面向產出的實驗課課程目標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 張學軍 李漫紅

（1. 沈陽化工大學 環境與安全工程學院，遼寧 沈陽 110142；2. 沈陽化工大學 教務處，遼寧 沈陽 110142）

工程教育專業認證不僅標志著專業質量標準和質量保障體系的國際實質等效，而且對于提升專業建設水平和專業人才培養質量起到關鍵作用［1］。目前，專業是否建立了“面向產出的內部評價機制并運行良好”已成為通過工程教育認證的“底線”要求和專業是否能夠真正持續改進的關鍵判定依據［2－3］?！爱a出”指的是學生在校學習期間在知識、素質、能力方面的增量，所謂面向產出的評價即針對課程目標達成度、畢業要求達成度和培養目標達成度的評價。學生的學習成果是通過一門門課程積累起來的，人才培養的過程也是靠一門門課程逐步實現的，因此課程質量評價是面向產出評價的基礎［4］189。

劉衛東［5］認為質量是在過程中形成的，并建立了基于目標—過程結構關系的課程質量評價模型，該模型不僅包括課程目標，而且還涵蓋了教學資源、教學計劃執行、教學環境、質量保障等共6個維度。李煜凱和朱泓［6］從教師素養、教學過程、課程資源、課程成效4 個維度搭建課程質量評價指標體系，提出科學性、可測性、獨立性、通用性4 項原則。課程質量是課程目標適應度、教師教學投入度、教學資源保障度、學生學習滿意度和課程目標達成度的綜合體現，但其核心是課程目標達成度。課程目標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改進與年度報備工作機制以來，大部分專業均已經初步建立了基于課程目標達成度評價的課程質量評價方法。魏維等［4］188研究了基于面向產出的課程目標達成度的評價機制，內容包括教學大綱的制訂與審核、課程OBE 執行情況審核、形成性評價的審核、試卷命題審核、達成度評價計算和持續改進一整套閉環過程。賈文友等［11］建立了課程目標達成度定量、定性相結合的評價方法。定量評價的數據基礎是圍繞課程目標來命題的學生試卷考試成績，定性評價則依據學生學習效果調查和課程線上調查問卷。張曉青和王君［12］采用二次組合賦權方法建立了有效的課程目標達成度定量評價方法，該方法有效解決了因課程目標達成度評價方法不同而獲得的評價結果對后續畢業要求、培養目標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果為一致性收斂，證明課程面向產出的評價結果是有效的。然而，目前對課程目標達成度評價方法的研究多集中于理論課，實踐環節的研究較少。對于理論教學，根據課程目標設置考核內容后，可以根據學生對該課程目標相關考核內容得分值與該課程目標所有相關考核內容總分的比值來對該項課程目標作出客觀的定量評價。但對于實驗教學，簡單套用上述方式作為某項課程目標的評價依據是不嚴謹的，也難以保證評價所使用的數據是有效的，導致評價的結果是否面向產出存在疑問。上述問題主要體現在以下幾個方面：第一，在教學大綱中支撐實驗課某一課程目標達成的教學內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果去評價課程目標的達成是模糊的。這是由于一個實驗項目從預習到操作再到最后形成實驗報告，不同的環節對學生有不同的能力培養要求，對應支撐不同的課程目標，因此以一個或幾個實驗項目的成績去評價某一課程目標顯然不合理。第二，雖然很多專業細化了實驗成績的構成，包括預習、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，尤其是當課程目標個數多于小分的項數時，更加難以評價［13－16］。例如，實驗操作成績既能反映學生實驗設計、儀器設備操作，還能反映學生的團隊合作甚至是溝通交流能力，當給出一個實驗操作的考核結果后，無法根據這一考核結果精確判斷學生在某一個具體能力方面的達成情況，即使學生實驗操作成績得到滿分的90%以上，也可能出現某一項能力目標沒有達成的情況，并且這一情況因評價所使用的數據不合理而無法顯現出來，最終影響持續改進。第三，用上述實驗成績小分評價課程目標時，沒有考慮不同實驗類型的影響因素。一門實驗課程應當包括驗證型、綜合型、設計型、創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時應當具有不同的權重。如，設計型實驗報告的考核結果對評價研究、分析等課程目標的支撐強度應當高于驗證型實驗。上述這些因素共同導致了實驗課面向產出的課程目標達成度定量評價的復雜性。然而，目前多數專業即使已經通過了認證甚至通過了第二輪復評后，仍未建立面向產出的合理、有效的實驗課課程目標定量評價方法。工程教育離不開數學、物理、化學、生物等自然科學基礎課程的支撐，而這些課程絕大部分需要配置相應的實驗課。對于理科的實驗課教學而言，如何做好面向產出的課程目標達成度定量評價對于支撐工科專業工程教育認證、新工科建設具有重要的意義。

