新工科形勢下系統工程思維和學習力的培養探究

李金義　宋麗梅

摘 要 對新工科背景下學生的培養進行深入思考，并探討新工科形勢下，工程教育應以培養學生的系統工程的思維模式和快速的學習能力為核心。要以實際工程項目、工程問題為牽引，創建問題情境，促進探究學習，帶動學生上述能力的培養。讓學生掌握以系統工程作為解決“復雜工程問題”的方法論，更適應快速發展的時代特征，解決多學科交叉的復雜工程問題，并為新工科背景下的本科工程專業教育提供參考和借鑒。

關鍵詞 新工科 工程教育專業認證 復雜工程問題 系統工程 學習力

中圖分類號：G642 文獻標識碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkx.2018.01.022

Research on the Cultivation of Systematic Engineering Thinking and Learning Ability under the New Engineering Situation

LI Jinyi[1][2]， SONG Limei[1][2]

（[1] Key Laboratory of Advanced Electrical Engineering and Energy Technology， Tianjin Polytechnic University， Tianjin 300387；

[2]School of Electrical Engineering and Automation， Tianjin Polytechnic University， Tianjin 300387）

Abstract Based on some thoughts of the education for college students under the background of new engineering， key points of cultivating engineering students were discussed for the new engineering situation. The engineering education should be to cultivate the students of the system engineering thinking mode and rapid learning ability as the core. The ways of cultivating should be towed by the actual project or the practical engineering problems， which aim to create problem situation and promote the cultivation of students inquiry learning. With mastering the learning ability and the system engineering as a solution to complex engineering problems， graduates can better adapt to the characteristics of the rapid development of the times， and can solve the interdisciplinary complex engineering problems. This paper can provide reference for undergraduate engineering education under the background of new engineering.

Keywords new engineering； engineering education professional certification； complex engineering problems； system engineering； learning ability

0 引言

工程教育是我國高等教育的重要組成部分，其體量約占高等教育體系的三分之一。在工業化進程中，工程教育對完整工業體系的形成與發展，發揮了重要作用。近年來，隨著社會經濟的不斷發展，特別是區域經濟的多樣發展，對工程類人才需求呈爆發性增長，如何培養適應時代和社會發展的工程人才，一直是工程教育界不斷思考探索的問題。

工程教育專業認證是國際通行的工程教育質量保障制度，實現工程教育國際互認和工程師資格國際互認的重要基礎，其核心就是確保工科畢業生的水準能被行業認可，要求課程體系、師資隊伍等條件配置均圍繞提高學生的畢業能力展開，并強調建立持續改進機制以保證教育質量和活力。2006年我國正式開啟工程教育專業認證工作，將接軌國際作為突破口。2010年6月，教育部正式啟動“卓越工程師教育培養計劃”（簡稱“卓越計劃”），旨在培養造就一批創新能力強、適應社會發展的高質量工程人才。[1]2016年6月，我國正式加入《華盛頓協議》，標志著我國的工程教育進入新階段。2017年2月，教育部在復旦大學召開了高等工程教育發展戰略研討會，并達成“復旦共識”。4月，教育部在天津大學再次組織新工科建設研討會，60余所高校共商建設新工科的愿景，在會議上提出新工科的建設目標和行動路線——“天大行動”。同年6月，教育部副部長林蕙青作書面報告，與會專家審議并原則通過了新工科建設的“北京指南”，鼓勵高校審時度勢、超前預判、主動適應、積極應答，探索實踐工程教育的新理念、新結構、新模式和新體系。[2]

從“卓越計劃”到加入“華盛頓協議”，再到“新工科”，7年來，工程教育改革的步伐從未停下。尤其是新工科建設指南的提出，表明我國工程教育的頂層設計與時俱進，不斷完善，同時也表明工程教育改革的時代性和緊迫性。作為工程教育的基層從業者，在看到國家對工程教育的重視和改革舉措之后，內心充滿激動和振奮，興奮之余，更是倍感責任重大。因此，本文對新工科背景下學生的培養進行了深入思考，探討了“新工科”下的工程教育應以培養學生科學系統的思維能力以及快速學習能力為核心，要以實際工程項目和問題為牽引，帶動學生上述能力的培養，讓學生掌握以系統工程作為解決“復雜工程問題”的方法論，以期為工程教育認證背景下的本科專業教育提供參考和借鑒。

1 系統工程思維的重要性

復雜工程問題是一個多因素、多約束、多目標、多變性和多階段的復雜系統。為了使得我們培養的工科學生具備解決復雜工程問題的能力，應著重培養學生的系統工程思維能力，讓其能夠按照科學、系統的思維方式去分析和處理問題。將復雜工程問題的特征描述與新經濟，以及產業的轉型升級催生的“新工科”建設相結合，培養具有國際競爭力的高層次、實用型、復合型工程應用型人才。

