加拿大工程教育认证改革初探——以渥太华大学工学院为例

秦琦，米立伟，宋梦，李玉南，曹凤仪，何方

（中原工学院 材料与化工学院，河南 郑州）

一 加拿大工程教育认证介绍

加拿大工程师协会负责对加拿大工程类本科课程项目进行认证。从已通过认证的工程类本科专业毕业、获得学位的毕业生，则能够满足加拿大工程监管机构颁发工程师许可证所需的学术要求[1]。

工程类本科专业项目通过认证对其学生和监管机构都有多方面的益处[2]。

1. 定期的工程项目认证促进了教育的持续改进。

2. 认证确保了工程项目达到了高水平的工程师许可证要求。

3. 通过认证的本科专业，其工学学位获得在全国范围内工程监管机构的认可，同时也被国际合作伙伴所接纳。

工程认证不涉及专业排名。所有通过认证的工程类本科项目均符合高水平工程师执照的教育要求。

加拿大工程师协会，经认证委员会认证本科专业工程项目[3]。目前在加拿大地区有44个高等教育机构的279个本科专业获得认证。其中渥太华大学有6个本科专业获得认证，分别是：化工、机械、土木、计算机、软件工程、电气工程。因此，在渥太华大学工学院，实施各项质量保障措施，包括在本科生工程认证和研究生阶段的周期性评价项目，其目的是有效推动学院与认证机构的合作，并通过工程认证项目、支撑体系和广泛的社会参与，来鼓励教学领域的创新和超越。

加拿大工程认证包括自评报告和实地考察[4]。经加拿大工程师协会的工程机构成员鉴定通过认证的工程类本科专业，他们的毕业生在加拿大申请专业工程师执照的起始阶段就直接获得学术资格。另外，工程认证过程主要强调学生的质量，学术和支持人员，课程和教育设施几方面[5]。

获得的加拿大工程认证有效期最长为六年的循环周期，评价主要基于毕业要求和等效时长教学单元的课程内容。

（一）质量保障输入——教学单元（Accreditation Unites，AU）

教学单元（AU），即学时，定义为能够获得学分的一个小时的基本教学活动以及辅助的数小时学生和教师之间实际交流沟通活动，或者设定相应的转换系数，例如：

1小时讲授（对应50分钟教学活动）= 1AU

1小时实验或者辅导活动 = 0.5AU

这个定义适用于大多数讲授、实验课或者辅导课。其他不足50分钟的课程按相应比例计算[1]。质量保障中评价时间的设置取决于全部课程所需的教学单元（AU），实际授课时间不包括期末考试时间。

（二）质量保障输出——毕业要求（Graduate Attribute，GA）

毕业要求：高等教育机构必须证明其毕业生达到下 面的毕业要求。在毕业时毕业生要能够证明其具备毕业属性，达成毕业要求，毕业生能够认识到自己还需要在已具备的工程教育基础上继续努力。具体12条毕业要求如下。

（1）工程知识

（2）问题分析

（3）调查研究

（4）设计

（5）使用工程工具

（6）个人与团队

（7）沟通技能

（8）职业化

（9）社会及环境影响

（10）道德与公正

（11）经济及项目管理

（12）终身学习

（三）毕业要求分解说明

对于12条毕业要求，需要进一步细化分解。首先设计毕业要求持续改进的概念框架，即课程矩阵。再对于每一条毕业要求进行指标点分解，并且在整个课程矩阵中，要将每一门课程都能够对应于12条毕业要求，并指出每一门课的支撑强度，即课程权重。

这里以毕业要求4为例，举例说明分解方案。见 表1。

表1 毕业要求4

毕业要求4-设计：能够设计解决复杂开放式工程问题的解决方案，以及能够设计满足特定需求的系统、组分或者工艺，并适当考虑健康、安全风险，符合恰当的标准，以及综合考虑经济、环境、文化和社会要求。

