ABET認證對實驗教學改革的啟示

徐菊美, 許 琨, 雷 明, 樂清華, 吳 炎

(1. 華東理工大學 化學工程系, 上海 200237； 2. 華東理工大學 工程設計研究院, 上海 200237；3. 華東理工大學 實驗室與裝備處,上海 200237)

ABET認證對實驗教學改革的啟示

徐菊美1, 許 琨2, 雷 明1, 樂清華1, 吳 炎3

(1. 華東理工大學 化學工程系, 上海 200237； 2. 華東理工大學 工程設計研究院, 上海 200237；3. 華東理工大學 實驗室與裝備處,上海 200237)

通過對ABET工程教育認證標準的分析,從3個方面闡述了當前實驗教學改革的重點:以學生為中心,加強實驗室安全教育；以培養(yǎng)成果為導向,突出創(chuàng)新能力培養(yǎng)；注重對學生成果的支撐與評價,建立有效的持續(xù)改進機制。華東理工大學化學工程與工藝專業(yè)是國內首個通過ABET認證并獲得最長有效期的工程專業(yè),其實踐經驗可為工程類專業(yè)開展國際化認證或工程教育國際化改革提供借鑒。

ABET認證； 安全教育； 學習成果； 創(chuàng)新能力； 持續(xù)改進

2013年6月,中國成為《華盛頓協議》(Washington Accord) 預備成員,這對我國工程教育發(fā)展具有里程碑意義,一方面表示我國工程教育的水平獲得國際社會的認可,另一方面,協議規(guī)定,在成為預備會員后的2年時間,我國應加快認證工作的改進力度和速度,建立與國際認證“實質等效性”的認證體系。因此,按照國際認證的標準推動工程專業(yè)建設已成為當前工程教育改革的核心目標與緊迫任務[1-3]。

1 《華盛頓協議》與ABET認證

《華盛頓協議》是世界上最具影響力的國際本科工程學位互認協議,其目標是通過雙邊或多邊認可工程教育資格,促進工程學位互認和工程技術人員的國際流動。該協議提出的工程專業(yè)教育標準和工程師職業(yè)能力標準,是國際工程界對工科畢業(yè)生和工程師職業(yè)能力的權威要求。目前已有20個成員國加入《華盛頓協議》,包括美國、英國、加拿大、澳大利亞、日本等15個正式成員,以及印度、中國等5個預備成員[4-5]。

美國工程與技術認證委員會(Accreditation Board for Engineering and Technology,ABET)成立于1932年,是專門從事工程、技術、計算機科學、應用科學四大領域的工程與技術教育認證的民間機構,是美國高教界和工程界廣泛認可和支持的全國唯一的工程教育專業(yè)鑒定機構,也是華盛頓協議的6個發(fā)起工程組織之一。ABET推行工程2000準則 (Engineering Criteria 2000,EC2000),以人才培養(yǎng)效果為導向,注重教學過程的自我完善和持續(xù)改進；ABET提出以11項能力界定工程專業(yè)教學成果,即學生的學習效果,該標準得到國際高教界及工程界的廣泛認可,目前全球已有超過600個大學、3 400個項目參加過它的認證,ABET認證具有權威性和公正性[6]。

2 ABET認證與傳統教學理念的比較

ABET認證有一套比較完整的理論體系與實施模式:在理念上,以學生為中心,以培養(yǎng)結果為導向；在目標上強調與產業(yè)社會相結合；在行動上強調持續(xù)改進；在過程中注重對目標達成的支撐；在認證和評價上實行第三方機制。這種模式所代表的國際工程教育與我國傳統教育相比,有3個明顯轉變[7]:

(1) 從教師中心向學生中心轉變。傳統教育以學科資源為基礎,以教師為中心,教學活動以教什么、怎么教、教得怎樣為重點；ABET認證要求把學生作為學校或專業(yè)的首要服務對象,從課程安排、資源配置、學生服務諸多方面的重點都是滿足所有學生的需要。

