新工科背景下“解決復雜工程問題”能力培養研究
——以信息安全專業綜合實習為例

向 尕，張仰森，李 軍，呂金娜

（北京信息科技大學信息管理學院，北京 100192）

0 引言

2016 年6 月2 日，中國順利成為《華盛頓協議》正式會員，這是國際上對我國工程教育質量的認可，標志著我國工程教育又邁出了重大步伐，從國際高等教育發展趨勢的跟隨者轉向領跑者［1］。為提高相關工程技術人才進入工業界的從業預備教育質量，很多學校都開展了工程教育專業認證工作。截至2020 年底，全國共有257 所普通高等學校1 600 個專業通過了工程教育認證［2］。在工程教育本科專業認證中，解決“復雜工程問題”是其區別于其他類型工程教育認證的特征，也是我國高等院校本科工程專業達成工程教育認證要求的重點和難點［1］。

工程教育認證引領培養高水平的工程技術人才。在工程教育認證中，從畢業要求到各專業課程目標，以面向產出為導向，著力培養“解決復雜工程問題”能力，這也是科研院所、企業等用人單位對工程技術人才培養的迫切要求［3］。解決復雜工程問題的內涵包括：必須運用深入的工程原理并經過分析才可能解決；需求涉及多方面的技術、工程和其他因素，并可能相互存在一定沖突；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；不是僅靠常用方法就可以完全解決；問題中涉及的因素可能沒有完全包含在專業標準和規范中；問題相關各方利益不完全一致；具有較高的綜合性，包含多個相互關聯的子問題［4］。對于解決復雜工程問題內涵的準確理解及其映射在課程體系和具體課程中的教學內容和教學模式建設，直接影響本科工程教育中“解決復雜工程問題”能力培養效果。

對于如何在具體的教學實踐中，從教學內容、教學模式和實踐方法各方面進行改進，培養學生解決復雜工程問題的能力，已有很多探討。文獻［5］提出堅持“政府提供平臺、學校針對培養、企業全程協助”的應用型人才“聯合”培養模式。文獻［6］從企業視角給出我國工程教育培養模式改進思路。文獻［7］提出改進的教學模式，從系統設計類課程層面，培養學生解決復雜工程問題的能力。文獻［8］探索采用半開放式項目驅動教學方法進行解決復雜工程問題能力培養。文獻［9］通過多種考核方式、選擇驗證數學物理模型問題和解決特定領域復雜工程問題兩個層級的題目作為教學內容等方式，逐步培養學生解決復雜工程問題的能力。文獻［10］結合《MATLAB 在數字信號處理中的應用》課程，提出了一套以培養學生具有解決復雜工程問題能力為目的的教學改革方案。文獻［11］研究以解決復雜工程問題能力培養為目標的綜合實踐課程群建設。文獻［12］提出教學實踐、工程實踐、創新實踐和企業實踐協同互補。這些研究結合具體課程或者課程群，著力加強解決復雜工程問題能力培養，從教學框架、內容和模式上進行研究和探索。解決復雜工程問題能力培養的方法和內容，與具體專業和課程有較為緊密的聯系。此外，應更多考慮工作模式的引入，讓學生更好地適應真實的工作模式和流程，并加大對解決復雜工程問題意志品質及核心素養的培養和訓練。

鑒于此，本文以信息安全專業實習實踐教學為例，分析目前存在的問題與不足，提出基于案例仿真的解決復雜工程問題能力提升教改方法，結合業界廣泛采用的敏捷開發Scrum 模式進行項目實踐教學，提出解決復雜工程問題能力培養中意志品質及核心素養的重要性，并建立相應的訓練機制。

1 面向“解決復雜工程問題”能力培養的實踐教學現狀

北京信息科技大學信息安全專業2020 年通過教育部工程教育專業認證自評報告評審，2021 年5 月通過專家組入校檢查。在該過程中，針對解決復雜工程問題能力培養，在整個專業的教學培養體系范圍內進行全面審視和反思。大家認為，要想真正落實解決復雜工程問題能力培養，需要建立整體框架，并在各課程中予以分解實施。本文開展新工科工程認證背景下“解決復雜工程問題”能力培養研究，以信息安全專業綜合實習的實踐教學為依托，探索面向“解決復雜工程問題”能力培養的實踐教學改革。

