面向產(chǎn)出的實驗課課程目標(biāo)達成度定量評價方法研究
——以大氣污染控制工程實驗為例?

趙煥新 于三三 張學(xué)軍 李漫紅

（1. 沈陽化工大學(xué) 環(huán)境與安全工程學(xué)院，遼寧 沈陽 110142；2. 沈陽化工大學(xué) 教務(wù)處，遼寧 沈陽 110142）

工程教育專業(yè)認證不僅標(biāo)志著專業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和質(zhì)量保障體系的國際實質(zhì)等效，而且對于提升專業(yè)建設(shè)水平和專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量起到關(guān)鍵作用［1］。目前，專業(yè)是否建立了“面向產(chǎn)出的內(nèi)部評價機制并運行良好”已成為通過工程教育認證的“底線”要求和專業(yè)是否能夠真正持續(xù)改進的關(guān)鍵判定依據(jù)［2－3］。“產(chǎn)出”指的是學(xué)生在校學(xué)習(xí)期間在知識、素質(zhì)、能力方面的增量，所謂面向產(chǎn)出的評價即針對課程目標(biāo)達成度、畢業(yè)要求達成度和培養(yǎng)目標(biāo)達成度的評價。學(xué)生的學(xué)習(xí)成果是通過一門門課程積累起來的，人才培養(yǎng)的過程也是靠一門門課程逐步實現(xiàn)的，因此課程質(zhì)量評價是面向產(chǎn)出評價的基礎(chǔ)［4］189。