(2) 從重視教育投入轉變?yōu)橹匾暯逃a出。傳統教育關注教學資源的投入,如教學經費、實驗設施、高水平師資比例等,以此評估教學效果；ABET認證關注教育產出,即學生的培養(yǎng)成果,結合了教師教學效果和學生學習效果的雙向評估。

(3) 從質量監(jiān)控轉變?yōu)槌掷m(xù)改進。傳統的教學質量管理是對教學環(huán)節(jié)進行質量監(jiān)控,包括監(jiān)督、調控,但缺乏改進功能；ABET認證要求建立一種有效的持續(xù)改進機制,使培養(yǎng)目標適應經濟社會發(fā)展需要。

ABET認證代表了當前國際工程教育評價的通用范式,在推進工程教育改革時,應將其成熟的理念、方法融入現有的教育中,改革傳統教育理念下與此不相應的做法。本文結合我校化學工程與工藝專業(yè)在ABET認證過程中的相關實踐經驗,深入分析與討論實驗教學改革的重點。

3 基于ABET認證的實驗教學改革

3.1 以人為本,加強實驗室安全教育

實驗室安全工作是ABET專家考察教學設施時的關注點。ABET認證強調以人為本,高度重視實驗室安全建設與管理,注重學生安全責任意識的培養(yǎng),體現了對生命安全的高度重視及人文關懷。首先,高校實驗室應加強安全設施建設,以化學化工實驗室為例,安全設施建設應兼顧用房安全、設備儀器安全、用電用氣安全、化學品使用安全、廢棄物安全處置等,同時還應考慮個人防護、應急措施。規(guī)范的安全設施可以成為防范風險的物質屏障。其次,高校實驗室應加強安全教育,提高學生的安全意識、安全技能,學生將良好的安全素養(yǎng)帶到工程活動中,必將造福社會[8-10]。

3.1.1 樹立風險防范意識

所謂“風險防范”,指針對實驗活動可能發(fā)生的危害及后果,采取有效的防范措施和控制手段,防止危害發(fā)生。化學化工實驗室存在較多的安全風險,如危險品使用、高溫高壓設備使用、廢液收集處理等過程均存在危險因素,某些突發(fā)事故將造成人員、財產的嚴重損失,因此,學生應樹立風險防范意識。一方面,風險防范思想應貫穿于實驗室設計建造、實驗裝置的開發(fā)設計、實驗室日常管理中,用環(huán)境引導學生樹立風險防范意識；另一方面,風險防范思想應體現在學生安全教育中。針對學生的操作培訓應包括以下內容:對實驗項目的風險評估、實驗過程的危險性分析、實驗過程失控的預防措施以及應急處理方法等。

3.1.2 開展多種形式的安全知識與技能培訓

充分利用現代化多媒體技術,開展形式多樣的安全知識與技能培訓。安全培訓內容應全面豐富、實用有效,對于各類有安全培訓需要的學生總能找到適用的內容；同時形式多樣,有電子課件、模擬動畫、真實視頻等,有培訓需要的學生通過網絡可以隨時接受安全培訓。我校、清華大學、浙江大學等高校在實驗室安全教育方面已經做了積極探索,圖1是我校化工專業(yè)實驗室建立的由集中培訓、安全知識自學、現場培訓組成的三級安全培訓流程。

圖1 化工專業(yè)實驗室安全培訓流程

3.1.3 建立實驗室準入制度

建立實驗室準入制度,即要求新的教師、學生在進入實驗室及使用實驗裝置前,必須經過嚴格的多級培訓過程,掌握必要的安全知識、設備操作技能、應急處理方法,達到考核要求后方可進行實驗活動。一方面,學生的安全教育應納入實驗教學大綱,在教學計劃中有一定的必修學時用于安全教育。國內部分高校已經在研究生中開設了“實驗室安全學”課,有條件的學校可以在本科生中開設此類課程。另一方面,通過考核檢驗學生是否具備足夠的安全知識和技能,要求考核優(yōu)秀的學生才能開展實驗活動。國外高校普遍采用網絡考核。網絡考核具有高效、靈活、便于資源共享的特點,值得推廣。建立實驗室準入制度,將促進安全教育質量和效果提高,促進實驗室安全教育體系完善。

