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專業建立面向產出的評估機制，並基於評估結果實施持續改進，是工程教育專業認證的基本要求。在這一評估機制中，畢業要求達成情況評估是檢驗人才培養成效的核心，而課程目標達成情況評估則是畢業要求達成情況評估的基礎。因而，工程教育的關鍵在於其基礎實施階段，即專業教師根據“面向產出”的教學大綱實施的課程教學活動。
工程教育專業認證要求課程應有能夠有效支撐相應畢業要求的課程目標。課程目標指明了學生學習課程之後應達到的能力水平，專業教師實施的課程教學活動應保證課程目標的達成。那麼，專業教師應該如何實施教學活動來達成課程目標，進而保證課程目標達成情況評估的有效性和可信度？這是專業在申請工程教育專業認證過程中需要解決的一個關鍵問題。
針對這一問題，工程教育認證標準（2022年7月15日發布）指出，應“對學生在整個學習過程中的表現進行跟蹤與評估，並通過形成性評價保證學生畢業時達到畢業要求”。基於此項要求，考察專業核心課程是否通過形成性評價來促進學生畢業要求的達成，從而保證其課程目標達成情況定量評估真實可信，已經成為當前工程教育專業認證的重要觀測點。
在國際一流高校的教與學組織中，形成性評價已成為常態。近年來，國內高校的形成性評價教學研究與實踐逐漸開展，有中國特色的形成性評價方式方法正在形成。解放軍理工大學（現解放軍陸軍工程大學）是國內較早開展相關工作的高校。該校“電工學”課程成績中，實驗、小論文撰寫、課前5min快速測試、平時成績（含平時作業、課堂表現和課堂隨測）、電工電子設計競賽特長展示、期中考試、期末考試依次佔比15%、15%、10%、15%、5%、10%、30%。上述形成性考核形式涵蓋了學生學習過程的主要方面，隨後文獻所表述的具體形式也基本都在這一範疇之內。
更有意義的是，有文獻不僅已經基於形成性評價來改進教學，指出“導教”、“促學”，而且注意到實行形成性評價必然帶來教師工作量的增加從而影響其可持續性，指出“必須推動網絡化考核，實現考核管理和信息分析的自動化”。這是實踐感受，也是有前瞻性的。
近幾年，學習通、雨課堂、智慧樹等線上教學平台的出現與持續改進，可以在一定程度上減少教師工作量，在客觀上推動了形成性評價的普及。一項2022年的調查結果表明，75%的教師支持使用形成性評價。在這種形勢下，對形成性評價進行理論與教學實踐研究，從而為其常態應用提供借鑒和引導，具有明確的現實意義。
近年來，作者在本科電氣工程及其自動化專業“電力電子技術”課程教學中嘗試實施形成性評價，及時發現學生學習問題，予以有針對性的矯正，並對教學活動進行持續改進。下面介紹這些嘗試的具體內容。
1 形成性評價與課程目標的對應關係
形成性評價是課程教學活動的一部分，其設計與實施過程應與課程目標相匹配，並有效支撐相關畢業要求的達成。在討論形成性評價措施之前，首先應明確課程的學習目標、課程學習目標對專業畢業要求的支撐關係，以及形成性評價與課程學習目標之間的對應關係。“電力電子技術”課程目標如下。
- 課程目標1：掌握各種基本電力電子變流電路的工作原理、設計分析方法和控制機理，能夠綜合運用所學知識來分析電力電子電路與裝置設計中的複雜工程問題。
- 課程目標2：能夠綜合應用數學、電路和電力電子技術等基礎知識，對電力電子技術領域工程問題進行識別和表達。
- 課程目標3：掌握電力電子電路的基本結構，能夠根據具體的技術要求，辨別電力電子電路中的關鍵環節，設計電力電子電路中的主要參數，並對電路工作過程進行分析與評價，獲得有效結論。