大氣污染控制工程實驗是沈陽化工大學環境工程專業實驗類課程之一。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。通過實驗課程的學習，學生能夠獨立或合作設計、操作、完成實驗并取得實驗結果，能夠有效記錄、分析和解釋相關實驗數據并獲得結論。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原理。實驗過程中，了解大氣污染控制在實驗或實際生產中可能存在的安全問題，理解環境工程專業的職責和責任。通過實驗教學，提高學生分析問題和創新性地解決復雜環境工程問題的能力。

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

一、課程目標的確定

按照工程教育認證成果導向教育理念，課程目標應當采用反向設計原則，依據課程在課程體系中對畢業要求指標點的支撐情況而確定。畢業要求指標點決定課程目標，課程目標能支撐畢業要求指標點的達成。大氣污染控制工程實驗課程共支撐5 個畢業要求指標點，分別為：4.1 能夠基于環境工程基本原理與相關文獻，調研和分析復雜環境工程問題的解決方案；4.2 能夠根據特定的環境工程問題，選擇合理的研究方法，設計科學的實驗方案；4.3 能夠根據設計的實驗方案，組裝、構建實驗系統，保障實驗的安全進行，實現數據的正確采集；4.4 能夠對所獲取實驗結果進行辨別、分析、解構、關聯和解釋，得到合理的結論；9.2 能夠承擔并做好在團隊中的角色。為了使課程目標能夠面向產出，并與畢業要求形成鮮明的支撐關系，在設計課程目標時要求從“以教為中心”向“以學為中心”轉變。課程目標實際是學生的“學習目標”，相應的“教學要求”與“教學方法”應當對應“學習要求”與“學習方法”。為了使課程目標、學習要求易于衡量和可評價，結合課程一致性的構建理論［17］，大氣污染控制工程實驗課程對所有課程目標和學習要求的描述均采用了布魯姆教育目標分類系統中的行為動詞。課程確定了6 項課程目標，課程目標與畢業要求支撐的矩陣關系如表1 所示。

表1 課程目標與畢業要求的對應關系

此外，為了實現課程的立德樹人功能，課程確立了如下思政育人目標：（1）在實驗過程中培養學生實事求是、踏實嚴謹的工作作風和誠信本質，勇于探索的研究態度和追求真理的求真精神。（2）培養學生在團隊合作中的敬業和奉獻精神。（3）強化學生節能、降耗、減排的環保意識，注重安全的責任意識和妥善處置實驗產生有毒、有害物質的職業意識。課程思政育人的教學效果評價應當以定性評價、間接評價、遠期評價為主，故本文并不做詳細討論，但在確定課程目標時，同步考慮確定課程的價值目標是必要的。

二、課程目標的落實

課程目標確定后需要有明確的教學章節、教學過程支撐其達成，即將課程目標落實進教學內容。在實驗教學中，實驗類型通常分為驗證型、綜合型和設計型。驗證型實驗顯然對能力要求較低，主要作用在于加深學生對理論教學的理解。設計型實驗需要分析、比較、選擇合理的方案，甚至為了驗證某個結論還要設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支撐課程目標時應當加以區分。大氣污染控制工程實驗各實驗項目內容及其所屬的實驗類型和對課程目標支撐情況如表2 所示。

