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概述工程教育認定和專業(yè)建設(shè)

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概述工程教育認定和專業(yè)建設(shè)

1專業(yè)認證對專業(yè)建設(shè)提出的挑戰(zhàn)

假設(shè)專業(yè)過高定位培養(yǎng)目標(如培養(yǎng)領(lǐng)軍人才),那么專業(yè)就必須要舉證凡是獲得文憑的畢業(yè)生都是領(lǐng)軍人才。顯然這是極其困難的。畢業(yè)要求定義了畢業(yè)生的畢業(yè)規(guī)格,即應(yīng)該具備哪些素質(zhì)、知識及能力。顯然,不同的培養(yǎng)目標所要求畢業(yè)生必須掌握的知識及能力也應(yīng)是不同的,而不應(yīng)千篇一律。例如,如果培養(yǎng)目標定位于培養(yǎng)軟件人才,則畢業(yè)要求雖然也應(yīng)涉及必要的其他計算機專業(yè)知識(如體系結(jié)構(gòu))和能力,但更應(yīng)在軟件領(lǐng)域方面有所側(cè)重。專業(yè)認證定義的課程體系涵蓋了課程、實驗、實習(xí)、畢業(yè)設(shè)計等內(nèi)容,因此可以說課程體系規(guī)劃與運行是人才培養(yǎng)的主要部分。傳統(tǒng)上,一個專業(yè)由于多種原因可能較為重視設(shè)置了哪些課程,但易忽略課程設(shè)置的合理性,特別是對于畢業(yè)要求是否有足夠的支撐。這種支撐作用體現(xiàn)在如下方面:首先,一個畢業(yè)要求通常需要連續(xù)的教育與學(xué)習(xí)過程才能達成,因此對于一項畢業(yè)要求通常都需要有足夠多的課程相對應(yīng)。其次,對應(yīng)的課程在教學(xué)與實踐內(nèi)容的廣度與深度是否能夠匹配該項畢業(yè)要求。例如,在畢業(yè)要求中如強調(diào)應(yīng)具備很好的軟件開發(fā)能力,那么在課程體系中不僅應(yīng)規(guī)劃足夠的軟件技術(shù)類課程,并且必須設(shè)置有足夠規(guī)模的軟件開發(fā)實踐課程或環(huán)節(jié),并且應(yīng)分布在不同的學(xué)期內(nèi)以便形成能力培養(yǎng)的有效銜接。總的來說,從專業(yè)認證角度出發(fā),專業(yè)在界定培養(yǎng)目標后應(yīng)合理分解畢業(yè)要求,并進而將所有的畢業(yè)要求進一步分解至嚴密的課程體系中。

1.1以持續(xù)改進為目標的制度與機制建設(shè)

質(zhì)量保障體系是培養(yǎng)達標人才的另一關(guān)鍵所在。為了確保培養(yǎng)質(zhì)量并能不斷地改進培養(yǎng)質(zhì)量,專業(yè)除了在主要教學(xué)環(huán)節(jié)均設(shè)置相應(yīng)質(zhì)量標準并能嚴格貫徹執(zhí)行外,更重要的是,專業(yè)應(yīng)該有能力持續(xù)不斷地自我改進以適應(yīng)技術(shù)、企業(yè)、社會及人才自我培養(yǎng)等的發(fā)展及需求。為此,專業(yè)除了需要在教學(xué)管理方面應(yīng)具有完備有效的規(guī)章制度外,還必須建立完備的評估機制和有效的信息反饋渠道。對比2013年專業(yè)認證要求與2006年專業(yè)認證要求,專業(yè)認證已經(jīng)將是否具備持續(xù)改進能力上升為評價一個專業(yè)質(zhì)量保障體系的核心訴求。

1)評估機制帶來的挑戰(zhàn)

專業(yè)認證要求專業(yè)應(yīng)具有完備有效的教學(xué)管理規(guī)章制度,為每個培養(yǎng)環(huán)節(jié)均設(shè)置合理準確的評估機制,并在培養(yǎng)過程中嚴格貫徹執(zhí)行相應(yīng)的質(zhì)量標準。針對這一要求,當前各專業(yè)普遍存在一定不足。首先,每個專業(yè)都會設(shè)置有相當數(shù)量的講座類課程。因講座類課程通常會避用考試而采用寫報告這類評估方式,故產(chǎn)生了較為普遍存在的問題,即是否有教師按照預(yù)定要求評閱學(xué)生報告。應(yīng)該說,這一問題大體可以通過在教學(xué)管理與組織上作必要調(diào)整即可解決。其次,期末考試這一終結(jié)性評估方式的普遍化和單一化。除了考試,很多專業(yè)在課程中逐步引入大作業(yè)環(huán)節(jié),但通常大作業(yè)成績就決定了整個實驗環(huán)節(jié)成績,因此雖然引入大作業(yè)有助于培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力,但并未從根本上改變評估方式。單一的終結(jié)性評估方式雖然能對學(xué)生學(xué)習(xí)帶來一定的壓力和動力,但其主要價值仍體現(xiàn)在對學(xué)生最終學(xué)習(xí)效果的評估上。這一方面產(chǎn)生了“一考定終身”的弊端,另一方面也難以在過程中對學(xué)生進行有效督促。改變這一局面則需要從教學(xué)理念、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法、教學(xué)團隊甚至教學(xué)工作量評定等多方面著手逐步實施變革,非一日之功可達。