- 課程目標4：掌握基本電力電子電路及裝置的實驗技能及調試方法。能夠對基本電力電子電路進行實驗研究，綜合運用所學知識來分析實驗中出現的問題，並對電路輸入輸出特性及性能進行分析與評價。
- 課程目標5：理解電力電子技術作為一項節能環保技術對實現環境保護與可持續發展理念的重要作用。
- 課程目標6：掌握並踐行社會主義核心價值觀，能夠應用辯證唯物主義等馬克思主義立場觀點方法分析電力電子技術問題，促進精益求精的大國工匠精神養成。
上述課程目標與專業畢業要求之間的對應關係見表1。
表1 課程目標與畢業要求的對應關係
本文所述形成性評價包含課前預習、課後回顧、章節學習筆記、大作業、課程實驗、課程報告六個環節，形成性評價各個環節的考核成績之和為課程平時成績，再加上期末考試成績，構成課程考核成績。
圖1給出了六個形成性評價環節和期末考試與課程目標、畢業要求之間的對應關係，圖中連線表示對應關係，線上數字為權重值。其中，課程實驗的得分值經分解後，分別支撐課程目標4和課程目標6。圖1同時還反映了課程目標與畢業要求之間的支撐關係，表明了“電力電子技術”課程對相關畢業要求的支撐情況。將多門課程對同一畢業要求的支撐情況進行匯總，可以評估該畢業要求的達成情況。
圖1
圖1中非1權重值的具體取值，取決於相關考核環節的具體設計。以期末考試為例，試題的難易程度、覆蓋面大小，試題是以知識型題目為主，還是以能力型題目為主，甚至試卷套數、是否教考分離，都可能是在確定其權重值時需要考慮的因素，以保證課程目標達成情況評估的有效性。
2 形成性評價的具體措施
圖2給出了六個形成性評價環節和期末考試成績在課程考核成績中的佔比情況。
圖2
應注意的是，圖2所示分值及佔比情況與圖1給出的權重值是不同的，分屬兩個不同的體系。圖1所示支撐關係，用來進行課程目標達成情況的定量評估，其目的是為教師持續改進課程教學活動提供基礎和依據，權值反映了具體的評價環節與課程目標之間的匹配關係。圖2所示分值用來決定課程考核成績。學
生關注自己的課程成績，而不關心課程目標達成情況，因而課程成績成為教師用來引導學生學習的主要手段之一。於是，教師對圖2所示分值比例的確定，以能夠引導學生和教師一起完成課程的各項學習任務、並潛移默化地達成課程學習目標為目的，通常更多地反映了學生如何看待課程考核成績的主觀因素。
下面簡要介紹形成性評價各環節的具體做法。
2.1 課前預習
上課前一天早上，教師通過“雨課堂”向學生手機推送“預習課件”，說明下次課要講授的教材章節，要求學生按照預習課件的指引，提前預習教材相關章節，有時還需查閱相關課外資料。在雨課堂中，將課前預習的完成時限設置為上課前5min截止，以便教師能在課前掌握學生預習狀況，有針對性地調整講授重點或節奏。
預習是學生自主完成的一個學習環節，如何盡量保證預習效果，是在設計預習課件時需要考慮的首要問題。作者的“電力電子技術”課堂教學採用“問題導向式”授課方法，以提出問題、分析問題、解決問題的方式來講授課程知識。
與之對應，也為了提高學生的預習興趣，作者在預習課件中設置引導性的疑問，並針對預習內容設計選擇題，讓學生在尋求解答的過程中完成預習。預習課件中的全部選擇題和大多數疑問都是基礎性質的，只要學生認真預習教材就可以得到正確解答。也有少數疑問會深入一步，希望引導學生課前思考，以便與隨之而來的課堂教學相銜接。
另一方面，為了鞏固先修課程所學知識、引導學生主動運用已有知識來解決預習中的問題或是進行對比、分析與評價，預習課件注重將本課程未學知識與學生已有知識相關聯，並將不同課程知識串聯起來，使知識系統化，以加深理解。
圖3給出了幾頁預習課件的手機截屏圖片。有文獻給出了“電力電子技術”課程的全部預習課件內容，有興趣的讀者可以參考。
圖3 預習課件（手機截屏）