綜合實習是信息安全專業重要環節，在專業實踐教學中具有重要作用。它是專業實踐教學的重要課程和高級階段，主要目標是培養學生綜合運用所學專業知識，解決較為復雜的信息安全問題。同時，它是解決復雜工程問題能力培養的重要陣地，也是學生走上工作崗位之前，對實際工作的一次高仿真模擬。通過授課反思、教學團隊討論、學生課程反饋和對企業的調研，以信息安全專業綜合實習實踐教學為例，加強“解決復雜工程問題”能力培養。在具體實踐中存在如下問題：

（1）實習內容復雜度不夠，且與專業耦合度低。實習是信息安全專業實踐教學的重要環節，主要形式包括校外分散實習和校內基地實習。學生分散在單位實習，雖然能夠親身體會實際工作環境和團隊氛圍，但是限于各種條件（如工作崗位的內容和性質等）及實習時間較短，學生一般從事較為簡單和邊緣性的技術工作，較少接觸與前期專業知識學習緊耦合且具有綜合性的實習內容；在校內實習基地實習，存在實習環境和實習內容仿真性和綜合性欠缺的問題。這些困難導致學生難以真正體會到信息專業復雜工程問題的解決過程，也難以將大學本科前三年多所學的專業知識綜合運用于較復雜專業技術問題的解決上。因此，需要定制面向信息安全專業且能綜合運用已學專業知識的實習內容，以進行具有綜合性質的“解決復雜工程問題”能力培養。此外，需要提高校內基地實習內容的真實性，進一步打造綜合性實習平臺，創設高仿真實習環境，以加強“解決復雜工程問題”能力培養。

（2）業界最新和主流研發模式融入較少。校內綜合實習和一些課內實踐中較少引入業界最新和主流的研發模式，而這些研發模式正是畢業生走上工作崗位所必須掌握的，也是培養解決復雜工程問題能力的有力武器。因此，通過調研業界最新和主流的研發模式，經過適當裁剪，融入學生綜合實習，既對最新的研發流程和合作模式加以實踐運用，又有助于培養合作解決復雜工程問題的能力。

（3）對于解決復雜工程問題的意志品質及核心素養訓練較少。目前，綜合實習及實踐教學側重對專業技術的運用訓練，較少考慮對于解決復雜工程問題所需的意志品質和核心素養的訓練和培養，而這是正是實際研發工作所必需的。

以上問題在其他實踐教學課程中也會存在，不利于新工科背景下“解決復雜工程問題”能力培養。“解決復雜工程問題”能力培養貫穿本科實踐教學全過程，需要多門課程有機結合，形成具有邏輯關系的實踐培養路線作支撐。

本文緊緊圍繞“解決復雜工程問題能力培養”的“邏輯主線”，從教學內容設計、教學模式調整和教學實踐改革展開研究，探索解決復雜工程問題能力培養的可行方案。以綜合實習課程為例，基于案例仿真、采用面向解決復雜工程問題的方式，引導并鼓勵學生綜合運用所學專業知識，展開復雜工程問題解決方案分析、實踐和歸納總結，從而持續提升“解決復雜工程問題”的能力，使學生畢業后具有較強的復雜工程問題解決能力，提高其核心競爭力和長久可持續發展力。

2 基于案例仿真的解決復雜工程問題能力培養方法

以提升解決復雜工程問題能力培養為研究目標，以信息安全專業實習教學為例，針對目前實踐教學中存在的問題，本文按照如下思路展開教學改進研究：首先，建立基于案例仿真的實踐教學框架；然后，在此框架下基于網絡空間綜合演練平臺，以金融行業的省級集團為實習背景，設計與專業耦合度高、具有綜合性和仿真性的綜合實習內容；接著，引入敏捷開發Scrum 開發模式，組織學生以Scrum Team 為單位進行仿真項目研發實踐；最后，在整個綜合實習的過程中，引導和培養學生解決復雜工程問題所必備的意志品質，進行核心素養訓練。

2.1 基于案例仿真的實踐教學框架

為建立與專業耦合度高、具有綜合性和復雜性的實習內容和環境，引入敏捷開發Scrum 開發模式，建立意志品質及核心素養訓練機制。首先需建立基于案例仿真的實踐教學框架，如圖1所示。