劉衛(wèi)東［5］認為質(zhì)量是在過程中形成的，并建立了基于目標(biāo)—過程結(jié)構(gòu)關(guān)系的課程質(zhì)量評價模型，該模型不僅包括課程目標(biāo)，而且還涵蓋了教學(xué)資源、教學(xué)計劃執(zhí)行、教學(xué)環(huán)境、質(zhì)量保障等共6個維度。李煜凱和朱泓［6］從教師素養(yǎng)、教學(xué)過程、課程資源、課程成效4 個維度搭建課程質(zhì)量評價指標(biāo)體系，提出科學(xué)性、可測性、獨立性、通用性4 項原則。課程質(zhì)量是課程目標(biāo)適應(yīng)度、教師教學(xué)投入度、教學(xué)資源保障度、學(xué)生學(xué)習(xí)滿意度和課程目標(biāo)達成度的綜合體現(xiàn)，但其核心是課程目標(biāo)達成度。課程目標(biāo)達成度評價方法包括定性、定量、直接、間接等方式［7－10］。自2020 年工程教育認證中心啟動工程認證持續(xù)改進與年度報備工作機制以來，大部分專業(yè)均已經(jīng)初步建立了基于課程目標(biāo)達成度評價的課程質(zhì)量評價方法。魏維等［4］188研究了基于面向產(chǎn)出的課程目標(biāo)達成度的評價機制，內(nèi)容包括教學(xué)大綱的制訂與審核、課程OBE 執(zhí)行情況審核、形成性評價的審核、試卷命題審核、達成度評價計算和持續(xù)改進一整套閉環(huán)過程。賈文友等［11］建立了課程目標(biāo)達成度定量、定性相結(jié)合的評價方法。定量評價的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)是圍繞課程目標(biāo)來命題的學(xué)生試卷考試成績，定性評價則依據(jù)學(xué)生學(xué)習(xí)效果調(diào)查和課程線上調(diào)查問卷。張曉青和王君［12］采用二次組合賦權(quán)方法建立了有效的課程目標(biāo)達成度定量評價方法，該方法有效解決了因課程目標(biāo)達成度評價方法不同而獲得的評價結(jié)果對后續(xù)畢業(yè)要求、培養(yǎng)目標(biāo)達成度評價造成偏差的問題。針對20 門理論課，二次組合后所得到的評價結(jié)果為一致性收斂，證明課程面向產(chǎn)出的評價結(jié)果是有效的。然而，目前對課程目標(biāo)達成度評價方法的研究多集中于理論課，實踐環(huán)節(jié)的研究較少。對于理論教學(xué)，根據(jù)課程目標(biāo)設(shè)置考核內(nèi)容后，可以根據(jù)學(xué)生對該課程目標(biāo)相關(guān)考核內(nèi)容得分值與該課程目標(biāo)所有相關(guān)考核內(nèi)容總分的比值來對該項課程目標(biāo)作出客觀的定量評價。但對于實驗教學(xué)，簡單套用上述方式作為某項課程目標(biāo)的評價依據(jù)是不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)模搽y以保證評價所使用的數(shù)據(jù)是有效的，導(dǎo)致評價的結(jié)果是否面向產(chǎn)出存在疑問。上述問題主要體現(xiàn)在以下幾個方面：第一，在教學(xué)大綱中支撐實驗課某一課程目標(biāo)達成的教學(xué)內(nèi)容往往是該課程中的某個或某幾個實驗項目，以每個實驗項目的考核結(jié)果去評價課程目標(biāo)的達成是模糊的。這是由于一個實驗項目從預(yù)習(xí)到操作再到最后形成實驗報告，不同的環(huán)節(jié)對學(xué)生有不同的能力培養(yǎng)要求，對應(yīng)支撐不同的課程目標(biāo)，因此以一個或幾個實驗項目的成績?nèi)ピu價某一課程目標(biāo)顯然不合理。第二，雖然很多專業(yè)細化了實驗成績的構(gòu)成，包括預(yù)習(xí)、操作、實驗報告等方面（為方便表達，以下簡稱“實驗成績小分”），但仍然無法用其中某一實驗成績小分來評價某一課程目標(biāo)，尤其是當(dāng)課程目標(biāo)個數(shù)多于小分的項數(shù)時，更加難以評價［13－16］。例如，實驗操作成績既能反映學(xué)生實驗設(shè)計、儀器設(shè)備操作，還能反映學(xué)生的團隊合作甚至是溝通交流能力，當(dāng)給出一個實驗操作的考核結(jié)果后，無法根據(jù)這一考核結(jié)果精確判斷學(xué)生在某一個具體能力方面的達成情況，即使學(xué)生實驗操作成績得到滿分的90%以上，也可能出現(xiàn)某一項能力目標(biāo)沒有達成的情況，并且這一情況因評價所使用的數(shù)據(jù)不合理而無法顯現(xiàn)出來，最終影響持續(xù)改進。第三，用上述實驗成績小分評價課程目標(biāo)時，沒有考慮不同實驗類型的影響因素。一門實驗課程應(yīng)當(dāng)包括驗證型、綜合型、設(shè)計型、創(chuàng)新型等多個實驗類型，而不同類型的實驗項目所屬的實驗成績小分在評價某一課程目標(biāo)時應(yīng)當(dāng)具有不同的權(quán)重。如，設(shè)計型實驗報告的考核結(jié)果對評價研究、分析等課程目標(biāo)的支撐強度應(yīng)當(dāng)高于驗證型實驗。上述這些因素共同導(dǎo)致了實驗課面向產(chǎn)出的課程目標(biāo)達成度定量評價的復(fù)雜性。然而，目前多數(shù)專業(yè)即使已經(jīng)通過了認證甚至通過了第二輪復(fù)評后，仍未建立面向產(chǎn)出的合理、有效的實驗課課程目標(biāo)定量評價方法。工程教育離不開數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、生物等自然科學(xué)基礎(chǔ)課程的支撐，而這些課程絕大部分需要配置相應(yīng)的實驗課。對于理科的實驗課教學(xué)而言，如何做好面向產(chǎn)出的課程目標(biāo)達成度定量評價對于支撐工科專業(yè)工程教育認證、新工科建設(shè)具有重要的意義。

大氣污染控制工程實驗是沈陽化工大學(xué)環(huán)境工程專業(yè)實驗類課程之一。課程涵蓋顆粒物、二氧化硫、氮氧化物和揮發(fā)性有機污染物控制四大部分實驗，實驗類型涉及驗證型、綜合型和設(shè)計型三類，實驗方式包括演示實驗和分組操作兩種。通過實驗課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠獨立或合作設(shè)計、操作、完成實驗并取得實驗結(jié)果，能夠有效記錄、分析和解釋相關(guān)實驗數(shù)據(jù)并獲得結(jié)論。通過實驗，進一步理解大氣污染控制工程理論課中涉及的控制方法與相關(guān)原理。實驗過程中，了解大氣污染控制在實驗或?qū)嶋H生產(chǎn)中可能存在的安全問題，理解環(huán)境工程專業(yè)的職責(zé)和責(zé)任。通過實驗教學(xué)，提高學(xué)生分析問題和創(chuàng)新性地解決復(fù)雜環(huán)境工程問題的能力。

