申富媛 李 煒 劉微容 蔣棟年 毛海杰

“自動(dòng)控制原理”課程目標(biāo)達(dá)成度統(tǒng)計(jì)分析與持續(xù)改進(jìn)

申富媛1,2,3李 煒1,2,3劉微容1,2,3蔣棟年1,2,3毛海杰1,2,3

（1. 蘭州理工大學(xué)電氣工程與信息工程學(xué)院，蘭州 730050； 2. 甘肅省工業(yè)過程先進(jìn)控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，蘭州 730050； 3. 蘭州理工大學(xué)電氣與控制工程國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心，蘭州 730050）

反思以往教學(xué)，課程目標(biāo)達(dá)成度分析更多只是關(guān)注了課程整體修讀學(xué)生的平均達(dá)成情況，難以為學(xué)生個(gè)體能力目標(biāo)的持續(xù)改進(jìn)提供更具針對(duì)性的指導(dǎo)。因此，本文以蘭州理工大學(xué)“自動(dòng)控制原理”課程為例，構(gòu)建課程目標(biāo)達(dá)成度形成性綜合量化考核方式，利用柱狀圖、散點(diǎn)圖等統(tǒng)計(jì)分析方法，及時(shí)診斷學(xué)生學(xué)習(xí)狀況，雙向反饋課程、學(xué)生目標(biāo)達(dá)成信息，迭代優(yōu)化教與學(xué)的效果。教學(xué)實(shí)踐表明，學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握和能力的訓(xùn)練效果明顯。

課程目標(biāo)達(dá)成度；統(tǒng)計(jì)分析；持續(xù)改進(jìn)

0 引言

目前，普通高等學(xué)校本科工程教育專業(yè)認(rèn)證正在全面開展。2016年6月2日，在吉隆坡召開的國(guó)際工程聯(lián)盟大會(huì)上，中國(guó)成為國(guó)際本科工程學(xué)位互認(rèn)協(xié)議《華盛頓協(xié)議》的正式會(huì)員，標(biāo)志著中國(guó)的工程教育認(rèn)證實(shí)現(xiàn)了工程教育國(guó)際互認(rèn)和工程師資格國(guó)際互認(rèn)[1-2]。工程認(rèn)證的根本是對(duì)相關(guān)專業(yè)工程教育培養(yǎng)目標(biāo)和畢業(yè)要求的達(dá)成度進(jìn)行評(píng)估，而課程教學(xué)達(dá)成則是培養(yǎng)目標(biāo)達(dá)成的基礎(chǔ)[3-5]。

科學(xué)地分析課程教學(xué)目標(biāo)達(dá)成度是判斷達(dá)到工程教育專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)與否的重要依據(jù)，不僅是對(duì)上一階段教學(xué)與學(xué)習(xí)的總結(jié)與反思，更是對(duì)下一階段教學(xué)與學(xué)習(xí)的改進(jìn)與規(guī)劃[6-10]。教師通過對(duì)上一教學(xué)年度課程教學(xué)達(dá)成度的分析持續(xù)改進(jìn)后續(xù)教學(xué)，而學(xué)生在知曉自己課程目標(biāo)達(dá)成度的學(xué)習(xí)過程中，一方面可以在后續(xù)課程中重視相關(guān)能力的培養(yǎng)，另一方面可以利用課余時(shí)間對(duì)已學(xué)知識(shí)的不足進(jìn)行彌補(bǔ)，真正做到查漏補(bǔ)缺，及時(shí)矯正。

“自動(dòng)控制原理”課程是蘭州理工大學(xué)自動(dòng)化專業(yè)的學(xué)科基礎(chǔ)課程，重點(diǎn)支撐了專業(yè)人才培養(yǎng)方案12條畢業(yè)要求33個(gè)二級(jí)指標(biāo)分點(diǎn)中的3條畢業(yè)要求5個(gè)二級(jí)指標(biāo)點(diǎn)，承載著對(duì)學(xué)生解決復(fù)雜控制工程問題所需的工程知識(shí)、問題分析、設(shè)計(jì)開發(fā)解決方案等方面的知識(shí)體系和能力培養(yǎng)，在自動(dòng)化專業(yè)人才培養(yǎng)中發(fā)揮著舉足輕重的作用。