利用系統工程去解決復雜工程問題，就是要明確目的和問題所在，然后利用知識構建過程和學習力作為手段創造出可持續系統架構并應用到具體的復雜工程問題中。系統工程包括系統工程的方法、技術和工具，如圖1所示。[3]

普通本科大學生的思維方式通常較原生態，對事物的觀察和對問題的理解往往停留在局部環節上，對問題整體觀察的模糊性和片面性很強。這種思維方式依賴于經驗，受限于邏輯和抽象思維能力，很難從經驗中提取出一般性原理，因而容易陷入經驗主義的桎梏之中，缺乏普遍的指導意義，局限性極高。

而系統工程是將復雜問題看作由若干環節組成的系統，通過抽象思維將系統拆分成模塊，研究各自組成及其作用；辨明各環節的主次輕重和關系；并討論如何設置各環節使能朝著預期發展。系統工程的思維方式對邏輯思維、抽象思維和閱歷要求較高，但是憑借邏輯思維和抽象思維，掌握系統工程思維的學生往往能夠跳出經驗的桎梏，并從中總結出一般性的原理，真正做到舉一反三。

2 學習力的重要性

工科生學習力的培養在“新工科”背景下尤其重要。騰訊副總裁王巨宏認為，“新工科”要著眼于時代，培養學習尤其是快速學習新事物的能力。中科院院士、復旦大學常務副校長包信和認為“新工科”是科學、人文、工程的交叉融合，是培養復合型、綜合性人才，學生要具備多方面能力實踐能力、整合能力、領導能力、全球視野。這就要求學生在更廣泛的專業交叉和融合中學習。[4]從這個角度講，學習力是工科學生最核心的能力。

雖然學習能力被認為是一種智力形式，但它與常說的智力概念有諸多不同。學習力非常實際，通常被認為是綜合能力的復合體，其要素通常描述為性格、思維習慣或“能力”（下轉第54頁）（上接第49頁）而不是技能，且所有要素都被看作能夠發展的，其主要結構如圖2所示。因此，學習力可以培養尤其是在工程教育中著重培養。

如何構建學習力呢？蓋·克拉斯頓（Guy Claxton）提出了17個學習能力的清單，分為四組（4R），稱為恢復力（resilience），智謀（resourcefulness），互惠（reciprocity）和反思（reflection），如圖3所示。[5]

3 系統思維能力和學習力的培養方式—項目引導式教學

項目引導式教學[6，7]是培養系統思維能力和學習力的最佳方式。以學生為主體、以教師為主導。項目引導的教學模式，以實際工程項目為載體，教師引導學生以系統工程的角度剖析該項目，培養學生科學系統的思維能力，引導學生認識多學科交叉的問題的分析和解決方法，掌握系統工程的方法和技術工具。[8]另外，以實際工程問題為牽引，創設問題情境，促進探究學習，最大限度地激發學生的學習興趣和熱情，讓學生能自主學習相關跨學科的知識，并掌握信息的獲取和處理方法以及快速學習的方法。

4 結語

新工科提出后，對工科學生的培養提出了新的更高的要求。筆者認為，在新工科背景下，更應突出學習力和系統思維能力的培養，才能更適應快速發展的時代特征，才能解決多學科交叉的復雜工程問題。我們在“上下而求索”的過程中，要理論結合實踐，重在實踐，積極嘗試新方法、新路子。但在嘗試的過程中要牢固秉承“以學生為主體、以教師為主導”的理念，并結合學校的實際情況考慮。我相信，只要不懈努力，積極探索，一定能走出適合自己的新工科人才培養之路。

參考文獻

[1] 蔣宗禮.本科工程教育：聚焦學生解決復雜工程問題能力的培養[J].中國大學教學，2016（11）：27-30.

[2] 王慶環.《新工科研究與實踐項目指南》獲通過 新工科建設“開工”.光明日報，2017-06-10.

[3] Locatelli G， Mancini M， Romano E. Systems engineering to improve the governance in complex project environments[J]. International Journal of Project Management， 2014， 32（8）： 1395-1410.

[4] “新工科”新在哪兒.光明網，光明日報，2017-04-03.

[5] Claxton G.Building learning power[M].TLO Limited Bristol，2002.

[6] 張強，任工昌.問題引導式項目教學策略初探[J].新西部：理論版，2016（11）：163-164.

[7] 傅小芳.項目引導教學模式：一種值得推薦的綜合實踐活動教學模式[J].蘇州絲綢工學院學報，2001.21（6）：248-250.

[8] Godfrey P， Crick R D， Huang S. Systems thinking， systems design and learning power in engineering education[J].International Journal of Engineering Education，2014.30（1）：112-127.