基于大氣污染控制工程實驗課程的上述特點，本文從課程目標(biāo)確定、課程目標(biāo)落實、考核內(nèi)容及評分標(biāo)準(zhǔn)制定、實驗成績小分對課程目標(biāo)的精確支撐關(guān)系及權(quán)重賦值和課程目標(biāo)達成度定量計算方法5 個方面理清了課程目標(biāo)、實驗項目、實驗類型、實驗成績小分之間的關(guān)系，探索出了一套用于實驗課課程目標(biāo)達成度定量評價的方法。

一、課程目標(biāo)的確定

按照工程教育認證成果導(dǎo)向教育理念，課程目標(biāo)應(yīng)當(dāng)采用反向設(shè)計原則，依據(jù)課程在課程體系中對畢業(yè)要求指標(biāo)點的支撐情況而確定。畢業(yè)要求指標(biāo)點決定課程目標(biāo)，課程目標(biāo)能支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點的達成。大氣污染控制工程實驗課程共支撐5 個畢業(yè)要求指標(biāo)點，分別為：4.1 能夠基于環(huán)境工程基本原理與相關(guān)文獻，調(diào)研和分析復(fù)雜環(huán)境工程問題的解決方案；4.2 能夠根據(jù)特定的環(huán)境工程問題，選擇合理的研究方法，設(shè)計科學(xué)的實驗方案；4.3 能夠根據(jù)設(shè)計的實驗方案，組裝、構(gòu)建實驗系統(tǒng)，保障實驗的安全進行，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的正確采集；4.4 能夠?qū)λ@取實驗結(jié)果進行辨別、分析、解構(gòu)、關(guān)聯(lián)和解釋，得到合理的結(jié)論；9.2 能夠承擔(dān)并做好在團隊中的角色。為了使課程目標(biāo)能夠面向產(chǎn)出，并與畢業(yè)要求形成鮮明的支撐關(guān)系，在設(shè)計課程目標(biāo)時要求從“以教為中心”向“以學(xué)為中心”轉(zhuǎn)變。課程目標(biāo)實際是學(xué)生的“學(xué)習(xí)目標(biāo)”，相應(yīng)的“教學(xué)要求”與“教學(xué)方法”應(yīng)當(dāng)對應(yīng)“學(xué)習(xí)要求”與“學(xué)習(xí)方法”。為了使課程目標(biāo)、學(xué)習(xí)要求易于衡量和可評價，結(jié)合課程一致性的構(gòu)建理論［17］，大氣污染控制工程實驗課程對所有課程目標(biāo)和學(xué)習(xí)要求的描述均采用了布魯姆教育目標(biāo)分類系統(tǒng)中的行為動詞。課程確定了6 項課程目標(biāo)，課程目標(biāo)與畢業(yè)要求支撐的矩陣關(guān)系如表1 所示。

表1 課程目標(biāo)與畢業(yè)要求的對應(yīng)關(guān)系

此外，為了實現(xiàn)課程的立德樹人功能，課程確立了如下思政育人目標(biāo)：（1）在實驗過程中培養(yǎng)學(xué)生實事求是、踏實嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)和誠信本質(zhì)，勇于探索的研究態(tài)度和追求真理的求真精神。（2）培養(yǎng)學(xué)生在團隊合作中的敬業(yè)和奉獻精神。（3）強化學(xué)生節(jié)能、降耗、減排的環(huán)保意識，注重安全的責(zé)任意識和妥善處置實驗產(chǎn)生有毒、有害物質(zhì)的職業(yè)意識。課程思政育人的教學(xué)效果評價應(yīng)當(dāng)以定性評價、間接評價、遠期評價為主，故本文并不做詳細討論，但在確定課程目標(biāo)時，同步考慮確定課程的價值目標(biāo)是必要的。