表2 實驗項目與所屬實驗類型對課程目標支撐情況

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

三、考核內容及評分標準制定

為了實現課程目標達成的定量評價，需要為了使課程目標能夠評價而設計考核，包括考核方式、考核內容和評分標準。依據課程目標，設立了預習、安全教育、操作和實驗報告四部分考核內容。（1）預習（P）：能查閱相關資料并綜合分析實驗問題，實驗方案設計合理，了解相關實驗設備的操作要求。（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，同時又具有團隊協作精神，操作規范，能夠解決實驗過程中遇到的突發問題，實驗數據采集準確。操作過程中能注意節省實驗試劑、耗材，妥善處置實驗產生的廢液、廢氣、廢渣，做到安全環保。（4）實驗報告（R）：實驗數據的分析、計算與關聯正確，圖表規范，數據處理方法正確，結論合理。

由于某個考核項目可能會同時用于評價多項課程目標，無法簡單使用考核結果精確評價某一個具體的課程目標，因此對支撐多個課程目標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的權重賦值，如表3 所示。針對要評價的課程目標，對各個觀測點進行詳細的評分設計與評價描述。例如預習成績共支撐3 項課程目標，分別為課程目標1、2、5，對應的權重值為0.4、0.4、0.2，則將預習成績評分標準詳細劃分為P1、P2、P3 三個觀測點，分別為對課程目標1、2、5 項的評價描述，為后續精確定量評價每個課程目標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對應關系及權重

（續表3）

表4 預習成績及各觀測點考核評分標準

表5 操作成績及各觀測點評價標準

（續表5）

表6 安全規范與準時出勤評分標準

四、實驗成績小分對課程目標的精確支撐關系及權重賦值

上述工作為課程目標定量評價做出了準備與鋪墊，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果用于評價某一課程目標達成度時的貢獻是不一致的。因此，需要對課程目標落實進每個實驗項目的各環節進行再次梳理。如表2 所示，7 個實驗項目均支撐課程目標1，但不同實驗類型的支撐強度應當是不同的。課程目標1 是對理論課內容的深層次理解，并利用所學理論解釋實驗現象，顯然驗證型實驗更加側重支撐該項課程目標，應當賦予更高的權重值。課程目標3 為掌握反應單元或系統的操作，也由7 個實驗項目支撐，但應當依據各個實驗步驟的復雜性和實驗裝置的自動化程度給予相應的權重賦值。課程目標6 是對團隊合作的考察，由5 個分組操作實驗支撐，可以根據實驗項目所需要的合作程度和實驗學時數給予權重賦值?；谶@些分析，為每個課程目標所對應的實驗項目賦予了合理的支撐權重值，如表8 所示。最后結合表3，將賦予權重值后的實驗項目中實驗成績小分與課程目標對應起來。以課程目標1 為例，由預習成績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1，則課程目標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2 由預習成績中的P3 觀測點支撐，有2 個設計型實驗支撐，則課程目標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準

表8 課程目標評價支撐項與各實驗項目權重分配

（續表8）

五、課程目標達成度定量計算方法

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

表9 某學生涉及課程目標3 的各個觀測點考核結果

值得注意的是，該方法在評價課程目標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，有些觀測點的結果始終沒有用到，但這并不影響評價結果。專業認證是專業舉證、專家查證的過程，專業只需要說明證據是有效的、合理的即可，至于其他數據是否也可以作為支撐證據不必糾結。因此，課程目標達成度的定量評價不一定要用上獲取到的全部考核結果，只把其中最直接有效的數據拿來使用即可。

六、結論

本文以沈陽化工大學環境工程專業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之間的明確對應關系，依據評價目標而設置考核內容，細化評分標準設立觀測點，合理賦予權重，制定了一套用于實驗課課程目標定量評價的方法，完善了工程教育認證的課程質量評價體系，豐富了評價方法，使評價精確地面向產出，能夠有效地指導任課教師和專業持續改進。