代昭 馬明 紀(jì)妍妍 李穎 孫玉

（1.天津工業(yè)大學(xué)化學(xué)工程與技術(shù)學(xué)院；2.天津工業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院）

隨著工程教育認(rèn)證在我國(guó)的逐步推行，已經(jīng)形成了對(duì)工科專業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)化、量化、可持續(xù)監(jiān)督與改進(jìn)的有效教學(xué)建設(shè)手段。工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)的核心是“畢業(yè)要求”，要求學(xué)生通過(guò)專業(yè)培養(yǎng)方案的學(xué)習(xí)獲得處理“復(fù)雜工程問(wèn)題”的能力，具有明顯的以成果為目標(biāo)導(dǎo)向（OBE）特征。這要求工程類高等教育從業(yè)者具備良好的逆向思維與設(shè)計(jì)能力，在整體教學(xué)過(guò)程按照工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)與流程進(jìn)行設(shè)計(jì)與執(zhí)行，并得到可持續(xù)改進(jìn)的“畢業(yè)能力”量化分析結(jié)果。這為高校重新檢視本科教學(xué)的角色，加強(qiáng)專業(yè)建設(shè)間的橫向?qū)Ρ鹊於肆己玫幕A(chǔ)與第三方監(jiān)督建立了良好的基礎(chǔ)。截至2021 年底，全國(guó)共有288 所普通高等學(xué)校1977 個(gè)專業(yè)通過(guò)了工程教育認(rèn)證，涉及機(jī)械、儀器等24 個(gè)工科專業(yè)類[1]。

目前對(duì)于理科專業(yè)的建設(shè)與評(píng)估并未形成一套類似的、可量化的第三方機(jī)制，這對(duì)于理科類專業(yè)的建設(shè)是不利的。隨著工程教育認(rèn)證逐步獲得學(xué)生、高校和社會(huì)的承認(rèn)，以及工程教育認(rèn)證積累了足夠多的積累，對(duì)整體全部本科類專業(yè)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化、量化、可持續(xù)改進(jìn)的第三方評(píng)估是未來(lái)的建設(shè)方向。這對(duì)整體掌握本科教育建設(shè)基本信息，對(duì)我國(guó)高校建設(shè)進(jìn)行整體規(guī)劃至關(guān)重要[2-3]。

自2022 年起，隸屬于理學(xué)化學(xué)類的應(yīng)用化學(xué)專業(yè)可以申請(qǐng)工程教育認(rèn)證，這是由于應(yīng)用化學(xué)專業(yè)可以授予工學(xué)學(xué)位。而應(yīng)用化學(xué)專業(yè)申請(qǐng)工程教育認(rèn)證的難點(diǎn)在于，整體學(xué)生培養(yǎng)方案更偏向于理科，工科的課程并不多，因此針對(duì)工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)的支撐較弱。因此，本文擬從工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)和CDIO 國(guó)際認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)中提煉出來(lái)適用于理科專業(yè)的認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)其核心內(nèi)容“畢業(yè)要求”進(jìn)行分解，設(shè)計(jì)元評(píng)估量表，邀請(qǐng)專家依據(jù)元評(píng)估量表對(duì)畢業(yè)要求進(jìn)行評(píng)估，并使用數(shù)學(xué)模型對(duì)元評(píng)估數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

一、CDIO 國(guó)際認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)

CDIO 國(guó)際認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)屬于典型的OBE 教育理論，將學(xué)生應(yīng)獲得的能力分解為Conceive、Design、Implement、Operate（即，構(gòu)思-設(shè)計(jì)-實(shí)現(xiàn)-運(yùn)作）四個(gè)基本模塊，構(gòu)筑成畢業(yè)能力的主體。與中國(guó)工程教育認(rèn)證中各專業(yè)可自主分解畢業(yè)要求不同，CDIO 認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)詳細(xì)的列出了各級(jí)分解能力的要求，如表1 所示。

表1 CDIO 認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)中的一級(jí)與二級(jí)畢業(yè)能力要求

雖然CDIO 國(guó)際認(rèn)證依然屬于工程教育認(rèn)證，但其OBE 內(nèi)核值得各認(rèn)證參與者借鑒與學(xué)習(xí)，但是在對(duì)應(yīng)申請(qǐng)者來(lái)說(shuō)，CDIO認(rèn)證的要求較為全面，申請(qǐng)者的靈活性明顯低于中國(guó)工程教育認(rèn)證，尤其是CDIO 認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)詳細(xì)的規(guī)范到了三級(jí)能力的要求，這對(duì)申請(qǐng)認(rèn)證提出了極高的要求。

二、理科專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)的畢業(yè)要求

中國(guó)工程教育認(rèn)證只規(guī)定了12 個(gè)“畢業(yè)要求”，與CDIO 國(guó)際教育認(rèn)證相比，這十二個(gè)“畢業(yè)要求”相當(dāng)于CDIO 的二級(jí)能力要求。而在申請(qǐng)工程專業(yè)認(rèn)證時(shí)，申請(qǐng)者可以自行對(duì)畢業(yè)要求進(jìn)行觀測(cè)點(diǎn)分解，這是CDIO 與中國(guó)工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)的主要區(qū)別。