因此，本文以蘭州理工大學(xué)自動(dòng)化專業(yè)“自動(dòng)控制原理”課程目標(biāo)完成情況為例，利用統(tǒng)計(jì)分析方法探究該課程達(dá)成度的影響因素及理論教學(xué)的薄弱環(huán)節(jié)，力爭(zhēng)在“學(xué)生學(xué)”與“教師教”兩方面共同持續(xù)改進(jìn)，不斷提高學(xué)習(xí)效果，提升人才培養(yǎng)質(zhì)量，為工程教育認(rèn)證背景下自動(dòng)化專業(yè)大類課程順利達(dá)到課程教學(xué)目標(biāo)提供一定的參考。

1 確立課程教學(xué)目標(biāo)

“自動(dòng)控制原理”課程教學(xué)團(tuán)隊(duì)依據(jù)“機(jī)理-建模-分析-綜合-創(chuàng)新”循序漸進(jìn)的學(xué)習(xí)原則，及時(shí)更新課程教學(xué)目標(biāo)和重組教學(xué)內(nèi)容，與二級(jí)指標(biāo)點(diǎn)一一對(duì)應(yīng)確立課程教學(xué)目標(biāo)。課程目標(biāo)與畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)的對(duì)應(yīng)關(guān)系見表1，可以看出，相比于傳統(tǒng)的知識(shí)型教學(xué)目標(biāo)，新的課程教學(xué)目標(biāo)將原來籠統(tǒng)模糊的知識(shí)型目標(biāo)提升為具體準(zhǔn)確的能力型目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)從知識(shí)傳授到能力培養(yǎng)和素質(zhì)固化的轉(zhuǎn)變，不僅強(qiáng)調(diào)基礎(chǔ)知識(shí)的掌握與理解，更為重要的是強(qiáng)化應(yīng)用、分析、評(píng)價(jià)和創(chuàng)新等能力的培養(yǎng)。這為課程教學(xué)過程與改革和達(dá)成度評(píng)價(jià)指明了方向，也為學(xué)生確立了明確的能力目標(biāo)。

表1 課程目標(biāo)與畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)的對(duì)應(yīng)關(guān)系

2 課程目標(biāo)達(dá)成度評(píng)價(jià)方法

為使學(xué)生重視每個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)，全面掌握課程知識(shí)，具備對(duì)復(fù)雜控制工程問題建模、表述、分析與設(shè)計(jì)的初步能力，保證課程教學(xué)效果與達(dá)成，“自動(dòng)控制原理”課程成績(jī)采用綜合考核方式。課程總評(píng)成績(jī)=期末考試成績(jī)（65%）+平時(shí)成績(jī)（15%）+模擬實(shí)驗(yàn)（10%）+仿真實(shí)驗(yàn)（10%）。

依據(jù)上述課程總評(píng)成績(jī)計(jì)算方法，最終得到課程目標(biāo)達(dá)成度。

式中：=1,2,3,4為課程成績(jī)考核分項(xiàng)；=1,2,3,4,5為課程目標(biāo)數(shù)。

近年來，為確保課程目標(biāo)的有效達(dá)成，綜合考慮課程內(nèi)容多、理論性強(qiáng)、工程特點(diǎn)突出等因素，結(jié)合本校學(xué)生生源基礎(chǔ)較為薄弱的特點(diǎn)，借助現(xiàn)代信息手段，合理設(shè)置本課程教學(xué)活動(dòng)，包括理論教學(xué)（線下授課46學(xué)時(shí)+線上自主學(xué)習(xí)20學(xué)時(shí)，對(duì)線上自主學(xué)習(xí)還匹配了等學(xué)時(shí)的問題解答和難題解析）、模擬實(shí)驗(yàn)（8學(xué)時(shí)）、仿真實(shí)驗(yàn)（6學(xué)時(shí)）和課后作業(yè)四個(gè)環(huán)節(jié)，并將課程目標(biāo)點(diǎn)對(duì)應(yīng)能力的培養(yǎng)分解到具體教學(xué)環(huán)節(jié)中。表2為課程目標(biāo)達(dá)成度計(jì)算結(jié)果，給出了4個(gè)成績(jī)考核分項(xiàng)與5個(gè)課程目標(biāo)的具體對(duì)應(yīng)關(guān)系。

