積之和就是對整個學生在該課程教學過程的12項畢業要求其中之一質量的評價結果，一級指標下的各項二級指標之和為一級指標的評價結果情況。而要具體看某一項指標的得分時，可以直接根據均值與權重的乘積進行計算，其中權重的設置根據12項畢業要求的學生個人得分進行動態設置，具體過程如下：

（1）評價指標權重值的確定。U1、U2、…、U12分別表示12項畢業要求指標（下標10、11、12分別用A、B、C表示），ci為歸一化處理后的數值。

∑121ai

1

所以U的因素重要程度（權重）子集為：

δ=（c1，c2，c3，…，cA，cB，cC）

（2）課程教學質量評價模型的構建：課堂教學質量的綜合評價。

R=r11r12…r1n

r21r22…r2n

…

rm1rm2…rmn=（rij）m×n

Ui的綜合評價集為：βi＝δi×Ri。

βi＝δi×Ri＝（ai1，ai2，…，aik）ri11ri12…ri1n

ri21ri22…ri2n

…

rim1rim2…rimn＝（bi1，bi2，…，bin）

其中，bi1＝ai1×ri11＋ai2×ri21＋…，＋aii×rii1…，＋aik×rim1

bi2＝ai2×ri12＋ai2×ri22＋…，＋aii×rii2…，＋aik×rim2

…………，

bin＝ai1×ri1n＋ai2×ri2n＋…，＋aii×riin…，＋aik×rimn

（3）在教學過程中，根據以上評價模型進行各內容評價分析，就可以綜合分析各學生的教學質量情況和教學過程中班級各一級指標工程能力情況，為教學的推進過程進行不斷完善提供參考。

結語

基于以工程能力培養為導向的“單片機原理與應用”課程內容的重構，可以很好地培養學生的工程實踐能力，提高學生對學習目標的清晰認識情況，同時結合工程認證的畢業要求、構建數學模型對學生進行考核評價，及時發現問題、反饋問題、解決問題、完善教學，從而進一步提高教學成效。

參考文獻：

［1］楊誠.基于企業需求的全日制工程碩士實踐能力評價研究［D］.廣州：華南理工大學，2016．

［2］高成沖，譚啟檐，王云霞.以工程實踐能力為核心的專業學位碩士研究生考核評價體系探析［J］.南京工程學院學報（社會科學版），2019，19（01）：6568.

［3］張殿蔚，劉佳杰.基于CIPP模式的高校實踐教學評價指標體系研究［J］.中國成人教育，2016（09）：110113.

基金資助：2022年度廣西科技師范學院校級本科教學改革工程項目：以工程能力為導向的電子信息工程專業課程體系研究改革與實踐（編號2022GKSYGB11）

作者簡介：覃光鋒（1983—?），男，漢族，廣西興業人，本科，高級講師，研究方向：電子技術應用；黃祖存（1991—?），男，壯族，廣西來賓人，助教，研究方向：電子與通信技術；何小蓮（1989—?），女，漢族，廣西玉林人，工程師，研究方向：電子線路設計。