摘要:为了深化工程教育改革，推进新工科的专业建设与发展，文章针对电子科学与技术专业建设的新要求作了一些有益的探索与研究，确立了电子科学与技术专业建设的总体思路，明确了专业建设以成果为导向的教育理念。提出了数理统计为基础的教学过程监控模型，对教学过程的质量评价信息进行统计控制，研究了教学质量评价体系的PDCA循环模型，作为持续改进的管理工具。使教学过程的质量评价有严格的理论和数学基础，保证了专业工程教育持续稳定发展。
关键词:专业建设;教学质量;PDCA模型;统计控制
一、序言
从教育部本科专业指导目录的课程设置来看，工科专业普遍开设了电子信息相关课程，以电子科学与技术专业为优势特色专业的高等院校的毕业生受到用人单位认可度较高。与发达国家相比，如美国和日本的高校电子科学与技术专业的本科毕业生较容易找到工作，所从事的工作和电子科学与技术专业相关，而且能够获得较好的待遇，社会对电子科学与技术专业毕业生的认可度较高［2－4］。然而，国内的电子科学与技术专业毕业生就业相关度不高，存在用人单位满意度较低等问题，这些问题反映了学生的电子科学与技术工程应用能力与社会需求存在差距，人才培养模式存在不足。在新工科背景下探索培养模式，提高电子科学与技术教学效果，培养电子专业学生的工程实践能力、创新研究能力，提高毕业学生解决电子信息领域内复杂工程问题的能力，这是亟待解决的问题。2016年我国成为《华盛顿协议》第18个正式成员。作为国际上最具影响力的工程教育学位互认协议，其宗旨是通过多边认可工程教育认证结果，实现工程教育学位互认，促进工程技术人员国际流动。在提升各国工程教育质量方面，工程教育专业认证发挥了重要作用，目前也是提高工程专业教育质量的重要方法和途径［2］72－77，我们可以借鉴发达国家高等工程教育发展的经验和工程教育专业认证制度，促使电子科学与技术专业工程教育持续改进。因此，教育部评估中心适时引导高校工科专业重视工程教育专业认证工作。各高校积极申请工程认证，使得工程教育专业认证在国内受到普遍的认可，其核心理念是“以学生为中心、成果导向、持续改进”，引领了工程教育追求卓越的正确方向，为工科专业发展建设指明了方向。在新工科大背景下，我们针对电子科学与技术专业建设的新要求做了一些有益的探索与研究，包括培养目标建设、毕业要求建设、课程体系建设、师资队伍建设、支持条件建设、持续改进等，并研究了教学质量评价体系的管理监控和数学基础理论。
二、工程认证的理念
首先，我们要熟悉工程认证的理念和体系，认证标准的核心思想“以产出导向为原则”“以全体学生为中心”和“以质量持续改进为根本目的”。工程教育认证体系的通用标准共7个部分，其中的结构和逻辑关系如图1所示。工程教育认证体系以学生为中心，以培养目标与毕业要求为导向，依据建设课程体系的平台、发挥师资队伍与支持条件的作用，以此来支撑培养目标与毕业要求的达成。通过实施内外部评价反馈的持续改进体系，保障教学过程质量的持续稳步提升，体系7个部分的结构紧密，支撑的逻辑关系清晰，构成了完整的工程认证体系。
三、电子科学与技术专业建设
为了深化工程教育改革，推进新工科的专业建设与发展，经过充分调研论证和广泛征求相关社会企事业单位的建议，确立了电子科学与技术专业建设的总体思路，明确了专业建设成果导向教育(OutcomebasedEducation)理念。首先，以培养目标与毕业要求为导向，进行了教学全过程设计。其次，确定了正向实施统计教学过程控制。最后，在重要教学过程监控设置质量检测点，形成了计划、实施、控制、处理的持续改进，保证了工程教育质量闭环螺旋上升、持续稳定发展。电子科学与技术专业建设包括培养目标建设、毕业要求建设、课程体系建设、师资队伍建设、支持条件建设、持续改进等方面。
(一)培养目标建设
明确公开的专业培养目标是专业建设的首要任务，培养目标是人才培养的总纲领，是构建专业知识结构、形成课程体系和开展教学活动的重要依据，是学生在毕业后5年左右能够达到的职业和专业成就的总体描述，包括专业领域、职业特征、职业能力、职业成就。科学评估国内外社会经济与科技发展需求，结合华北水利水电大学水利水电特色和优势的办学定位，依据教育规律制定了专业培养目标。华北水利水电大学电子科学与技术专业培养符合社会经济建设和科技发展需要，具备良好的人文社会科学素养，具有社会责任感和工程职业道德;具有国际视野、终身学习、团队合作与沟通等可持续发展潜能及素质;具有扎实的数学和自然科学基础，掌握物理电子、微电子、光电子、电力电子、电路与系统等方面的专业知识;具有学习能力、实践能力、创新能力和创业能力，能够在水利电力和电子工业相关领域从事电子器件、电力电子技术、电路与系统等方面的技术研发、工程设计、生产制造及管理工作的高素质应用型专业技术人才。毕业后经过5年左右实际工作的锻炼，预期获得工程师资格或者具备相当水平的工作能力。