3.2 以培養(yǎng)成果為導向,強化創(chuàng)新能力培養(yǎng)

ABET認證堅持以培養(yǎng)成果為導向的先進教育理念,并將其貫穿于工程教育認證標準的始終,這種認證模式取得了良好效果。據調查統計,從1994年到2004年的10年間,通過EC2000標準體系認證的工程專業(yè)畢業(yè)生，工程類職業(yè)能力和素質水平都有所上升,用人單位對畢業(yè)生能力的評價有明顯提升[6]。樹立成果導向的教育理念,提升工程教育質量,是當前工程教育改革的正確方向,也是實驗教學改革的行動指南。

3.2.1 以培養(yǎng)成果為導向,梳理教學目標

ABET認證標準3提出,以11項能力作為工程類專業(yè)學生的畢業(yè)要求,這些能力主要通過課程教學來實現,每一項能力都需要明確的課程來支撐,或者說,每門課程都要對能力培養(yǎng)有貢獻?；贏BET認證要求,高校應結合自身的專業(yè)特色,如培養(yǎng)目標、教學資源、學生素質等特點來建立課程體系與能力結構的映射關系,明確課程教學目標[4]。教學目標應包含兩方面信息:

(1) 課程教學或實驗,訓練、培養(yǎng)學生哪些能力；

(2) 對這些能力培養(yǎng)的貢獻度如何,若滿分為5,貢獻度可以為1～5之間的某一值。表1中列舉了我?！盎瘜W工程與工藝專業(yè)實驗”課程的教學目標:學生能夠應用科學方法與現代化工程工具,以團隊合作的方式完成實驗項目的方案設計、組織實施、數據分析與解讀,體現良好的工程素養(yǎng)。教學目標是組織教學方案、制定教學計劃的前提。

表1 “化學工程與工藝專業(yè)實驗”課程教學目標

表1(續(xù))

3.2.2 推進研究性教學,培養(yǎng)創(chuàng)新能力

ABET認證標準2提出:“專業(yè)應有適應經濟社會發(fā)展需要的培養(yǎng)目標。”由于未來工程問題的不確定性和復雜性,工程問題會超出已有的知識和經驗范疇,這就意味著工程人員需要創(chuàng)造性地建立新的理論和方法去開拓新的領域。ABET要求畢業(yè)生應具備的11項能力正體現了創(chuàng)新型工程實踐人才的特征,如 “設計出滿足實際要求的系統、組成或過程的能力”、“在多學科小組中發(fā)揮作用的能力”、“識別、表達并解決工程問題的能力”。因此,實驗教學應符合人才培養(yǎng)要求,通過教學內容、教學方法、教學手段的改革,加強學生創(chuàng)造性思維能力、設計能力、綜合分析能力、策劃與組織能力的培養(yǎng)[11]。

第一,依托教學與科研互動,將技術先進、工程特色鮮明的科研項目及時引入實驗教學,豐富實驗內涵,為開展研究性實驗教學奠定基礎。引進科研項目,可提高專業(yè)實驗技術的前瞻性、綜合性。我校化工專業(yè)實驗項目的科研轉化率達到80%,部分項目源于國家或中石化重點攻關項目,部分項目源于國家科技進步獎的獲獎項目,更多的則源于企業(yè)的實際工程項目。這些技術鮮活、應用性強的實驗項目極大地激發(fā)了學生學習的積極性。引進科研項目,有利于學生開展跨學科協作、交流。很多工程技術問題來源于與化工相關的環(huán)境、材料、生物、新能源等領域,將這些交叉學科項目引入到實驗教學中,不僅可以開拓學生的視野,還可以啟發(fā)學生尋找創(chuàng)新的基點。引進科研項目,還可以開設集流體輸送、換熱、反應、產品分離為一體的大型流程實驗,突出化工實驗項目的流程化、連續(xù)化和準工業(yè)化,在實驗教學中融入工藝開發(fā)、工程放大、系統優(yōu)化、環(huán)保節(jié)能等工程思想。