課前預習環節在課程考核成績中佔比10%，滿分10分。計分包含完成分與答題分兩部分。如前述，課前預習利用“雨課堂”平台來完成，雨課堂會根據內定的規則來自動判定每位學生是否完成了此次預習任務並記錄。每次預習課件中包含一道或兩道選擇題，題目總分為1分；雨課堂會按照教師預設的標準答案自動判定並記錄選擇題的得分。課程結束時，課前預習環節的總成績為
式（1）
式（1）中：N為本課程布置的總預習次數；Na為該生完成的預習次數；Ca為該生選擇題總得分。
2.2 課後回顧
這裡所說的課後回顧，源自工程教育CDIO（conceive, design, implement, operate）體系。國外學者對學習過程中記憶能力的研究表明，如果學生在聽完教師授課之後的較短時間內，能夠將教師所講知識在自己頭腦中仔細回想一遍，可以有效延長記憶時間從而提高整體學習效率。事實上，這樣一個回想的過程，也是在通過學生自己的思考，將剛剛聽來的知識變為自己所思所想，既是消化吸收，亦可拾遺補缺、深思求證，是學習的必需步驟。
課後回顧的具體形式是，每次課後5min，學生手機都會收到雨課堂推送的“課後回顧”主觀題如圖4所示，限當天完成。該題要求學生課後回想講授內容，然後繪製一個圖形，用自己的話來描述今天課堂所學內容的邏輯關係。圖形的具體形式，可以是“思維導圖”，可以是“流程圖”，也可以是學生認為更適合表達自己的認識和想法的自創圖形形式。學生完成回顧之後，在雨課堂中提交所繪圖形的照片即可。
圖4 雨課堂推送的課後回顧主觀題
這裡有兩點需要說明。一是要求學生回顧教師所講，而不提倡按照教材回顧。其原因是，教師課堂所講是經過教師重新組織的知識，更利於提高學生的學習效率。二是繪製圖形的形式。為使課後回顧有據可查，又能較好地反映學生回顧的成果，要求學生繪製一個圖形。工科課程知識往往具有較強的邏輯性，學生比較熟悉的思維導圖並不完全適用於表述這類知識關係。題目中提及思維導圖，只是在告訴學生可以怎樣做，同時鼓勵學生採取更合適的方式來表達自己所想。
課後回顧環節在課程考核成績中佔比10%，滿分10分。每次課後回顧的滿分為1分，教師批閱學生提交的圖片，給出有針對性的評語並打分。若學生未按時提交作業，計0分。如果學生上交的作業存在相互雷同，則對相互雷同的兩位學生都計負分。課程結束之後，課後回顧環節的總成績為
式（2）
式（2）中：N為本課程布置的課後回顧次數；Nb為該生課後回顧的累積得分。
2.3 章節學習筆記
課後回顧是對一次課的思考，章節學習筆記則是在完成一章學習之後的再思考。在形成性評價過程中設置這一學習任務，不僅希望學生在大學仍然堅持寫筆記，更希望學生能夠把筆記寫得更深入，用自己的話來寫自己的思考和理解，通過寫筆記來切實掌握基本電力電子電路的原理與設計、分析方法，為自主解決複雜工程問題提供良好基礎。同時，也可以鍛煉學生的書面表達能力與運用批判性思維來獲取新知識的能力。
章節學習筆記的實施過程是，在“電力電子技術”第一、二、三、四、七章學習結束之後，通過雨課堂向學生手機推送“第X章學習筆記”試題如圖5所示，答題時限為一周。學生將自己手寫的筆記拍照之後，在雨課堂中上傳圖片來完成答題。
圖5
試題要求學生深入思考和總結這一章的學習內容，用自己的話對這一章內容進行歸納總結，並寫出關鍵點、難點、注意點及課外內容補充等；最後，給出學習中解決不了的問題，並說明為解決這些問題已經做過哪些思考，通過什麼途徑、查過哪些資料、是否與同學進行過討論等。雖然問題導向式的授課過程為學生的思考提供了基礎，但學生仍然需要深入思考，才能較好地用自己的話來完成筆記。