(二)毕业要求建设
传统的教学理念认为主体是教师，主要考察教师教得怎么样，教学水平高低，关注重点是学生对知识的掌握，毕业要求简单定义为知识传授。然而，在新工科大背景下，首先要明确学生、教师、教学管理者三者权利和责任，工程专业教育质量认证关注学生学习的效果，工程认证的毕业要求重点是学生能力的培养，毕业要求12条多处提到了能力，尤其突出聚焦电子科学与技术领域内“复杂工程问题”，培养学生设计开发解决复杂工程问题解决能力。我们对12条毕业要求逐条分解，构建了对电子科学与技术专业培养目标的支撑关系。在制定了专业培养目标的框架以后，为了确保培养目标的达成，依据电子科学与技术专业的培养目标、工程教育的专业标准要求和补充标准要求，综合考虑覆盖通用标准的基础，确定了12条毕业要求的详细指标点，包括用于分析和解决电子科学与技术领域的复杂工程问题的工程知识、分析问题能力设计开发解决方案、研究能力、工程素养与社会、环境和可持续发展、职业规范、个人与团队、沟通交流能力、项目组织管理能力、终身学习能力。
(三)课程体系建设
高等教育培养的学生必须符合社会经济建设和科技发展需要，中国经济发展面临经济转型、方式转变、结构调整的繁重任务，新技术、新产品、新业态和新模式蓬勃兴起。工程教育与产业发展紧密联系、相互支撑，新产业的发展要靠工程教育提供人才支撑，特别是应对未来新技术和新产业国际竞争的挑战，必须主动布局工程科技人才培养，提升工程教育支撑服务产业发展的能力。在广泛收集了教育部本科专业指导目录、企业行业专家、用人单位、毕业生、专业教师对课程设置、课程体系、课程内容的意见和建议等信息的基础上，结合本专业特色，对专业课程体系进行了系统设计。课程体系建设包括公共基础课程、工程基础课程、专业基础课程、专业课程、集中实践教学环节等，根据毕业要求逐项分解指标点，对照每一个指标点落实相关课程教学环节。从而，通过课程、实践等环节的落实来达到对毕业要求的支撑。每一门课程的设置都应该支撑毕业要求、培养目标的达成，依据对毕业要求的支撑程度赋予了相关度权重。在课程和实践环节中制定课程目标，通过教学过程的统计考核评价，得到了相关教学环节对毕业要求的达到度，进而支撑培养目标的达成。建立了完整的课程达成度的评价体系，依据工程认证的要求，对课程目标、内容、教学活动、考核方式、合理性评价进行重新设计，这些要求在新的课程教学大纲都得到明确的体现。在进行课程体系建设的过程中，教师必须明确课程目标、毕业要求、培养目标三者之间的深层次关系，学生学习成果的最终实现要落实到具体的课程。在培养过程中，课程教学理念应从传统的以教师为中心转向以学生为中心、掌握知识导向转向培养能力导向。叶圣陶说过:学习是学生的事情，无论老师讲得多好，不调动学生学习的积极性，不让他们自学，不培养自学能力，是无论如何学不好的。对教学模式方法和课时设置进行改革，不再是期末一考定成绩，转换到考查学生的整个学习过程，包括平时考勤、课程论文、课堂讨论、创新实验等内容，使学生乐学、想学、会学，从而实现全面提高教学质量，培养学生设计开发解决复杂工程问题能力，最终达到培养学生学习能力、实践能力、创新创业能力的目的。
(四)师资队伍建设
工程教育认证要求专业知识深厚、有一定行业背景和实践工作经验较丰富、专业技术应用能力较强的高素质教师队伍。我们专业十分重视师资队伍建设，制订师资队伍建设总体规划，有计划地培养青年师资，一方面直接引进具有博士学位的优秀青年教师，另一方面创造条件鼓励现有青年教师到国外或国内重点高校相关专业进修学习，进一步提高教授、副教授的教师比例，努力提高中青年教师高级职称所占比例，逐步使具有高级职称教师的年龄结构、专业结构合理化。采取各种措施，拓展人才引进渠道，取得了良好效果。积极引进高层次、高技能专业人才，优化教师队伍结构，充实教师队伍力量;切实加强师德建设，形成良好的师德师风，提高教师队伍胜任力;大力推进青年教师培养培训工作，提升教师队伍教学水平，为提高教学质量奠定了坚实的人才基础。
(五)支持条件建设