第二、積極推進“自主性、研究性、合作式”的教學模式,激發(fā)學生潛能。積極鼓勵學生自主實踐,有利于啟發(fā)學生的創(chuàng)新勇氣,教師在授課方式上,應改變傳統的滿堂灌、注入式的教學方法,以啟發(fā)、互動、討論的方式為學生提供有針對性的指導,讓學生在自主實踐中摸索和增長才干。積極推進研究性教學,強調內涵,可開設“一題多解”的研究性實驗和“多參數優(yōu)化”的設計性實驗,讓學生自行選擇技術路線,自行設計實驗方案、選用實驗裝置、完成實驗任務。若受實驗室硬件設施限制,無法對學生全面開展研究性教學,可以讓學生獨立完成方案設計部分,通過教師評價或學生互評的方式擇優(yōu)選用。對實驗任務重的命題,則組織學生多組協同攻關,合作完成實驗任務。

第三、更新實驗手段,推動技術創(chuàng)新,促進能力培養(yǎng)。實驗裝置的設計、制作和控制水平直接反應了實驗的技術水平,化工實驗項目往往具有明確的工程背景或科研背景,建設具有計算機在線控制和檢測系統的先進實驗裝備有利于讓學生感受現代科技與化工生產的密切關系,有利于學生掌握各種應用技術和現代工程工具,提高學生解決具體問題的能力。

3.3 開展學生成果評價,建立有效的持續(xù)改進機制

持續(xù)質量改進是評估一個專業(yè)能否培養(yǎng)社會發(fā)展需要的工程技術人才的重要因素,在工程教育認證中具有核心地位[7-12]。ABET要求建立一種有效的持續(xù)改進機制,從而能夠持續(xù)地改進培養(yǎng)目標,保障其始終與社會發(fā)展需求相符合；能夠持續(xù)地改進畢業(yè)要求,保障其始終與培養(yǎng)目標相符合；能夠持續(xù)地改進教學活動,保障其始終與畢業(yè)要求相符合。在實驗教學中探索并實施持續(xù)質量改進,應注意3個方面。

3.3.1 從質量監(jiān)控向持續(xù)改進轉變

傳統的教學質量管理,停留在質量監(jiān)控階段,如監(jiān)督實驗設施建設、實驗室運行、實驗教學計劃執(zhí)行情況等,但缺乏對學生學習成果的深入分析評價,缺乏改進功能。ABET要求高校建立自身有效的質量保障體系,一個完善功能的質量管理體系應該具備“閉合環(huán)路”特征。針對實驗教學環(huán)節(jié),應定期、廣泛收集反映學生學習成果的信息,如實驗報告、測試成績、調查問卷等,通過分析評價發(fā)現問題、反饋建議、制定并落實教學改進策略,再次通過收集→評價→反饋→落實→發(fā)現問題實現閉路循環(huán),達到持續(xù)改進的目的。

3.3.2 合理設計達成度評價標準

持續(xù)改進的目的是促進學生成果的達成,評價實驗教學是否達到預期目標就是評價學生成果達成度,該評價結果是制定持續(xù)改進策略的前提與基礎。針對每一項學生能力,專業(yè)教師應制定相應的達成度評價標準,確保其合理、公正。表2中列舉了我校“化學工程與工藝專業(yè)實驗”課程針對學生“設計并實施實驗,以及分析和解讀數據能力”制定的達成度評價表。首先將該項能力分解成幾個能力指示元素,這些能力指示元素在實驗環(huán)節(jié)中應該可觀察、可測量,在學生實驗報告中可顯示；其次,根據學生表現制定評價依據,既可以是直接依據,如實驗預習、實驗操作、實驗報告,也可以是間接依據,如學生自評、互評、畢業(yè)論文環(huán)節(jié)中教師針對學生實驗能力的評價等,由于直接評價依據能準確、及時地反映教學活動效果,應當作為主要依據；最后,設定達成度目標,該目標可以是一個具體數值,如合格率、優(yōu)秀率或平均分,該目標值應與專業(yè)培養(yǎng)目標、教學資源、學生素質等特征相符,當評價結果低于目標值時應反饋信息,制定教學改進策略。