二、課程目標(biāo)的落實

課程目標(biāo)確定后需要有明確的教學(xué)章節(jié)、教學(xué)過程支撐其達成，即將課程目標(biāo)落實進教學(xué)內(nèi)容。在實驗教學(xué)中，實驗類型通常分為驗證型、綜合型和設(shè)計型。驗證型實驗顯然對能力要求較低，主要作用在于加深學(xué)生對理論教學(xué)的理解。設(shè)計型實驗需要分析、比較、選擇合理的方案，甚至為了驗證某個結(jié)論還要設(shè)計出足夠的對照實驗，屬于高階能力層次。因此，不同類型的實驗在對應(yīng)支撐課程目標(biāo)時應(yīng)當(dāng)加以區(qū)分。大氣污染控制工程實驗各實驗項目內(nèi)容及其所屬的實驗類型和對課程目標(biāo)支撐情況如表2 所示。

表2 實驗項目與所屬實驗類型對課程目標(biāo)支撐情況

由表2 可知，從驗證型到綜合型再到設(shè)計型實驗項目，對應(yīng)支撐的課程目標(biāo)個數(shù)逐級遞增，這與實驗類型對學(xué)生能力要求逐級提高是一致的，在客觀上也是合理的。

三、考核內(nèi)容及評分標(biāo)準(zhǔn)制定

為了實現(xiàn)課程目標(biāo)達成的定量評價，需要為了使課程目標(biāo)能夠評價而設(shè)計考核，包括考核方式、考核內(nèi)容和評分標(biāo)準(zhǔn)。依據(jù)課程目標(biāo)，設(shè)立了預(yù)習(xí)、安全教育、操作和實驗報告四部分考核內(nèi)容。（1）預(yù)習(xí)（P）：能查閱相關(guān)資料并綜合分析實驗問題，實驗方案設(shè)計合理，了解相關(guān)實驗設(shè)備的操作要求。（2）安全教育（S）：知道實驗項目所使用的儀器和操作過程中可能存在的安全問題和應(yīng)急處置辦法。（3）操作（O）：具有獨立操作能力，同時又具有團隊協(xié)作精神，操作規(guī)范，能夠解決實驗過程中遇到的突發(fā)問題，實驗數(shù)據(jù)采集準(zhǔn)確。操作過程中能注意節(jié)省實驗試劑、耗材，妥善處置實驗產(chǎn)生的廢液、廢氣、廢渣，做到安全環(huán)保。（4）實驗報告（R）：實驗數(shù)據(jù)的分析、計算與關(guān)聯(lián)正確，圖表規(guī)范，數(shù)據(jù)處理方法正確，結(jié)論合理。

由于某個考核項目可能會同時用于評價多項課程目標(biāo)，無法簡單使用考核結(jié)果精確評價某一個具體的課程目標(biāo)，因此對支撐多個課程目標(biāo)的考核項要進行二次分解，形成若干個更為具體和有針對性的觀測點并分配對應(yīng)的權(quán)重賦值，如表3 所示。針對要評價的課程目標(biāo)，對各個觀測點進行詳細的評分設(shè)計與評價描述。例如預(yù)習(xí)成績共支撐3 項課程目標(biāo)，分別為課程目標(biāo)1、2、5，對應(yīng)的權(quán)重值為0.4、0.4、0.2，則將預(yù)習(xí)成績評分標(biāo)準(zhǔn)詳細劃分為P1、P2、P3 三個觀測點，分別為對課程目標(biāo)1、2、5 項的評價描述，為后續(xù)精確定量評價每個課程目標(biāo)的達成度提供了可行性（如表4～表7 所示）。

表3 實驗成績小分與課程目標(biāo)對應(yīng)關(guān)系及權(quán)重

（續(xù)表3）

表4 預(yù)習(xí)成績及各觀測點考核評分標(biāo)準(zhǔn)

表5 操作成績及各觀測點評價標(biāo)準(zhǔn)

（續(xù)表5）

表6 安全規(guī)范與準(zhǔn)時出勤評分標(biāo)準(zhǔn)