2)持續(xù)改進內(nèi)涵帶來的挑戰(zhàn)

由于技術(shù)、產(chǎn)業(yè)、社會以及人才自我培養(yǎng)等多種需求在不斷變化,同時考慮到既往培養(yǎng)方案、課程體系等方面均可能存在需要改進的因素,因此專業(yè)必須具有不斷自我調(diào)整與完善的能力。坦率地說,專業(yè)建設(shè)在持續(xù)改進方面普遍薄弱。首先,專業(yè)在培養(yǎng)方案制定方面尚未完全意識到具有閉環(huán)反饋特征的決策機制的重要性。由于決策機制大多是開環(huán)或不完善的閉環(huán),致使決策時缺乏來自教學(xué)體系在運行現(xiàn)行培養(yǎng)方案所產(chǎn)生的以及來自企業(yè)、工作多年的畢業(yè)生等外部環(huán)節(jié)的各類客觀性反饋信息,必然導(dǎo)致決策過程中主觀性成分比重過大,因此決策就必然存在粗放甚至盲目的弊端。其次,由于對決策機制存在認識不足,因此專業(yè)也就易輕視各類反饋渠道的建立與健全。在具體如何建設(shè)反饋渠道方面也存在很多不足和困難。其中,面向主要教學(xué)環(huán)節(jié)及教學(xué)研究建立反饋渠道的難度在于需要通過若干制度建設(shè)來確保反饋數(shù)據(jù)能夠制度化和常態(tài)化的產(chǎn)生并保存;而建立能定期從企業(yè)和工作多年的畢業(yè)生中獲取有價值信息的反饋渠道(如調(diào)查問卷)則更為困難。第三,專業(yè)傳統(tǒng)上更多的是自我封閉運行,缺乏足夠的開放性。企業(yè)由于不能早期介入培養(yǎng)方案制定以表達其對人才培養(yǎng)的具體需求,故無論對專業(yè)培養(yǎng)的人才是否滿意均只能選擇被動接受,并且其用人意見因缺乏有效反饋渠道也難以及時反饋給專業(yè)。顯然,這是不利于專業(yè)快速適應(yīng)企業(yè)及社會發(fā)展需求的??傊瑢τ诮虒W(xué)管理體系而言,專業(yè)認證關(guān)注重心已逐步轉(zhuǎn)變?yōu)槭欠窠⒘四荏w現(xiàn)持續(xù)改進內(nèi)涵的有效制度與機制,并是否切實做到持續(xù)改進。應(yīng)該說,這種轉(zhuǎn)變體現(xiàn)了專業(yè)認證對培養(yǎng)質(zhì)量的高度重視,但也確實是專業(yè)所面臨的最艱巨挑戰(zhàn)。

1.2教學(xué)過程的實證產(chǎn)生與保存

培養(yǎng)過程會產(chǎn)生大量寶貴數(shù)據(jù),如試卷、試卷分析、實驗報告、畢業(yè)論文等,這些是專業(yè)能否通過專業(yè)認證的重要實證。經(jīng)多年建設(shè),通常來說各學(xué)校各專業(yè)均在這些環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)保存方面建立了大量規(guī)章制度,如紙質(zhì)材料必須有足夠的保存年限等,因此相對來說保存培養(yǎng)過程中直接產(chǎn)生的相關(guān)數(shù)據(jù)易于達成。專業(yè)通常存在的問題是缺乏包括教學(xué)工作會議、教學(xué)研究成果、座談訪談等教學(xué)環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)。造成這些數(shù)據(jù)缺乏的原因是多重的,如某些教學(xué)環(huán)節(jié)尚未形成常態(tài)化工作機制,致使該環(huán)節(jié)未能有效執(zhí)行從而難以或無法產(chǎn)生數(shù)據(jù);缺乏明確的管理制度以規(guī)范該教學(xué)環(huán)節(jié)必須形成會議紀要并保存;教師或教務(wù)管理人員未形成良好工作習(xí)慣也會導(dǎo)致部分數(shù)據(jù)缺失。從某種意義上說,專業(yè)通過專業(yè)認證就是“自己主張,自己舉證”,因此實證數(shù)據(jù)的缺失使得專家難以評判某些教學(xué)環(huán)節(jié)的執(zhí)行與達成,為專業(yè)通過專業(yè)認證增加了相當?shù)碾y度。