經(jīng)對(duì)課題組對(duì)天津工業(yè)大學(xué)應(yīng)用化學(xué)專業(yè)進(jìn)行調(diào)研，依據(jù)中國(guó)工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)和CDIO 國(guó)際認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，依據(jù)OBE 教育理念，設(shè)計(jì)了理科專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，并采用CDIO 國(guó)際認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)的模式，將核心內(nèi)容 “畢業(yè)要求”設(shè)計(jì)為6 個(gè)一級(jí)能力，9 個(gè)二級(jí)能力，23 個(gè)三級(jí)能力，如圖1 所示。

圖1 理科認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)中的“畢業(yè)要求”與相應(yīng)分解能力

在整體“畢業(yè)要求”的設(shè)計(jì)上，借鑒CDIO 認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)的模式，將一級(jí)能力設(shè)計(jì)為“構(gòu)思”“設(shè)計(jì)”“操作”“實(shí)施”“交流”“發(fā)展”六大基礎(chǔ)能力。其中，以提高理科專業(yè)在解決復(fù)雜專業(yè)問(wèn)題領(lǐng)域的實(shí)際能力為OBE 理念，提出以“構(gòu)思-設(shè)計(jì)-操作-實(shí)施”作為解決復(fù)雜專業(yè)問(wèn)題的四大核心能力。以“交流”和“發(fā)展”作為個(gè)人素質(zhì)和職業(yè)發(fā)展的能力要求。

在三級(jí)能力的設(shè)計(jì)上，注重從“自然科學(xué)基礎(chǔ)”到“專業(yè)基礎(chǔ)”的整體理科專業(yè)素養(yǎng)的培養(yǎng)，再?gòu)哪芰θ嫘越嵌瓤紤]，設(shè)計(jì)了“人文素養(yǎng)”和“通識(shí)教育”。在解決復(fù)雜專業(yè)問(wèn)題的具體環(huán)節(jié)要求上，設(shè)計(jì)了“文獻(xiàn)查閱”“問(wèn)題分析”“信息綜合”等的信息獲取能力，還設(shè)計(jì)了“方案設(shè)計(jì)”“合理性評(píng)估”“流程設(shè)計(jì)”的規(guī)劃設(shè)計(jì)能力，然后通過(guò)使用“實(shí)驗(yàn)操作”“分析數(shù)據(jù)”，結(jié)合“選取現(xiàn)代工藝”，從而正確對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析。

三、元評(píng)估量表

對(duì)于一個(gè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)是否合理進(jìn)行事前評(píng)估，是目前國(guó)際上常用的評(píng)估手段。Scriven 等人提出了“元評(píng)估”這一概念與方法，即對(duì)某個(gè)評(píng)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)估。 Scriven 提出，元評(píng)估應(yīng)以實(shí)用性、可行性、合理性和準(zhǔn)確性作為四個(gè)評(píng)估指標(biāo)[4-5]。隨著元評(píng)估領(lǐng)域的應(yīng)用逐漸推廣，在美國(guó)等注重標(biāo)準(zhǔn)化的國(guó)家，已經(jīng)廣泛涉及教育、醫(yī)療等領(lǐng)域?qū)κ褂脴?biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)估。本文擬采用Stufflebeam 的11 項(xiàng) 指 標(biāo) 對(duì)[6]表2 中的23 項(xiàng)能力進(jìn)行元評(píng)估分析，基于這11 項(xiàng)指標(biāo)的元評(píng)估量表如表2 所示。

表2 元評(píng)估量表

課題組邀請(qǐng)專家10 位，其中5 位來(lái)自本單位，5 位來(lái)自外單位，組成元評(píng)估專家團(tuán)，在對(duì)評(píng)估指標(biāo)打分時(shí)采用百分制，60分為基本合格，70 分為合格，80 分為良好，90 分為優(yōu)秀，對(duì)本課題組設(shè)計(jì)的“理科教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)”中的“畢業(yè)要求”進(jìn)行了元評(píng)估。每位專家依據(jù)表1 對(duì)“畢業(yè)能力”中的23 項(xiàng)三級(jí)能力依據(jù)11 項(xiàng)元評(píng)估指標(biāo)要求進(jìn)行評(píng)分。將10 位專家的所有數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)記錄后，從統(tǒng)計(jì)學(xué)的一致性、信度、效度三個(gè)方面對(duì)所有數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

四、元評(píng)估結(jié)果分析

（一）一致性評(píng)估

對(duì)于認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)的元評(píng)估來(lái)說(shuō)，來(lái)源不同的專家對(duì)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)的一致性評(píng)估是非常關(guān)鍵的指標(biāo)，所得評(píng)估結(jié)果是否具有一致性是對(duì)評(píng)估結(jié)果的是否具有普遍認(rèn)同性的代表性指標(biāo)，其結(jié)果代表評(píng)審專家是否取得了共識(shí)，本文采用肯德?tīng)柡椭C系數(shù)法（Kendall W）對(duì)評(píng)估結(jié)果的一致性進(jìn)行分析[7]，其公式為：