Fig.1 Practice training framework based on case simulation圖1 基于案例仿真的實踐教學框架

（1）軟硬件平臺。搭建超融合一體機機群環境，部署網絡空間綜合演練平臺軟件和網絡攻防平臺軟件，為設計復雜問題場景提供軟硬件基礎。

（2）內容設計層。基于綜合實習的軟硬件平臺，以設計與信息安全專業緊耦合的實習內容為目標，為學生提供具有綜合性與仿真性的實習內容和仿真項目。具體可分為三大類：復雜場景的滲透測試及安全加固、信息安全相關軟件的開發和面向問題的技術研發。需要學生綜合運用前3 年所學專業知識，面向較為復雜的專業工程問題，自行思考解決方案并實施，并對實施結果進行評價和測試，形成一個解決復雜工程問題的完整閉環。

（3）過程控制層。在實習的過程中，需要引入過程性控制方法和策略，讓學生將所學的軟件工程知識運用于具體復雜工程問題的合作開發，并引入企業廣泛采用的敏捷開發Scrum 過程進行研發控制，使學生在仿真的研發流程中深入體會團隊角色和團隊合作。

（4）實施層。基于過程控制，在實施中采用分角色、分階段驗收，Scrum 開發管理等方法進行項目實施，跟蹤問題解決過程以幫助和支持學生進行項目實施。

（5）意志品質和核心素養訓練。解決復雜工程問題所必備的意志品質和核心素養訓練尤為重要，其在目前綜合實習訓練中較為欠缺。在綜合實習中，應建立系統性的訓練機制，引導、培養和強化學生在面對問題時，敢于迎難而上，堅持對問題解決方案的探索，屢敗屢戰，直至找到妥善優化的解決方案并實施。在該過程中，需增強技術自信，以更好地促進解決復雜工程問題能力提升。

2.2 仿真實習環境與綜合實習內容設計

2.2.1 仿真實習環境建立

校內實習基地的集中實習，在定制與專業緊耦合的實習內容方面具有優勢。為了提高實習環境和內容的真實性，盡可能接近真實實習單位的工作環境和內容，可以利用合適的軟硬件平臺及虛擬技術，打造高度仿真的信息安全專業實習環境，親歷實際信息安全問題和大型安全項目研發及運維過程，在高度仿真的實習環境中，提高解決信息安全專業復雜工程問題的能力。本專業的綜合實習軟硬件平臺包括網絡空間綜合演練平臺和網絡攻防演練平臺，網絡空間綜合演練平臺主要架構如圖2 所示，主要分為3 部分：①由10 臺超融合一體服務器組成的網絡空間綜合演練平臺服務器系統；②教師及管理員客戶端；③學生分組客戶端。

該平臺聚焦于培養學生的信息安全技術綜合運用能力和對復雜網絡的規劃與管理能力，面向信息安全基礎教學后的進階實訓需求，為準畢業生提供綜合實訓平臺。實訓內容基于真實的項目案例，搭建靶場、還原真實網絡環境，包含行業背景介紹、網絡拓撲搭建、防火墻、路由器等設備配置、系統設置、滲透攻擊測試、網絡防護等。

2.2.2 具有綜合性與仿真性的復雜工程問題設計

Fig.2 Architecture for cyberspace comprehensive exercise platform圖2 網絡空間綜合演練平臺架構

基于搭建的仿真實習環境軟硬件平臺，進一步為學生設計與專業耦合度高的實習內容，如基于真實案例仿真的實習內容。該實習內容可以由綜合實習的軟硬件平臺承載，如網絡空間綜合演練平臺和網絡攻防平臺。設計的綜合實習內容必須具有綜合性和仿真性的鮮明特點，能夠承載設計復雜工程問題供學生實踐，實現綜合運用所學知識解決專業復雜工程問題的基本目標。在此框架下，可以設計3種類型的綜合實習內容：

（1）綜合運用計算機網絡、防火墻、滲透測試、網絡攻防、操作系統、信息安全等所學知識，解決面向金融行業省級集團公司真實網絡安全組網、滲透測試和安全加固的復雜工程問題。學生可以在高度仿真的實習環境中綜合運用所學專業先修知識，進行解決方案的嘗試和實踐，比如配置真實的防火墻、路由器，并進行全網絡的長攻擊鏈路滲透和安全加固方案設計及實施。