課程第五、六章不要求學生寫筆記的原因，不是這兩章不重要，而是因為在第五、六章的授課時段內，會安排大作業和課程實驗。考慮到學生學習時間佔用量，為保證學習效果，不再布置筆記。而在第七章授課時段之後，學生將進入考試季，也不再布置筆記。
在課程的起始階段，不少學生還是以“看一遍書、邊看邊記、看完記完”的方式來寫章節筆記，筆記被寫成了縮編的教材。為了引導學生逐步掌握思考方法，除了進一步強化問題導向的課堂教學方法、注重思路引導之外，教師對每位學生的筆記都給出有針對性的評語，一步一步引導學生達成課程目標。
通過教師的引導和學生的逐步嘗試，越來越多的筆記體現出了學生的思考，越來越多的學生能夠用自己的語言來寫筆記。
針對一些學生的學習筆記縮編教材的問題，在布置學習筆記任務時限制筆記的頁數，對督促學生改進學習方式起到了一定的作用。
學習筆記環節在課程考核成績中佔比20%，每份筆記滿分4分。課程結束之後，每位同學所有筆記的成績之和，即為學習筆記環節的總成績。
2.4 大作業
傳統的課後作業往往選自教材列出的習題，常年不變，且多為模仿型、知識型題目，學生只需死記硬背就足以應付，不利於能力培養。大作業針對課程目標，拓展深度，提高挑戰度，在增加訓練量的同時，也具有符合課程目標要求的跳一跳能達到的難度。具體的大作業題目可參見相關文獻。
大作業的布置方式同樣是通過雨課堂推送至學生手機，限時3～5天，由學生小組完成。大作業環節在課程考核成績中佔比15%，每次大作業滿分5分。課程結束之後，全部三次大作業的成績之和，即為大作業環節的總成績。
2.5 課程實驗
課程的實踐教學環節對達成課程目標具有重要作用。“電力電子技術”課程包含課程實驗、課程設計共兩個實踐教學環節。其中，課程設計單獨設課，不歸入本課程的形成性評價範疇。
為加強能力培養，引導學生面對實際、多思考、勤實踐，使學生在解決實際工程問題中鍛造能力，作者對課程實驗的內容和組織形式進行了徹底改革，拋開插線面板式的實驗台，教師自己設計與課程目標相匹配的實驗電路，製成實驗電路板作為實驗裝置。
學生實驗從閱讀實驗指導書進行預習、熟悉電路原理圖、手焊電路板開始，然後調試電路板並在自己的電路板上進行研究型的電力電子技術實驗。通過自主研學的實驗過程，培養學生主動探索、勇於實踐的素質和精益求精的工匠精神，推動學生從被動式學習向以能力培養為目標的主動式學習轉變。
課程實驗組織形式為，學生在雨課堂中完成自由分組，然後每個小組用三周的課餘時間，在全開放實驗室共同完成三個課程實驗並按照教師提供的實驗報告提綱撰寫實驗報告。
“電力電子技術”課程設置3個必開實驗。課程實驗環節在課程考核成績中佔比15%，每個實驗滿分5分。課程結束之後，三次實驗成績之和，即為實驗環節的總成績。
課程實驗與前述大作業均為小組完成。作者嘗試實施形成性評價之初，將小組成績記為組內每位學生的成績，即每位組員的成績均相同。在實施過程中，發現有個別學生不做實驗、搭車得分的情況。針對這一情況，為了鼓勵全部學生都積极參与小組學習，在小組完成的作業中引入了學生自評+互評的“貢獻度”，小組每位成員的得分由小組成績和個人貢獻度來決定。
2.6 課程報告
形成性評價的具體方法應與課程目標要求相匹配。應針對具體的課程目標、畢業要求的內涵要求，設計相匹配的形成性評價方法。如前所述，“電力電子技術”課程目標需要支撐兩個非技術類畢業要求7、8。對於用來支撐畢業要求7的課程目標5而言，具體要求限定在“理解”層面，撰寫課程報告是可選的形成性評價方法之一。
具體來說，在教師簡要講授聯合國可持續發展目標及電力電子技術對其支撐作用之後，布置學生在閱讀教師提供資料、自行查閱資料的基礎上，按照下述題目要求撰寫一份課程報告。
電力電子技術是一項節能環保技術，對實現環境保護、可持續發展、碳達峰/碳中和（雙碳）目標具有重要作用。請同學圍繞如何利用電力電子技術來促進“聯合國可持續發展目標”“雙碳目標”達成，撰寫一份技術報告。