式中Rw 為Kendall W 系數(shù)，K 為評(píng)審專家人數(shù)，N 被評(píng)價(jià)的指標(biāo)數(shù)，Ri 為每一個(gè)被評(píng)價(jià)的指標(biāo)方差和。

采用統(tǒng)計(jì)分析軟件SPSS 25對(duì)所有專家的23 項(xiàng)指標(biāo)評(píng)估結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，所得結(jié)果為，一致性最低的指標(biāo)為能力18（人文素養(yǎng)）的“重要性”，Rw=0.875；一致性最高的指標(biāo)為能力15（科學(xué)方案實(shí)施），Rw=0.968。所有指標(biāo)的顯著性P均＜0.05，具有明顯的顯著性和統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，這表明所設(shè)計(jì)23個(gè)能力合理，具有明顯的一致性。通過(guò)與評(píng)估專家進(jìn)行溝通，部分專家認(rèn)為，“人文素養(yǎng)”與“跨學(xué)科交流”存在部分內(nèi)容重疊，可進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。

（二）信度評(píng)估

信度評(píng)估一般采用克朗巴赫系數(shù)（Cronbach's α），具體公式為[8]：

使用SPSS 25 軟件對(duì)10 位專家的評(píng)估結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，所得結(jié)果為，信度最低的指標(biāo)為能力20（跨文化交流）的“關(guān)聯(lián)性”，α=0.713；一致性最高的指標(biāo)為能力10（分析數(shù)據(jù)），α=0.882。所有指標(biāo)的顯著性P均＜0.05，具有明顯的顯著性和統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，這表明所設(shè)計(jì)23 個(gè)能力的設(shè)計(jì)合理，具有明顯的一致性與可信性。

（三）效度評(píng)估

內(nèi)容效度（content validity rate, CVR）是一種經(jīng)常使用的效度評(píng)估參數(shù)，它是指被評(píng)估的樣本是否取樣范圍是否合適，由于所有的評(píng)估都無(wú)法完全覆蓋真實(shí)的被評(píng)估內(nèi)容，也就是所有的評(píng)估都存在取樣行為，而無(wú)法實(shí)現(xiàn)全內(nèi)容考核，對(duì)于本文來(lái)說(shuō)，就是對(duì)10 位專家的評(píng)估結(jié)果是否能覆蓋認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)的全部?jī)?nèi)容，達(dá)到評(píng)估的目的，其計(jì)算公式為[9]：

式中ne為所有評(píng)估專家中，認(rèn)為某個(gè)認(rèn)證指標(biāo)達(dá)到了所認(rèn)真標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)時(shí)的要求或可以很好的促使學(xué)生獲得該項(xiàng)“畢業(yè)能力”的同時(shí)并達(dá)到元評(píng)估11 項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)中的某一項(xiàng)；N 為參與評(píng)估的評(píng)估專家總數(shù)。

以基本認(rèn)同（>70 分）作為基準(zhǔn)，若某項(xiàng)指標(biāo)被評(píng)估專家認(rèn)同，則ne 數(shù)+1，若全部專家對(duì)某項(xiàng)指標(biāo)的評(píng)分小于70 分，則CVR 為-1；若一半專家不認(rèn)同某指標(biāo)，則CVR 為0；若全部專家認(rèn)同該指標(biāo)，則該指標(biāo)的CVR 為1。此外，評(píng)審專家人數(shù)對(duì)內(nèi)容效度比有一個(gè)最小接受參考值，當(dāng)評(píng)價(jià)專家在10 人左右時(shí)，其最小可接受參考值分別可設(shè)為0.62[10]。

對(duì)10 位專家的評(píng)估結(jié)果進(jìn)行內(nèi)容效度比分析，所得結(jié)果為，效度最低的指標(biāo)為能力19（跨學(xué)科交流）的“可信度”，CVR=0.6；一致性最高的指標(biāo)為能力10（分析數(shù)據(jù)），CVR =1。所有指標(biāo)的顯著性P 均＜0.05，具有明顯的顯著性和統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，這表明所設(shè)計(jì)23 個(gè)指標(biāo)合理中，能力19 的設(shè)計(jì)還可以進(jìn)一步優(yōu)化。

五、結(jié)論

針對(duì)目前國(guó)內(nèi)沒(méi)有理科教育認(rèn)證體系與標(biāo)準(zhǔn)的情況，本文通過(guò)研究國(guó)際CDIO 認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)與中國(guó)工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)了符合OBE 理念和理科教育特點(diǎn)的“理科教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)”的核心內(nèi)容“畢業(yè)要求”。并參考CDIO認(rèn)證理念將“畢業(yè)要求”設(shè)計(jì)成了三級(jí)，并使用“元評(píng)估”理論建立元評(píng)估量表，對(duì)23 個(gè)三級(jí)能力進(jìn)行評(píng)估分析，依照統(tǒng)計(jì)模型對(duì)評(píng)估結(jié)果的可靠性進(jìn)行研究，結(jié)果表明，所設(shè)計(jì)的23 個(gè)三級(jí)能力均通過(guò)了評(píng)估，表明所設(shè)計(jì)理科專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)的較為科學(xué)有效。