（2）基于復雜行業拓撲網絡的信息安全防護軟件開發項目。需要學生基于所學的計算機和信息安全知識，運用軟件工程中學習的軟件開發全生命周期（需求分析、設計、開發、測試和維護），進行復雜工程問題開發和測試。

（3）開放性和動態問題解決。在進行第（1）和第（2）類實習內容時，大概率會碰到各種技術問題。這些問題的出現雖然具有一定的偶然性（由于編程缺陷、配置錯誤和不當操作等），但在實際工作中，碰到這種開放性、動態的技術問題是必然的。對這些動態問題的定位、解決方案的探索和實施驗證，非常具有挑戰性，也是鍛煉學生解決復雜工程問題的好機會。面對沒有碰到過的技術問題，需要學生自行細心分析問題表征現象，然后抽絲剝繭尋找解決問題的線索，深入思考問題產生的邏輯，并逐漸提出解決問題的方案。在實施解決方案時，有時會發現未能有效解決問題，這正是培養學生解決問題能力的絕好機會。只有意志堅定、堅持不懈、持續努力地繼續尋找方案，才能最終戰勝困難、解決問題。這種體驗是非常可貴的，有這種實習體驗，能極大地幫助學生建立技術自信，提高解決問題的能力。

2.3 敏捷開發Scrum研發模式引入

基于設計的實習內容，組織學生分組進行綜合實習。在該過程中，運用業界流行的敏捷開發Scrum 流程，可以改善學生實習中缺少仿真的、面向專業的實習環境，加大對大型項目研發過程的深入了解。

大型項目的完成必須是團隊多人合作完成，有的項目甚至是異地多點的工程師共同合作完成。因此，團隊合作在解決復雜工程問題中非常重要。綜合實習是培養學生團隊合作能力的一個合適陣地，但是以往團隊合作常常流于形式，學習主動性強、動手能力強的學生經常做得多，而主動性弱、動手能力弱的學生參與較少。因此，考慮引入真實的項目團隊合作管理方式，如敏捷開發的Scrum 項目開發管理過程進行管理，以學生為主體，明確每人的分工和產出，每天通過15 分鐘的晨會進行全組項目進展匯報，實現全程過程性跟蹤，讓學生明白團隊合作的意義和有效方式，也能督促學習主動性弱、動手能力弱的學生更多地參與項目實踐。

本文開展基于敏捷開發Scrum 的綜合實習過程研究與落地實踐。通過調研國際和國內優秀的大型技術性公司的開發流程和采用的軟件開發模型，針對實踐教學需求，進行適當裁剪，采用基于敏捷開發Scrum 的仿真研發模式，如圖3所示。

Fig.3 Agile Scrum model for practice teaching圖3 面向實踐教學的敏捷開發Scrum過程模型

按照Scrum 流程定義，教師承擔Product Owner（PO）角色，負責項目需求定義；學生按5-6 人一組分別組隊Scrum Team；每隊選出一名Scurm Master（SM）。具體分為4 個階段：

（1）項目計劃階段。在實習開始之初，由Product Owner 給出項目需求定義，給出Product Backlog，并將需求分發給Scrum Team。

（2）Sprint 計劃階段。Scrum Master 根據需求，跟組內成員充分討論，分解為Task List，細化任務，并為每一個task分配一位成員。

（3）Daily Run 階段。每天進行Standup Meeting，每位小組成員總結自己已完成的工作，給出下一步工作計劃，并將自己碰到的技術問題拿出來討論，一起商討可行的技術方案及實施方案。

（4）項目小結（Review）階段。在項目收尾或實踐教學結課階段，以Scrum Team（學生）為單位向Product Owner（教師）進行項目小結匯報，闡述項目實施情況，碰到的技術問題、解決問題的過程和實施結果，以及綜合實習的收獲和體會等。

以綜合實習為例，在教學實踐中引入敏捷開發Scrum流程，幫助學生完成從學校學習到崗位工作的順利過渡，使團隊合作不流于形式，讓學生能體會到團隊合作的重要意義和真正作用。

2.4 意志品質與核心素養訓練機制建立

目前，實踐教學多側重對專業技術的綜合運用，很少考慮對解決復雜工程問題所需意志品質及核心素養的訓練和培養。鑒于此，本文構建一套對于解決復雜工程問題所需意志品質及核心素養的訓練機制，提供較為系統且面向解決復雜工程問題的意志品質和核心素養訓練及實踐。