2主要應(yīng)對思路及改進措施

針對前述挑戰(zhàn),本專業(yè)在2006年通過專業(yè)認證后,在課程體系、制度建設(shè)、機制渠道等多方面開展了大量建設(shè)工作。受篇幅所限,概述如下。

2.1課程體系建設(shè)

本專業(yè)人才培養(yǎng)定位于培養(yǎng)“科學(xué)型與工程型相結(jié)合的計算機專業(yè)高級人才”。為了達成這一培養(yǎng)目標,課程體系重視基礎(chǔ)理論學(xué)習(xí)和工程能力培養(yǎng),嚴抓畢業(yè)設(shè)計也是學(xué)院培養(yǎng)“高級人才”的重要措施之一。在基礎(chǔ)理論學(xué)習(xí)方面,本專業(yè)設(shè)置了包括192學(xué)時工科數(shù)學(xué)分析(2學(xué)期)、64學(xué)時高等代數(shù)、64學(xué)時概率統(tǒng)計和32學(xué)時數(shù)學(xué)建模在內(nèi)的數(shù)學(xué)類課程。此外,數(shù)理邏輯與集合論圖論也是本專業(yè)2門必修基礎(chǔ)理論課。在工程能力培養(yǎng)方面,包括選修課在內(nèi)的大部分課程設(shè)置有實驗及大作業(yè)要求。50%的專業(yè)必修課程配置了獨立的實驗課程。此外,相當數(shù)量的課程在實驗環(huán)節(jié)還要求必須采用團隊合作開發(fā)模式。為有效支撐培養(yǎng)方案定義的13條畢業(yè)要求,我們組織了大量的教學(xué)研討工作,將畢業(yè)要求全部分解至各門課程中。每門課程均承載了1~3條畢業(yè)要求。通過將畢業(yè)要求全部分解到各課程中,從而確保了畢業(yè)要求的全面落實,更重要的是進一步明確和界定了課程在整個培養(yǎng)體系中的定位及其教學(xué)要求,為教師規(guī)范化的開展教學(xué)工作奠定了基礎(chǔ)。畢業(yè)設(shè)計是培養(yǎng)學(xué)生綜合運用知識解決問題能力的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。除了鼓勵學(xué)生進入國內(nèi)高水平研究型企業(yè)開展畢業(yè)論文工作外,依托學(xué)院擁有的2個國家重點實驗室和5個省部級重點室,學(xué)院鼓勵學(xué)生不僅盡早進入實驗室學(xué)習(xí)如何從事科學(xué)研究與工程開發(fā)工作,并且將畢業(yè)設(shè)計與前期工作相結(jié)合。由于大部分畢業(yè)生在重點實驗室和高水平研究型企業(yè)從事畢業(yè)設(shè)計,因此總體上看畢業(yè)設(shè)計選題新穎并反映了計算機技術(shù)的新進展。學(xué)院對本科畢業(yè)設(shè)計有嚴格的要求,其畢業(yè)設(shè)計工作量大,每篇畢業(yè)論文均包含對一個相對完整系統(tǒng)的設(shè)計開發(fā)及實驗分析的論述。通過上述措施,很好地培養(yǎng)了學(xué)生的工程能力、設(shè)計能力及解決問題能力。為了提高教學(xué)效果,學(xué)院自主開發(fā)了如程序設(shè)計自動評測等多個自動化測試與監(jiān)控系統(tǒng)。此類系統(tǒng)不僅提高了學(xué)生學(xué)習(xí)效率,而且對學(xué)生學(xué)習(xí)過程實施有效監(jiān)控,確保了學(xué)習(xí)質(zhì)量。更為重要的是,學(xué)生學(xué)習(xí)效果階段性評價通過利用信息技術(shù)成為可能,從而使得部分課程初步具備了形成性評價特征。