表2 2021年課程目標(biāo)達(dá)成度計(jì)算結(jié)果

3 課程目標(biāo)達(dá)成度統(tǒng)計(jì)分析

根據(jù)課程目標(biāo)達(dá)成度評(píng)價(jià)方法，對(duì)上述有效成績(jī)采用各課程目標(biāo)得分求和平均、各單項(xiàng)總成績(jī)按比例分配的方法，形成課程目標(biāo)達(dá)成度，圖1給出了2020秋和2021秋兩個(gè)教學(xué)年度、同一教師、不同班級(jí)（2020自動(dòng)化2班65人，2021自動(dòng)化1班69人）的達(dá)成度柱狀圖?；谡J(rèn)證的底線思維和核心理念，引入期望達(dá)成度為0.6，從圖1可以看出，各個(gè)課程目標(biāo)均有效達(dá)成，課程整體達(dá)成度2021秋略低于2020秋，而2021秋課程目標(biāo)2、3整體達(dá)成度與2020秋相同，課程目標(biāo)1、4整體達(dá)成度略低于2020秋，課程目標(biāo)5的整體達(dá)成度略高于2020秋。

圖1 2020、2021秋自動(dòng)化專業(yè)“自動(dòng)控制原理”課程目標(biāo)達(dá)成度柱狀圖

在以往的教學(xué)過程中，任課教師利用達(dá)成度柱狀圖只能從表面上分析學(xué)生對(duì)于各個(gè)課程目標(biāo)的平均達(dá)成情況，而不能從更深層次分析每個(gè)學(xué)生的情況，亦不能對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)提供具有針對(duì)性且有意義的反饋性評(píng)價(jià)，幫助學(xué)生查漏補(bǔ)缺，形成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣和學(xué)習(xí)模式。2020秋課程組開始對(duì)學(xué)生個(gè)體課程目標(biāo)達(dá)成度進(jìn)行評(píng)價(jià)，并將學(xué)生個(gè)體達(dá)成度評(píng)價(jià)結(jié)果反饋至學(xué)生本人，以期為學(xué)生個(gè)體自身能力目標(biāo)的持續(xù)改進(jìn)提供更有針對(duì)性的指導(dǎo)，使“學(xué)生中心、產(chǎn)出導(dǎo)向、持續(xù)改進(jìn)”的工程教育理念，通過課程更進(jìn)一步落到實(shí)處。2020秋課程目標(biāo)學(xué)生個(gè)體達(dá)成度評(píng)價(jià)結(jié)果抽樣見表3。

表3 2020秋課程目標(biāo)學(xué)生個(gè)體達(dá)成度評(píng)價(jià)結(jié)果抽樣

觀察2020秋課程目標(biāo)學(xué)生個(gè)體達(dá)成度評(píng)價(jià)結(jié)果可以看出，學(xué)生個(gè)體課程目標(biāo)的總體達(dá)成，即課程總評(píng)成績(jī)/100，并不等價(jià)于各項(xiàng)課程目標(biāo)的達(dá)成，尤其是成績(jī)分布介于60～80分之間的學(xué)生，各課程目標(biāo)的達(dá)成評(píng)價(jià)存在較大差異。因此，以往僅反饋給學(xué)生的課程總評(píng)成績(jī)，很難為學(xué)生持續(xù)改進(jìn)提供具有針對(duì)性的指導(dǎo)。學(xué)生個(gè)體課程目標(biāo)達(dá)成反饋，則更清晰地呈現(xiàn)了學(xué)生每一課程目標(biāo)的達(dá)成情況，能為學(xué)生提供針對(duì)性更強(qiáng)的反饋指導(dǎo)，有望使學(xué)生自身能力的持續(xù)改進(jìn)更有效。

