聚焦解決復雜工程問題能力培養的探索與實踐

趙宇 胡春紅 藺海曉

[摘 要] 工程教育認證明確要求著重培養學生解決復雜工程問題的能力。結合工程教育認證標準及新修訂的專業類補充標準，闡述了復雜工程問題的基本特征及含義;探討了培養學生解決復雜工程問題能力的途徑與方法，通過開展本科生學業導師制改革、推進校企深度融合、強化學生科技創新、加強實踐性教學環節質量要求等方法，將培養學生解決復雜工程問題的能力貫穿整個人才培養全過程;分析了對學生解決復雜工程問題能力達成的評價方法，對工科專業培養學生解決復雜工程問題的能力具有一定的指導和借鑒意義。

[關鍵詞] 工程教育;專業認證;復雜工程問題;達成評價

[基金項目] 2020年度河南省新工科研究與實踐項目“土木類專業校企產教融合協同育人模式改革與實踐”（2020JGLX036）;2018年度河南理工大學新工科建設研究與實踐項目“面向解決復雜工程問題的土木類人才培養模式研究與實踐”“基于OBE教育理念的土木工程專業課程教學模式改革研究與實踐——以‘混凝土結構設計基本原理課程為例”（校教〔2018〕30號）

[作者簡介] 趙 宇（1981—），男，河南永城人，工學博士，河南理工大學土木工程學院副教授，主要從事隧道及地下工程方面的教學與科學研究;胡春紅（1976—），女，河南項城人，工學博士，河南理工大學土木工程學院副教授，主要從事結構工程方面的教學與科學研究;藺海曉（1978—），男，河南登封人，工學博士，河南理工大學土木工程學院副教授，主要從事工程力學方面的教學與科學研究。

[中圖分類號] G640? ? ?[文獻標識碼] A? ? [文章編號] 1674-9324（2021）20-0085-04? ?[收稿日期] 2021-01-10

我國高等教育已從精英教育跨入大眾化教育階段，目前正處于以質量提高為主的內涵式發展階段[1]。2016年6月，我國正式成為第18個工程教育專業認證國際互認協議《華盛頓協議》成員，所有通過專業認證的畢業生取得的學位將得到國際互認。截至2019年底，全國共有241所普通高等學校1353個專業通過了工程教育認證[2]。工程教育認證通用標準（2017年11月修訂）中有12條畢業要求，其中8條要求與培養學生解決復雜工程問題的能力相關[3]。工程教育認證土木類補充標準（2020年修訂）中對于課程體系設置，明確要求培養學生具有綜合運用寬口徑專業知識和技能識別、表達分析和解決土木類復雜工程問題的能力[4]。因此，如何按照工程教育認證標準的要求，結合行業、區域發展、學校辦學實際及專業定位，更好地培養學生解決復雜工程問題的能力，已經成為各高校和專業建設關注的熱點問題。

一、復雜工程問題的特征及其含義

工程教育認證標準中對復雜工程問題具備的特征進行了詳細描述[3]。復雜工程問題必須具備下述特征（1），同時具備下述特征（2）～（7）的部分或全部：（1）必須運用深入的工程原理，經過分析才可能得到解決;（2）涉及多方面的技術、工程和其他因素，并可能相互之間有一定的沖突;（3）需要通過建立合適的抽象模型才能解決，在建模過程中需要體現出創造性;（4）不是僅靠常用方法就可以完全解決的;（5）問題中涉及的因素可能沒有完全包含在專業工程實踐的標準和規范中;（6）問題相關各方利益不完全一致;（7）具有較高的綜合性，包含多個相互關聯的子問題。

由上述復雜工程問題的特征可以看出，培養學生解決復雜工程問題能力的核心是對學生的工程知識提出了“學以致用”的要求。這不僅對學生本科階段需要學習的知識結構有了明確要求，更重要的是對學生利用所學知識進行工程運用提出了更高的要求。學生對理論知識的要求已經由“知識點的掌握”變成“深入分析后的工程應用”，更加強調利用所學知識解決工程實際問題。對于研究（創新性方法）的要求也更加強調工程應用性研究，而非基礎科學研究，研究源于工程且最終應用于工程。根據行業及經濟社會發展對專業人才的需求，解決復雜工程問題更加強調團隊的協作和多學科的交叉融合，需要綜合考慮社會、健康、安全、法律、文化以及環境等因素，對復雜工程問題進行優化解決[5，6]。

二、培養學生解決復雜工程問題能力的舉措

根據工程教育認證標準中對復雜工程問題特征的描述，培養學生解決復雜工程問題的能力必須貫穿整個人才培養全過程，需要將培養學生解決復雜工程問題的能力進行細化，變成明確、可衡量的具體要求，再逐一分解落實到人才培養方案中的各個教學環節。在人才培養過程中，引導學生把解決復雜工程問題作為學習的根本出發點和落腳點，貫徹“以學生為中心，以產出為導向”的教育理念，創新人才培養模式與方法，強化實踐能力培養[7-9]，注重對學生學習效果的監督與管理，切實加強學生運用所學知識解決復雜工程問題的能力培養。

1.開展本科生學業導師制改革。以工程項目為牽引，從入學之初，導師就要聯合企業給學生確立一個明確的、他們感興趣的工程項目，幫助學生構建分析、解決工程實際問題所需要學習的完整的課程知識體系，制訂更具個性化的培養方案和學業生涯規劃，明確學生的學業方向和人生目標。學生通過具體課程的學習、參與學業導師相關課題研究、社會實踐和學科競賽等，其專業素養和創新創業能力均能得到很大提高，從而達到培養解決復雜工程問題能力的目標。在本科生學業導師制改革過程中，充分發揮專業教師在人才培養中的主導作用，圍繞解決工程實際問題設置個性化的培養方案，真正實現以學生為主體，最大限度地發揮學生學習的自主性，更好地促進學生培養目標和畢業要求的達成。

2.強化解決復雜工程問題能力的教學環節。為了強化學生解決復雜工程問題的能力培養，必須在人才培養方案制（修）訂過程中，合理設置能夠凸顯學生解決復雜工程問題能力培養的教學環節。工程教育認證通用標準和土木類專業補充標準對課程體系內容均有明確規定，課程體系的設置要以培養科學基礎、實踐能力和人文素養為總目標，以社會發展對專業人才的需求為導向，構建以知識傳授、能力培養、素質提高為一體，適應行業發展需求并能與國際接軌的課程體系。加強通識類課程教育，注重學生社會責任和社會主義核心價值觀的培養，培養學生綜合考慮社會、安全、法律、文化以及環境等因素，對復雜工程問題進行優化解決;強化實踐環節教學，課程教學內容應與工程實際相結合，把所學到的知識點應用于解決工程實際問題;設置創新創業教育模塊，并與專業教育有機結合，注重培養學生創新創業的意識和能力;合理設置體現多學科交叉融合的選修類課程，為學生解決工程實際問題、制訂個性化培養方案提供幫助。