表2 “化學工程與工藝專業(yè)實驗”課程學生成果評價表

3.3.3 制定并落實教學改進策略

當學生成果達成度低于目標值時,應該尋找根本原因,比如學生本身能力不夠,還是學習成果要求太高,或者教師能力不夠等,制定教學改進策略,比如降低學習成果要求、提高教學水平、改善支持條件等。例如,針對學生“識別、表達并解決工程問題的能力”,評價結果未達到目標值,“化學工程與工藝專業(yè)實驗”課程組織教師開發(fā)了一套實驗教學課件,重點介紹各實驗項目的工程背景、應用價值、技術難點以及工程數據處理方法,突出工程思維能力的培養(yǎng)。教學改進策略應包含學習成果要求、師資力量、支持條件以及教學過程等因素。制定與落實教學改進策略是實現“持續(xù)改進”的關鍵環(huán)節(jié),應注意:

(1) 確保教學改進策略的方向正確,首先應確保教學評價結果的有效性及客觀、合理,評價樣本應有代表性,例如30%學生的實驗報告可以作為評價樣本；

(2) 可采取多層次、多種類的評估方式檢查教學改進策略的落實情況；

(3) 確保教學改進策略落實到每個學生；

(4) 有詳細的文件記載教學改進策略的制定及落實情況,確保持續(xù)質量改進的一致性。

4 結束語

開展ABET工程教育認證,遵循其嚴謹的認證標準,吸收其先進的理念和文化,是推動高校建立自身有效的質量保障體系、提升工程教育質量的重要舉措。ABET認證在美國等一些國家實施過程中取得了良好效果,已證明是當前高等工程教育改革的正確方向。作為國內首個通過ABET認證并獲得最長有效期的工程專業(yè),希望我們的建設經驗為兄弟院校提供參考。

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Enlightenment of ABET accreditationon for experimental teaching reform

Xu Jumei1, Xu Kun2, Lei Ming1, Le Qinghua1, Wu Yan3

(1. Department of Chemical Engineering,East China University of Science and Technology, Shanghai 200237,China; 2. Chemical Engineering Design Institute,East China University of Science and Technology,Shanghai 200237,China; 3. Office of Laboratory and Equipment Management,East China University of Science and Technology,Shanghai 200237,China)

According to the authors’ deep understanding on ABET Accreditation Standards of Engineering Education, this paper elaborates on the principal focus of current experimental teaching reform the following from three aspects: to strength laboratory safety training with students as the core; to promote innovation ability training oriented by learning outcomes; and to emphasize on supporting and assessment on students’ learning outcomes to establish efficient continuous improvement system.The major of Chemical Engineering and Technology in East China University of Science and Technology was successfully qualified for ABET Accreditation with an up-to-date longest duration.Therefore,the practical experience could be further adapted to international accreditations of related engineering majors or engineering education reform.

ABET accreditation; safety training; learning outcomes; innovation ability; continuous improvement

2015- 01- 02 修改日期：2015- 01- 22

上海市高校實驗技術隊伍建設計劃(2013)；華東理工大學本科教育教學改革項目(2013014)

徐菊美(1978 —),女,江蘇啟東,碩士,實驗師,化工專業(yè)實驗中心副主任,主要從事實驗教學與實驗室管理.

E-mail：xujumei@ecust.edu.cn

G642.0

A

1002-4956(2015)7- 0193- 04