以綜合實習為例，在開始之初，介紹實習內容的主要目標、技術路線和復雜度，明確提出在自身面對技術問題和難題時，應具有堅定不移、屢敗屢戰的意志品質。實際上，在長期的研發工作中，這是成為優秀工程師的必備素養。在實習過程中，鼓勵學生通過獨立思考、小組討論及動手實踐等方式持續探索技術問題的解決方案，并教授相應的方法。這些有助于學生體驗技術問題的復雜性、獨當一面解決問題的艱巨性，以及獲得技術自信，提高解決復雜工程問題的能力。

3 實施情況分析

3.1 綜合性仿真項目實習內容實踐分析

基于案例仿真的綜合實習實踐教學框架設計實習內容，具體以面向金融行業省級集團公司真實網絡為實習背景，在網絡空間綜合演練平臺上，設計具有綜合性和仿真性的實習內容，結合信息安全專業特點，設計需要綜合運用計算機網絡、防火墻、滲透測試、網絡攻防、操作系統等所學知識，解決安全組網、滲透測試和安全加固的復雜工程問題實習內容。實習內容包括兩類：面向金融行業省級集團公司真實網絡安全組網、滲透測試和安全加固的復雜工程問題；開放性和動態問題的解決實施。

為評估開展基于案例仿真的解決復雜工程問題能力培養的教學效果，對北京信息科技大學信息安全專業2018級學生進行問卷調查，共發放問卷66 份，收回有效答卷42份。結果顯示，59.52%的學生認為此綜合實習課程內容有趣，40.48%認為比較有趣，如圖4 所示。對于實習內容綜合性的反饋，19.05%的學生認為所學的多門專業課程完全能夠用上，47.62%能夠用上，33.33%認為基本能夠用上，如圖5 所示。這表明綜合實習內容設計具有綜合性，同時也可以看出還需繼續改進實習內容設計，以契合學生綜合實習需求，提高他們的參與興趣。

Fig.4 Survey for course interest圖4 課程內容興趣度調查結果

Fig.5 Comprehensive survey and feedback of internship content圖5 實習內容綜合性調查反饋

3.2 敏捷開發Scrum過程實施分析

基于敏捷開發Scrum 流程對不同的實習內容采用不同的實施策略和過程控制。對于面向金融行業省級集團公司真實網絡安全組網、滲透測試和安全加固的復雜工程問題，采用學生分組形成Scrum 團隊、按模塊進行，分步進行過程性驗收。對于基于復雜行業拓撲網絡的信息安全防護軟件開發項目，基于軟件開發全生命周期和仿真實研發團隊的角色劃分，按照敏捷開發Scrum 過程模型進行實施。進行Story 定義，分解為task，明確分到具體團隊成員，進行task 狀態跟蹤。開放性和動態問題的解決實施，也可以采用敏捷開發Scrum 過程進行組織實施和過程性驗收。除進行task 狀態跟蹤，還可以由教師引導周期性進行Scrum 團隊每次15 分鐘的項目會議，幫助學生熟悉項目進展匯報、團隊交互等具體研發活動。

此次教改中，教師結合綜合實習的具體內容，先介紹敏捷開發Scrum 的基本概念、角色劃分和主要流程，讓學生先對敏捷開發Scrum 有個基本的了解；然后并將學生分為5～6 人一組，組成Scrum 團隊，按照Scrum 流程，與綜合實習內容結合，進行按角色的實踐，教師分時參與到每個Scrum 團隊中，結合實踐闡述敏捷模型的特點和優點，引導進行Scrum 團隊的周期性項目會議，幫助學生熟悉項目進展匯報、團隊交互等具體研發活動。

從學生反饋中可以看到，7.14%的學生認為自己理解了敏捷開發Scrum 的特點和主要流程，71.43%的學生基本了解，另有21.43%的學生不太了解，如圖6所示。

Fig.6 Knowledge mastering degree for agile scrum圖6 敏捷開發Scrum知識掌握情況

此外，對于Scrum 的實踐，對自己理解“團隊合作完成項目”是否有幫助，16.67%的學生認為“有很大幫助”，80.95%的學生認為有幫助，2.38%認為沒有幫助，如圖7所示。