二 工程认证毕业要求跟踪过程

（一）设计毕业要求的持续改进过程

对于毕业要求的实施，需要进行教学过程管理，并且对毕业要求能够不断持续改进。这就要求对于教学各环节实现跟踪记录，保留数据资料。对此，渥太华大学针对毕业要求的持续改进过程设计了跟踪系统，该系统的概念框架见图1所示。

图1 渥太华大学GA持续改进概念框架图

目标控制：尽管受外力的影响，控制目标能够使毕业生达成情况在一个客观水平上维持不变。其中核心元素为：

◆ GA评价协议：数据资源、样本频率、样本大小。

◆ 样本数据对照过程：频率、参与者、分析过程。

◆ 课程评价过程：频率、参与者、分析过程。

（二）Vena系统介绍

渥太华大学毕业要求跟踪系统的支持平台采用的是Vena系统。Vena平台主要进行数据收集（软件工具/人力资源/外部服务）以及数据分析（软件工具/人力资源/外部服务）。

Vena系统平台包含三部分模块组成：学院模块、项目模块、课程模块，见图2。

图2 Vena平台结构示意图

针对Vena系统三模块的具体使用流程如下。

（1）启动学院模块：首先设置毕业要求列表，再分配至软件检查，建立学院内部和外部待追踪课程的列表，向每一门课程搜集学生数据，最后分配执行任务给待跟踪课程的指导老师。在学院层面上关键模板和报告有以下要求。

◆ 毕业要求模块

◆ 课程列表模块

◆ 学院GA报告

◆ 项目GA报告

（2）启动项目模块：使用者为副主管。首先设置每个GA指标点，接下来设置课程及格标准、确定及格线的门槛值。分配课程至跟踪的特定指标点，然后完成三级课程矩阵。计划项目的课程权重，选择待跟踪的课程，通知这些跟踪课程的指导老师。产生报告为课程矩阵和基于毕业要求的学生学习成果（Learning Outcomes，LO）。在项目层面上关键模板和报告有以下要求。

◆ 指标点对应毕业要求矩阵模块

◆ 课程指标点矩阵模块

◆ 指标点对应指标点矩阵模板

◆ 项目GA报告

◆ 课程总结报告

◆ 学生总结报告

（3）启动课程模块：使用者是任课教师。首先确定学习成果表现形式，再将学习成果对应指标点，确定评价方法，设置任务分解和关联LO，最后输入学生成绩。产生报告为基于课程的学生表现。在课程层面上关键模板和报告有以下要求。

◆ LO对应指标点矩阵模块

◆ LO对应评价方法矩阵模块

◆ 成绩模块

◆ 课程总结报告

三 工程教育教学方法改革实践

（一）面向早期预警系统的微测试应用

渥太华大学课堂教学中经常采用计算机、手机应用软件辅助教学，完成课堂点名、课堂提问、课堂讨论等环节[2]。比如使用互联网工具：Socarative，可以贯穿整个课程讲授，通过使用简单的概念问题，评估学生的课堂参与度和对知识理解力。

Socrative允许教师通过简短的、概念性的问题来同步评估学生对知识点的理解和掌握情况。“课程反馈”问题允许学生自我反省并反馈给任课教师。例如，设置反馈信息选项：我学到很多知识，我充分理解材料，部分内容很迷惑、我什么也没学到……

Socrative使用方法：首先打开网址：www.socrative. com。选择学生登陆窗口，输入教室号码，然后学生就可以使用手机或电脑，回答教师设置的问题。

针对微测试应用效果，渥太华大学工学院进行了早期预警系统（Early Warning System，EWS）的教学研究。将使用Socrative的课程与传统课程进行学生成绩对比，发现使用Socrative手段具有有效的学习预警作用。使用不同教学手段的课程分为三类，课程A、课程B和课 程C。