2.2教學(xué)管理與運行機制

為提高決策水平和管理效率,學(xué)院采用“院管教學(xué)”管理模式,教學(xué)工作實施“統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一部署、統(tǒng)一實施”。院長主要負責本科教學(xué)戰(zhàn)略規(guī)劃組織制定、教師引進、政策配套以及各類資源配置。教學(xué)副院長負責落實戰(zhàn)略規(guī)劃,并具體組織各項教學(xué)工作有序有效展開。教學(xué)指導(dǎo)委員會負責培養(yǎng)方案制定、教學(xué)大綱修訂及各類教改項目評審,并設(shè)置了2名企業(yè)顧問,旨在將企業(yè)需求直接反饋到培養(yǎng)方案制定工作中。教學(xué)督導(dǎo)委員會定期對專業(yè)核心課程和畢業(yè)設(shè)計工作進行督查。為了配合教學(xué)研究工作,根據(jù)課程性質(zhì)不同,學(xué)院組建了由正教授負責的涵蓋計算機理論、程序設(shè)計、系統(tǒng)軟件、體系結(jié)構(gòu)等方向的8個課程群,并定期開展教學(xué)研究工作。為規(guī)范化和制度化教學(xué)工作,學(xué)院針對教師教學(xué)與發(fā)展、學(xué)生管理和教學(xué)運行制訂了3大類共計16個教學(xué)管理文件,管理文件制定力求簡明可行。圖1展示了學(xué)院教學(xué)體系的動態(tài)運行過程??梢钥闯?,教學(xué)體系運行由3個層次的迭代循環(huán)構(gòu)成,并緊密圍繞持續(xù)改進這一核心主題。第1層循環(huán)以課程持續(xù)改進為目標。每門課程均要求授課、命題及試卷分析必須嚴格以課程大綱為指引。由于學(xué)院教學(xué)質(zhì)量總體是有保障的,因此學(xué)院將教學(xué)督導(dǎo)、命題審查等重點部署在核心專業(yè)課程。督導(dǎo)組意見、學(xué)生評教、試卷分析等基礎(chǔ)性數(shù)據(jù)將直接反饋給任課教師,供其作為下一個輪次授課改進的參考依據(jù)。第2層循環(huán)以課程群持續(xù)改進為目標。在學(xué)院統(tǒng)一規(guī)劃與組織下,課程群每年都開展大量的教學(xué)研討工作,探討課程群知識體系更新與銜接、課程群大綱小幅調(diào)整、教學(xué)方法、實驗體系建設(shè)等內(nèi)容。第3層循環(huán)以培養(yǎng)方案持續(xù)改進為目標。除了例行的教學(xué)工作外,學(xué)院建立了較為完善的具有常態(tài)化運行特征的多個工作制度。學(xué)院自2004年起,每年召開一次全院教學(xué)工作會議以統(tǒng)一思想、部署工作及交流研討。教學(xué)指導(dǎo)委員會和督導(dǎo)委員會每年定期或不定期舉行相關(guān)的教學(xué)研討和總結(jié)。學(xué)院每年定期舉行畢業(yè)生座談和校友座談,以獲取學(xué)生在其不同階段對教學(xué)工作的反饋。各教學(xué)環(huán)節(jié)產(chǎn)生的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)為培養(yǎng)方案修訂工作提供了大量參考依據(jù)。培養(yǎng)方案每5年修訂一次,并隨后會開展一次較大規(guī)模的課程群大綱修訂工作。

2.3數(shù)據(jù)采集及保存

學(xué)院在逐步建立必要的反饋渠道后,制定了相應(yīng)的工作制度以確保數(shù)據(jù)能從反饋渠道及時獲取并有效匯聚。目前主要教學(xué)環(huán)節(jié)產(chǎn)生的數(shù)據(jù),如試卷分析、生產(chǎn)實結(jié)、畢業(yè)論文總結(jié)、會議紀要等,均能統(tǒng)一歸檔至教務(wù)秘書或教學(xué)副院長。此外,學(xué)院利用信息化手段,已經(jīng)全面實現(xiàn)了上述數(shù)據(jù)的數(shù)字化存儲。學(xué)院現(xiàn)階段正在自主開發(fā)面向?qū)W生培養(yǎng)全過程的數(shù)據(jù)平臺,以期集中存儲學(xué)生在4年培養(yǎng)過程中產(chǎn)生的包括各類作業(yè)、試卷及成績、各類報告、畢業(yè)論文以及課外活動相關(guān)的多媒體資料。我們相信今后通過該平臺多年運行所積累的大量基礎(chǔ)性數(shù)據(jù),將為發(fā)現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)規(guī)律、培養(yǎng)方案與課程體系修訂的科學(xué)決策及開展教學(xué)改革奠定極有價值的工作基礎(chǔ)。