工程教育认证的支持条件建设包括教室、实验室、实习实训基地等资源，以及教学过程中为学生提供工程实践的平台、计算机、网络以及图书资料资源，这些资源能够满足学生的学习以及教师的日常教学和科研，还要求总量应能满足教学的教学经费。随着专业教学改革研究和实践的深入，教育界普遍认识到工程实践能力的培养是工科学生工程素养的重点，支持条件建设是关键。经过对教学模式不断探索和改革，更新教育理念、强化队伍建设、整合教学内容、优化资源配置，建立开放式创新实验教学模式等，已取得初步成效。根据电子科学与技术专业培养目标和要求，按照基本原理验证、基础应用训练、综合工程实践、创新应用设计四个层次来规划和改善实验条件。目前，专业拥有电工电子实验室、电子系统仿真实验室、电磁场与微波技术实验室、光电技术实验室、电子材料实验室、电子工艺实训实验室、单片机实验室、数字信号处理实验室、电子技术实训基地等多个专业实验室。仪器设备数量和功能均满足教学需要，实验室有良好的管理、维护和更新制度，创新实验室开放使得学生能够方便地使用，提高了实验室设备的使用率。在实验教学的建设和改革中，始终坚持以培养学生设计开发解决复杂工程问题能力为目标，根据电子科学专业培养目标的特点，建立了产学研相结合的综合开发性实验室。通过改进教学方法和模式，培养学生的创新能力，从而使学生的工程实践能力和创新意识得到明显提高。
四、持续改进与统计教学过程监控
我们应用顶层设计方法完成了电子科学与技术专业建设，包括培养目标建设、毕业要求建设、课程体系建设、师资队伍建设、支持条件建设，这样的体系设计实施过程是否有效，必须同步建立教学过程质量监控机制，坚持完善持续改进，确保学生毕业要求的达成，从而实现公开明确的专业培养目标。
(一)持续改进
在这里，持续改进有三层意思:(1)校内教学质量监控。对各个主要教学环节一定要有明确的质量要求，通过教学实践环节、过程监控和质量评价促进毕业要求的达成，定期进行课程体系设置和教学质量的评价。(2)校外评价机制。建立毕业生跟踪反馈机制以及高等教育系统以外有关各方面参与的社会评价机制，对培养目标是否达成进行定期评价。(3)将学校内外的质量监控评价信息用于指导新一轮的教学改革，并按照制度文件要求保存必要的数据资料作为证据，足够证明将评价结果应用于专业的持续改进。我们系统设计了质量评价监控体系，对教学全过程进行监控，定期统计监控过程的情况，依据设计的处理流程做出教学质量评价，可以达到科学合理决策，将学校内外的质量监控决策信息指导新一轮的电子科学与技术专业建设。在此，我们利用了管理科学的PDCA循环模型，PDCA循环也称戴明环，该循环由计划(Plan)、实施(Do)、检查(Check)、处理(Action)四个阶段形成了螺旋上升式的循环，每次循环一个周期，质量评价就会螺旋上升，教学质量得到逐步提升［5－8］持续改进模型。PDCA循环作用于课程教学、课程体系、毕业要求、培养目标、培养方案的制订等教学管理全过程。
(二)统计教学过程监控
在教学过程监控中，需要解决下面的问题:谁来检查、检查什么、怎样检查、什么时间检查、在哪里检查等。如何结合本专业特点科学合理设置质量监控点和阈值?采用什么数学模型评价持续改进的有效性?这些关键点成为最重要的问题。这方面的研究论文很少涉及评价模型和数学基础，我们提出了以数理统计为基础的教学过程监控模型，可以设置相应的阈值，作为确定教学过程的统计控制界限，提供一个前期报警系统，依据这些阈值和模型判断过程控制有效。依据评价模型设计的预警处理流程，能够及时有效监控教学过程的情况，达到科学合理决策的目的。还可以引入大数据等专家系统分析等先进的管理理论，支撑教育管理者的科学决策。统计学理论基础的相关知识在数理统计的数学书中可以查到。质量评价可以采用抽检方法，不用全数检验，使教学过程稳定。有效的抽样监控可以实现预警目的，教学过程的异常趋势预测有助于教学管理和教师查找主要问题产生的原因，作为局部问题对策或管理阶层持续改进的参考依据。教学质量改善后的评估以及教学过程能力提高都作为持续改进前后比较的评价指标。怎样利用统计的方法来监控教学过程的实际状态，确定教学过程受控制的状态下，工具可以选择直方图和雷达图，依据数据分布确定合理的阈值和改进项目等。由图3可以看出指标点的弱项，图4可以看出指标点的实际达成度未达到目标值的项目。
五、结束语
未来新技术发展和新产业国际竞争带来新挑战，新产业的发展要靠工程教育提供人才支撑，“新工科”适时提出主动布局工程科技人才培养，提升工程教育支撑服务产业发展的能力。为了深化工程教育改革，推进“新工科”的专业建设与发展，我们经过充分调研论证，针对电子科学与技术专业建设的新要求作了一些有益的探索与研究，广泛征求社会企事业单位的建议，确立了电子科学与技术专业建设的总体思路，明确了专业建设以成果为导向的教育理念。我们提出了数理统计为基础的教学过程监控模型，研究了教学质量评价体系的PDCA循环模型，作为持续改进的管理工具。另外，我们还要对工程教育和与新工科相适应的课程教学改革继续进行探索。致谢:感谢东南大学王志功教授、西安交通大学张安学教授、许继集团姚致清教授级高工等专家对新的培养方案提出了宝贵意见。
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作者:朱安福 张风蕊 吕灵灵 单位:华北水利水电大学