依據(jù)學(xué)生個(gè)體達(dá)成度，得到圖2所示課程目標(biāo)學(xué)生個(gè)體達(dá)成度散點(diǎn)圖，教師根據(jù)此圖，一方面可以更加明晰各課程目標(biāo)的達(dá)成結(jié)論，另一方面還可以進(jìn)一步體現(xiàn)出相關(guān)教學(xué)內(nèi)容與環(huán)節(jié)的薄弱所在，為課程教學(xué)持續(xù)改進(jìn)指明方向。

圖2 2020、2021秋課程目標(biāo)學(xué)生個(gè)體達(dá)成度散點(diǎn)圖

從圖2可以看出，2021秋有3位同學(xué)的各個(gè)課程目標(biāo)達(dá)成度均為0，意味著這3位同學(xué)沒有參加學(xué)習(xí)過程。這也是導(dǎo)致2021秋課程整體達(dá)成度降低的直接原因之一。若不考慮這3位同學(xué)的影響，在兩個(gè)教學(xué)班人數(shù)基本持平的情況下，可以更深層次地分析對(duì)比課程目標(biāo)達(dá)成度情況：圖2（a）顯示2021秋另有4位同學(xué)課程目標(biāo)1未到期望最低值，達(dá)成度居于0.6～0.7之間的學(xué)生比2020秋多，因此致使2021秋課程目標(biāo)1達(dá)成度低于2020秋；圖2（b）顯示2020秋課程目標(biāo)2達(dá)成度較分散，2021秋相對(duì)較集中，盡管兩個(gè)教學(xué)年度該課程目標(biāo)平均達(dá)成度相同，但是從學(xué)生個(gè)體達(dá)成度分布來看，2021是有所提高的；圖2（c）顯示課程目標(biāo)3兩年的學(xué)生個(gè)體達(dá)成度分布大致相同；圖2（d）顯示課程目標(biāo)4在兩個(gè)教學(xué)年度未達(dá)成的學(xué)生數(shù)相同，但2021秋學(xué)生個(gè)體達(dá)成度位于0.6～0.8之間的人數(shù)要多于2020秋，致使2021秋課程目標(biāo)4平均達(dá)成度降低；圖2（e）顯示2020秋和2021秋兩個(gè)教學(xué)年度課程目標(biāo)5未達(dá)成學(xué)生最多，且2020秋學(xué)生此課程目標(biāo)的達(dá)成具有明顯的兩級(jí)分化現(xiàn)象，盡管2021秋此課程目標(biāo)平均達(dá)成度有所提高，但從圖中可以看出有一半以上學(xué)生此課程目標(biāo)達(dá)成度處于0.5～0.6之間，即此課程教學(xué)目標(biāo)未達(dá)成，這也是后續(xù)教學(xué)中需要持續(xù)關(guān)注、不斷改進(jìn)的重點(diǎn)方向；圖2（f）顯示2021秋課程整體未達(dá)成學(xué)生人數(shù)少于2020秋，證明課程通過率有所提高，但大部分學(xué)生的課程整體達(dá)成度居于0.6～0.8之間，這也是課程平均達(dá)成度降低的重要原因。

2021秋，受新冠疫情的困擾，課程后半程的講授均采用騰訊會(huì)議進(jìn)行直播授課。為確保教學(xué)質(zhì)量，授課教師根據(jù)往屆學(xué)生課程目標(biāo)達(dá)成度分析經(jīng)驗(yàn)，不斷改進(jìn)課前課后教學(xué)。課前：為每一授課單元均準(zhǔn)備了學(xué)習(xí)重點(diǎn)和難點(diǎn)提示，并于授課前一天下發(fā)給學(xué)生。課后：為每一授課單元制作了授課核心內(nèi)容總結(jié)、難點(diǎn)釋義、應(yīng)用案例等，并于授課結(jié)束時(shí)下發(fā)給學(xué)生。最終統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，這一改進(jìn)對(duì)于提高學(xué)生個(gè)體目標(biāo)達(dá)成度是行之有效的。