四、實驗成績小分對課程目標(biāo)的精確支撐關(guān)系及權(quán)重賦值

上述工作為課程目標(biāo)定量評價做出了準(zhǔn)備與鋪墊，但如前所述，不同實驗項目尤其是不同實驗類型的實驗成績小分考核結(jié)果用于評價某一課程目標(biāo)達成度時的貢獻是不一致的。因此，需要對課程目標(biāo)落實進每個實驗項目的各環(huán)節(jié)進行再次梳理。如表2 所示，7 個實驗項目均支撐課程目標(biāo)1，但不同實驗類型的支撐強度應(yīng)當(dāng)是不同的。課程目標(biāo)1 是對理論課內(nèi)容的深層次理解，并利用所學(xué)理論解釋實驗現(xiàn)象，顯然驗證型實驗更加側(cè)重支撐該項課程目標(biāo)，應(yīng)當(dāng)賦予更高的權(quán)重值。課程目標(biāo)3 為掌握反應(yīng)單元或系統(tǒng)的操作，也由7 個實驗項目支撐，但應(yīng)當(dāng)依據(jù)各個實驗步驟的復(fù)雜性和實驗裝置的自動化程度給予相應(yīng)的權(quán)重賦值。課程目標(biāo)6 是對團隊合作的考察，由5 個分組操作實驗支撐，可以根據(jù)實驗項目所需要的合作程度和實驗學(xué)時數(shù)給予權(quán)重賦值?；谶@些分析，為每個課程目標(biāo)所對應(yīng)的實驗項目賦予了合理的支撐權(quán)重值，如表8 所示。最后結(jié)合表3，將賦予權(quán)重值后的實驗項目中實驗成績小分與課程目標(biāo)對應(yīng)起來。以課程目標(biāo)1 為例，由預(yù)習(xí)成績40%（即P1 項觀測點）和實驗報告成績的20%（即R2 項觀測點）支撐，7 個實驗項目均支撐課程目標(biāo)1，則課程目標(biāo)1 的全部支撐項為7 個實驗的P1、R2 觀測點成績的集合。課程目標(biāo)2 由預(yù)習(xí)成績中的P3 觀測點支撐，有2 個設(shè)計型實驗支撐，則課程目標(biāo)2 的全部支撐項為實驗6 和實驗7 的P3 觀測點成績的集合，以此類推。

表7 實驗報告及各觀測點評分標(biāo)準(zhǔn)

表8 課程目標(biāo)評價支撐項與各實驗項目權(quán)重分配

（續(xù)表8）

五、課程目標(biāo)達成度定量計算方法

某項課程目標(biāo)對應(yīng)觀測點集合的學(xué)生實際得分乘以權(quán)重值，求和后再與該項理論分的比值即為該項課程目標(biāo)的達成度。以課程目標(biāo)3 為例，某同學(xué)涉及課程目標(biāo)3 的各個觀測點考核結(jié)果如表9 所示。所有支撐項的加權(quán)和16.1 與O2 和S項滿分17 分的比值即是課程目標(biāo)3 的達成度0.95。

表9 某學(xué)生涉及課程目標(biāo)3 的各個觀測點考核結(jié)果

值得注意的是，該方法在評價課程目標(biāo)達成度時并不是要用到每個實驗項目的全部實驗成績小分，有些觀測點的結(jié)果始終沒有用到，但這并不影響評價結(jié)果。專業(yè)認證是專業(yè)舉證、專家查證的過程，專業(yè)只需要說明證據(jù)是有效的、合理的即可，至于其他數(shù)據(jù)是否也可以作為支撐證據(jù)不必糾結(jié)。因此，課程目標(biāo)達成度的定量評價不一定要用上獲取到的全部考核結(jié)果，只把其中最直接有效的數(shù)據(jù)拿來使用即可。

六、結(jié)論

本文以沈陽化工大學(xué)環(huán)境工程專業(yè)的實驗課大氣污染控制工程實驗為例，詳細介紹了實驗課課程目標(biāo)定量評價的方法，理清了不同實驗類型、實驗項目、實驗成績小分與課程目標(biāo)之間的明確對應(yīng)關(guān)系，依據(jù)評價目標(biāo)而設(shè)置考核內(nèi)容，細化評分標(biāo)準(zhǔn)設(shè)立觀測點，合理賦予權(quán)重，制定了一套用于實驗課課程目標(biāo)定量評價的方法，完善了工程教育認證的課程質(zhì)量評價體系，豐富了評價方法，使評價精確地面向產(chǎn)出，能夠有效地指導(dǎo)任課教師和專業(yè)持續(xù)改進。