報告題目可以是：1）電力電子技術與風力發電；2）電力電子技術與太陽能發電/光伏發電；3）電力電子技術與電池儲能；4）同學自擬題目，但題目及報告論述內容須符合下列撰寫要求。
撰寫要求：1）這份報告的內容應包含對聯合國可持續發展目標7、目標13及我國“雙碳目標”的論述，並由此引出上述風電、電池儲能等論述主題；2）這份報告的內容應以電力電子技術在題目所指定領域的應用為主，以實際應用電路的結構、設計、工作過程、使用效果為主。
課程報告環節在課程考核成績中佔比5%，滿分5分。教師評閱學生提交的報告，以課程目標5的達成情況作為主要的評分依據。
3 形成性評價的準備與實施
形成性評價是對課程教、學活動的設計，反映了達成課程目標的可行、可信過程。為了通過課程教學活動來有效達成課程目標，需要為學生完成各個形成性評價環節對應的學習任務提供必要的基礎和前提條件，使學生能夠在“跳一跳”之後完成學習任務、達成學習目標。否則，如果只是強調形成性評價環節的設計是與課程目標相匹配的，卻不能通過適當的教學準備與實施過程來保證學生完成學習任務，這樣的“形成性評價”就失去了意義。
前文提到，問題導向式的課前預習、課堂講授為要求學生“用自己的話來寫”的課後回顧、章節學習筆記提供了思考的基礎和樣板。而在形成性評價的六個環節中，自主研學的課程實驗環節是學生面對的最大難點。於是，能否為學生順利完成實驗任務提供足夠的基礎和支撐，做足實驗前的準備，關注實施過程中的細節，就成為前文所述形成性評價能否落地生根的關鍵所在。
為使實驗學習目標的實現成為可能，作者在實驗前的準備活動及實施過程考量要點如下：
1）為了完全契合課程目標中的能力培養要求，教師自己設計實驗電路圖及實驗內容。
2）撰寫填補課堂知識與實際應用之間縫隙的實驗指導書。針對課程教學內容以電力電子主電路為主、驅動控制電路知識欠缺的事實，大幅擴充實驗預習內容，填補課程知識與實際應用之間的縫隙，使學生理解並掌握必要的電路設計技能。
3）必做和選做實驗內容。考慮到學生個體差異，設置選做內容以鼓勵學生追求卓越，踐行因材施教。對於必做實驗內容，實驗指導書給出較為詳細的、引導性的實驗步驟。對於選做實驗內容，則採用“提出問題”的方式來引導學生思考和求證。例如，課程實驗一“單相電壓型逆變電路”實驗指導書給出了三項選做內容，指導書的部分敘述如下。
“為保證電路正常工作，實驗電路包含了死區發生電路單元，在控制信號中加入了死區。於是，實際施加於MOSFET柵極的控制信號，高電平持續電角度略小於180°，與理想的‘180°導電控制方式’有了一點差異。控制信號的這點差異，會對負載電壓波形造成怎樣的影響？電阻、阻感等不同負載情況下，先做理論分析，然後實測波形來驗證理論分析結果。
實測波形時，因為我們關心的是‘死區可能帶來的影響’，需要重點考察各個相關電壓波形的上升沿、下降沿等，所以建議將示波器的時間旋鈕調至250ns/格～1μs/格。這樣的波形，也可用於分析電力電子器件的開關動態過程。”
4）設計專門的“練手電路板”如圖6所示，提供專門的“練手元件”，供學生練習電子元件手焊技能。
圖6 練手電路板（照片）
5）課堂教學與實踐教學一體化設計。課程實驗二“Buck斬波電路”希望培養學生的電力電子主電路參數設計及實驗調試能力，為此設置了相關大作業，並在課堂補充講述參數設計相關的濾波器頻域特性知識。
6）團隊合作、批判性思維、創新、解決問題、溝通能力的自主培養。小組合作完成的實驗過程，是培養學生這五種能力的好機會，但學生往往不知道自己應該如何做來展現某種能力。為解決這個問題，教師給出這五種能力的評價量表，明確寫出“可以怎樣做”，在實驗開始前發給學生參考。量表將每種能力的表現劃分為由好到壞的4個檔次，例如“團隊合作”能力的部分評價量表見表2。