在今后的課程教學(xué)中，好的做法需繼續(xù)保持，如進(jìn)一步通過增加線上學(xué)習(xí)的學(xué)時(shí)數(shù)、強(qiáng)化對(duì)自主學(xué)習(xí)內(nèi)容的考核與線下強(qiáng)化學(xué)習(xí)、豐富網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)資源、提高線上自主學(xué)習(xí)的實(shí)效性等，深入開展混合教學(xué)。當(dāng)然，在取得成績(jī)的同時(shí)，也應(yīng)看到存在的問題。在5個(gè)課程目標(biāo)的橫向?qū)Ρ戎校n程目標(biāo)2、4和5達(dá)成情況較低，尤其是課程目標(biāo)5。針對(duì)課程目標(biāo)5——控制器設(shè)計(jì)與優(yōu)化，需改善教學(xué)方法、通過課程思政的引入等加強(qiáng)內(nèi)容講解的深入淺出、強(qiáng)化模擬實(shí)驗(yàn)和仿真實(shí)驗(yàn)對(duì)此內(nèi)容的驗(yàn)證、進(jìn)一步加強(qiáng)平時(shí)的訓(xùn)練等，關(guān)注教學(xué)過程中各個(gè)環(huán)節(jié)對(duì)課程目標(biāo)的支撐及應(yīng)獲得能力的達(dá)成，切實(shí)提高學(xué)生對(duì)實(shí)際復(fù)雜工程系統(tǒng)建模、分析與綜合等方面的能力。

4 結(jié)論

本文通過對(duì)2020秋和2021秋兩個(gè)教學(xué)年度同一教師不同班級(jí)學(xué)生“自動(dòng)控制原理”課程達(dá)成度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，表明深層次分析學(xué)生個(gè)體達(dá)成度，對(duì)于提高教師教學(xué)質(zhì)量和學(xué)生學(xué)習(xí)能力均有更具針對(duì)性的指導(dǎo)意義。同時(shí)，也指出了后續(xù)教學(xué)改進(jìn)的方向，如進(jìn)一步優(yōu)化、切實(shí)開展好線上線下混合教學(xué)，更多關(guān)注多個(gè)環(huán)節(jié)對(duì)相應(yīng)課程教學(xué)目標(biāo)的支撐，加強(qiáng)學(xué)生作業(yè)、仿真內(nèi)容的優(yōu)化設(shè)計(jì)與科學(xué)考評(píng)等。這對(duì)于應(yīng)用型本科高校實(shí)踐教學(xué)的改革和創(chuàng)新、提高人才培養(yǎng)質(zhì)量，具有一定參考價(jià)值。

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Statistical analysis and continuous improvement of course goal achievement degree of “principle of automatic control”

SHEN Fuyuan1,2,3LI Wei1,2,3LIU Weirong1,2,3JIANG Dongnian1,2,3MAO Haijie1,2,3

(1. College of Electrical and Information Engineering, Lanzhou Univeristy of Technology, Lanzhou 730050; 2. Key Laboratory of Gansu Advanced Control for Industrial Processes, Lanzhou 730050; 3. National Demonstration Center for Experimental Electrical and Control Engineering Education, Lanzhou University of Technology, Lanzhou 730050)

Reflecting on the previous teaching, the analysis of course goal achievement degree only focuses on the average achievement of the overall students of the course, which is difficult to provide more targeted guidance for the continuous improvement of students’ individual ability goals. Therefore, this paper takes the achievement degree of the course “principle of automatic control” in Lanzhou University of Technology as an example, and uses statistical analysis methods such as histogram and scatter chart to deeply explore the influencing factors of the achievement degree of the course and the weak links of theoretical teaching, so as to help teachers review and improve teaching. The teaching practice shows that students’ mastery of knowledge and ability training are effective.

course goal achievement degree; statistical analysis; continuous improvement

蘭州理工大學(xué)高等教育研究立項(xiàng)課題資助（GJ2021C-7，GJ2020B-7）

2022-06-29

2022-09-03

申富媛（1985—），女，甘肅省白銀市人，碩士，講師，主要從事自動(dòng)化專業(yè)教學(xué)工作。