● 课程A—— 一年级所有工程专业学生的计算机工程通识课。采用传统点名方法，签署考勤表，跟踪学生出勤情况。

● 课程B—— 一年级化学工程课程，法语授课。使用分发手填一分钟概念性测验，考察学生出勤。

● 课程C—— 一年级化学工程课程，法语授课。通过Socrative在线完成一分钟概念性测验，考察学生出勤。

EWS试点研究结果发现[6]：

■ 出勤率和不及格之间可能存在关联。

■ 考虑到整个学期范围的相关性最强，可能最早在学期的前两到三周就能发现一些有风险的 学生。

■ 学生参与以授课为基础的活动，例如短测验，似乎比简单的出勤跟踪更能预测不及格风险。

（二）针对评估组使用的量评表开发

量评表是以一套用于学生报告打分的评分标准或评估工具。量评表的作用是针对成绩构成部分难以直接进行量化衡量的较复杂作业，提供客观一致的评分标准。该量评表主要应用于以下方面。

✧ 团队设计报告

✧ 实验室报告

✧ 作业和考试中的复杂工程问题

在化学工程专业中，量评表用来评估与主要设计项目相关的小组作业。同时量评表也存在一些问题，具体包括以下内容。

➢ 评估个人对团队工作的贡献是很困难的。

➢ 在主要设计项目中，不同的团队承担的挑战程度可能无法用量评表来计算。

➢ 单独的评估不能区分个人对团队工作的贡献。

➢ 个别学生成绩可以集中。

提出解决问题的方案，采用三级修正系数[7]：

第一级：标准分数（Eg）

第二级：难度系数（Dg）

第三级：个人贡献（Ci）

最终学生个人成绩总计为：Ii=Eg·Dg·Ci。采用三级修正系数能够更加客观反映个人学习结果。

（三）工程领域混合式学习的实践

混合式学习指的是使用各种异步数字平台，结合面对面和分布式交付学习内容。如：

■ 网站

■ 论坛

■ 维基

■ 博客

混合式学习的主要优点：

√ 具有更大的教学灵活性，例如在上课时间和上课地点的灵活性。

√ 原则上能够减轻大学课堂基础设施的压力。 混合式学习的潜在缺点：

√ 花费在课程管理的时间会大量增加。

√ 可能需要开发额外的课程内容（视频，阅读材料等）。

以课程CHG4343《计算机辅助设计在化学工程中应用》为例。该课程主要介绍计算机编程在化工过程模拟分析中的应用。通过练习的例子和作业，学生可以使用高级编程语言开发程序，获得建模和计算模拟技能。作为课程的一部分，学生需要设计、开发和测试他们各自基于计算机的化工领域常见的一个或多个单元操作的过程模拟器。

针对混合式学习的教学效果，工学院进行了关于学生学习主动积极性的教学研究，包括：

1. 混合式教学——传统教学对照方式。

2. 研究混合学习模式相对于标准的授课风格在学生表现的优点/缺点。

3. 通过自学提高学生的终身学习能力。

4. 培养学生自我评估和自我进步的能力。

研究结果表明[8]，采用混合式教学的整体期末考试平均成绩与常规教学的成绩持平；期末考试的成绩分布情况有所改进，混合式学习学生成绩更为理想，尤其相对于低分的部分（F和E）人数明显减少，说明采用混合式学习，学生学习主动性有所提高，差生数量减少；可见，混合式教学的教学效果值得我们进一步探索研究。

四 结语

本论文着重介绍了加拿大渥太华大学工学院执行的工程教育认证教学模式，通过对其毕业要求跟踪过程以及Vena平台系统的分析，了解渥太华大学工程认证课程、教学管理运行方式方法，认识其进行教学质量保障的手段和措施。并且总结了基于工程教育理念的教学方法改革，包括使用微测试早期预警系统、量评表和混合式学习，这些改革措施有助于提高学生的学习兴趣，锻炼学生的自学能力，获得好的学习产出。因此通过此次对加拿大渥太华大学的深度教学访问，为我国高等教 育工程认证改革带来了更多的实践经验和教学启示，对我国今后开展工程教育认证工作打下良好基础。