3持續(xù)改進案例分析

本節(jié)以歷時6年進行的計算機系統(tǒng)課程群綜合改革為案例,介紹本專業(yè)自2006年專業(yè)認證后所開展的持續(xù)改進工作。

3.1背景與動機

本專業(yè)在2006年專業(yè)認證雖然獲得了6年有效期,但我們在認證工作過程中也在思考一些問題,其中核心問題是北航計算機專業(yè)培養(yǎng)的畢業(yè)生應(yīng)具有哪些核心能力。為此,學(xué)院組織了多層次的大規(guī)模研討,逐步形成了一個共識性結(jié)論,即“系統(tǒng)能力”應(yīng)是本專業(yè)培養(yǎng)目標的核心能力之一。系統(tǒng)能力要求畢業(yè)生首先以系統(tǒng)觀點思考問題,即掌握計算機系統(tǒng)的工作原理及其構(gòu)造方法,并理解計算機系統(tǒng)的軟硬件相互作用關(guān)系;其次具備工程能力解決問題,即用工程方法開發(fā)具有一定工程規(guī)模的符合工業(yè)標準的計算機系統(tǒng)。

3.2改革方案及歷程

圍繞“系統(tǒng)能力”培養(yǎng),2007年,學(xué)院組建了包括數(shù)字邏輯、計算機組成、操作系統(tǒng)、編譯技術(shù)4門核心基礎(chǔ)課組的計算機系統(tǒng)課程群,確立了本科生自主開發(fā)具有“一個CPU、一個操作系統(tǒng)、一個編譯器”的功能型計算機系統(tǒng)的教學(xué)目標。為達成這一教學(xué)目標,學(xué)院組建了院長和教學(xué)副院長直接參與的,包括體系結(jié)構(gòu)二級學(xué)科責任教授、4門課程理論教學(xué)教師及實驗指導(dǎo)教師等16人構(gòu)成的教學(xué)團隊。教學(xué)團隊圍繞專業(yè)課程中普遍存在的課程間知識體系孤立及冗余、理論教學(xué)與實驗教學(xué)分離等共性問題,并結(jié)合課程群實際教學(xué)需求,實施了課程群教學(xué)體系和實驗體系的一體化設(shè)計,教學(xué)團隊依托市級、校級及院級等多個重大教改工作,于2007年在教師指導(dǎo)下由若干優(yōu)秀學(xué)生組成的志愿者分隊首先完成了MIPS的處理器、操作系統(tǒng)及編譯器等開發(fā)工作,充分證明這一教學(xué)目標設(shè)定的合理性。其后,教學(xué)團隊總結(jié)并提出了“工業(yè)標準、工程規(guī)模、工程方法”的“三工”教學(xué)理念,自主開發(fā)了統(tǒng)一硬件實驗平臺,構(gòu)建了完整的課程體系和實驗體系,多門課程相繼開展了多輪次迭代的教學(xué)改革工作。在2012年秋季學(xué)期,學(xué)院以多年改革成果為基礎(chǔ),進一步將數(shù)字邏輯與計算機組成合并,不僅大幅度減少了學(xué)時數(shù),而且通過更有效的融合知識體系和實驗體系提升了教學(xué)效果。

3.3改革成效

2013年專家組在專業(yè)認證現(xiàn)場考查環(huán)節(jié)對課程群實踐成效確認后,認為課程群改革通過對課程內(nèi)容梳理整合、大作業(yè)銜接,有效提升了學(xué)生對課程內(nèi)容的理解和實踐動手能力的提高。融合數(shù)字邏輯知識的計算機組成在2012年秋季以一個自然班為對象進行首次改革實驗,取得了整班成建制的完成具有50多條指令規(guī)模的MIPS功能型處理器開發(fā)的改革成效。本項改革成果獲得2012年度北京市教學(xué)成果一等獎。

4結(jié)語

隨著我國于2013年順利加入《華盛頓協(xié)議》,相信專業(yè)認證必將在全國更大范圍內(nèi)以更快的速度發(fā)展。如何準確地認識專業(yè)認證,并在專業(yè)建設(shè)中貫徹專業(yè)認證的要求將是今后廣大專業(yè)必須面臨的挑戰(zhàn)。根據(jù)我們的經(jīng)驗,專業(yè)認證雖然對專業(yè)建設(shè)帶來了種種挑戰(zhàn),但也正是通過積極應(yīng)對這些挑戰(zhàn)從而推動了專業(yè)建設(shè)水平,提升了人才培養(yǎng)質(zhì)量。希望本文內(nèi)容能為其他專業(yè)建設(shè)提供一定參考價值。

作者:高小鵬 呂衛(wèi)鋒 馬殿富 張莉 單位:北京航空航天大學(xué)計算機學(xué)院