表2 “團隊合作”能力評價量表（部分）
7）硬件條件支撐。將實驗安排在全開放實驗室進行，提供全套實驗儀器、工具和自由取用的芯片、電子元件。
8）自由的時間安排。限定每個實驗一周的完成時間節點，不指定具體時間，並注意與其他課程之間的時間協調，為學生提供足夠的研學時間。
9）實驗過程中的教師指導，強調啟發，強調授人以漁，引導學生進行探究式的自主學習。實施過程需注意察言觀色，既不能打斷學生的自主研學，也要針對不同學生的特點，給予適時適度的啟發或引導，努力激發、保持學生的求知慾和實踐興趣。
4 基於形成性評價的學困幫扶與教學改進
形成性評價的目的在於兩方面：一是在課程教學過程中通過觀察和評估學生的學習狀態，及時發現問題，及時給予有針對性的糾正或幫扶，保證學生達成課程學習目標；二是通過評估發現課程教學中存在的能力短板，並對課程教、學設計進行有針對性的及時改進。
從幫助學生達成課程學習目標的角度來看，和以期末考試為主的“終結性評價”方式相比，形成性評價的優勢在於及時性。採用形成性評價，有利於在學生當前的學習過程中針對不同學生實施“因材施教”，使教學改進的效果從“未來時”變為“現在時”。這裡，因材施教體現在兩個方面：一是對已達標的學生進行知識、能力強化，鼓勵追求卓越，前節已述及；二是對於尚未達到要求的學生進行學困幫扶。
學困幫扶是為保證學生畢業時達到畢業要求而應採取的重要舉措。作者團隊在形成性評價過程中主要採取了以下幾種學困幫扶措施：
1）教學內容調整。針對課堂授課過程中、課後作業反映出的共性問題，隨時調整授課節奏、內容及講授方式方法。
2）課後回顧、學習筆記、大作業、實驗報告的評語。有針對性地指出不足及改進途徑，引導學生逐步趨近目標要求。若有多個問題，一次僅提其一，待改進之後再提其他。
3）一對一答疑。利用雨課堂討論區、評論、私信及QQ、微信等線上手段，實現一對一隨時隨地的答疑輔導。
4）集中輔導。對於在形成性評價過程中具有相同或相似表徵的學困學生，可以採用集中答疑的方式，針對特定知識點、作業進行有針對性的講授、輔導。
5）梯度作業。採用線上題庫等方式，為學困學生布置有針對性的作業。這些作業題目相對簡單，意在督促、引導學困學生一步步跟上其他同學的課程學習節奏。
6）設立師生聊天室。教師與學生一對一聊天，幫助學生解決學習方法、畢業去向、心理障礙等方面的困惑，引導學生回歸良好的學習狀態。
在教學改進方面，與課程目標相匹配的形成性評價環節設計，便於教師發現學生能力短板，並實施有針對性的改進措施。同樣以課程實驗教學活動為例，上述課程實驗教學過程已實施三屆，在每屆學生實驗過程中，都會發現短板與不足，有些可以立行立改，有些改進措施則要下一屆實施。至今，實驗指導書已經從第一屆學生的初版改進到第三版，如圖7所示。與這些教學改進措施相對應，課程目標4的達成情況也逐年趨好，如圖8所示。
圖7 實驗教學活動的持續改進
圖8 課程目標4的達成情況變化
5 結論
本文介紹了作者在形成性評價方面的一些探索。幾年來，具體的方式方法在嘗試中不斷改動，也顯現出了對學生學習的推動和促進作用。時代在變，社會需求在變，學生在變，雨課堂等線上教學工具也在磨合中不斷演進，形成性評價的方式方法還會持續改進下去。不論形式如何改變，形成性評價的目標永遠是以學生為中心，切實達成面向產出的課程目標，進而促進畢業要求的達成，為國家進步、社會發展提供人才支撐。
本文編自2022年第10期《電氣技術》，論文標題為“工程教育專業認證背景下的形成性評價”，作者為史敬灼。