Fig.7 The impact for applying agile scrum practice圖7 敏捷開發Scrum項目實踐的作用

可以看到，采用這種理論與具體實踐同時并進的方式，對于學生理解大型項目中的開發流程、項目管理和團隊合作的原則、方法和工具，有良好效果（78.57%的學生認為基本理解或者理解敏捷開發Scrum 的特點和主要流程；97.62%的學生認為Scrum 的實踐對自己理解“團隊合作完成項目”有很大幫助或者有幫助）。如果只是介紹敏捷開發Scrum 理論，則難以獲得如此效果。綜合實習中碰到的很多復雜技術問題，都是以小組為單位，經過合作分析、互相啟發解決思路、合力實施完成的，在解決問題受挫時，更是團隊互相鼓勵，角色互相支持，最終自行解決問題，獲得巨大的成就感和技術自信，提升解決復雜工程問題的能力。

3.3 開放性和動態問題的解決實施情況分析

在綜合實習中，每個Scrum 團隊都會碰到很多技術問題，有的問題與操作有關，有的問題與軟件平臺有關，還有的與操作系統、網絡和防火墻配置有關。這些問題有的比較簡單，有的分析起來十分復雜，需要學生綜合運用所學專業知識“打硬仗”，這是培養學生解決復雜工程問題的大好機會。在教學實踐中，教師提供恰當支持，進行技術路線的邏輯分析和解決思路的支持，具體問題解決則盡可能交由學生完成，讓他們充分體驗“面對問題”—“獨立思考解決方案”—“實施解決方案”—“解決問題”的過程，在反復迭代和螺旋式上升過程中，提高解決復雜工程問題的能力和自信。如圖8 所示，通過學生反饋可知，95.24%的學生認為在綜合實習中體驗到了“面對問題”—“獨立思考解決方案”—“實施解決方案”—“解決問題”的過程，并提升自己解決復雜工程問題的能力和自信。

Fig.8 Survey for solving complex engineering problem ability promotion圖8 解決問題能力提升調查

3.4 交叉分析

通過對學生各項反饋關聯項的交叉分析，得到以下有趣結果。如圖9 所示，在認為“本課程有趣”的學生中，72%的學生能夠理解或者完全理解本實習中的復雜滲透技術思路，28%的學生基本理解；而在認為本課程“比較有趣的學生”中，僅35.29%能夠理解或者完全理解本實習中的滲透思路，58.82%的學生基本理解，另有5.88%的學生基本不理解。

Fig.9 Cross analysis1：course interest and penetration test knowledge mastering圖9 交叉分析1：實習課程內容興趣度和滲透思路理解與掌握

由此可以看出，學生對于課程的興趣能在很大程度上影響其對課程主要技術思路的理解，因此提高趣味建設，激發學生的好奇心和探索心理十分重要。

在體驗到“面對問題”—“獨立思考解決方案”—“實施解決方案”—“解決問題”過程的學生中，97.5%的學生認為自己解決技術問題的能力有提升；沒有體驗到面對問題、解決問題過程的學生中，只有50%認為自己解決技術問題的能力有提升。如圖10 所示。這充分顯示，讓學生面對技術問題，甚至是正確答案未知的問題，讓學生綜合運用所學自行探索問題的解決方案，是培養解決問題能力的有效途徑之一。

Fig.10 Cross analysis2：solving problem experiences and solving problem ability promotion圖10 交叉分析2：解決問題過程體驗和解決問題能力提升

3.5 可量化的評價量表設計

基于案例仿真的實踐教學框架，根據內容設計和過程控制兩層內容，設計評價量表如表1所示。

Table 1 Evaluation Scale表1 評價量表

基于案例仿真實踐教學框架的評價量表充分考慮客觀、可量化和過程性3 個方面，設計三大類10 個觀測指標點。在此之前，是通過平時成績和實驗成績進行評價，比較主觀和籠統，同時也缺乏對過程的評價。表1 中設置3個評價大類（分階段的過程性驗收、小組展示、實習報告）；對每一類再進行細分，并落實到10 個具體觀測指標點。其中，觀測點①-④，完全可以采用客觀評價標準，每個實驗階段都有具體的技術驗證方法判斷該階段是否成功完成，可量化地覆蓋實踐過程（實驗階段一、二、三）和最終結果評價（實驗階段四）；觀測點⑤-⑥、⑧-⑩也能客觀量化評價；觀測點⑦評價答辯陳述情況，主觀性稍強，但可以通過制定細致的評價標準加以一定程度的彌補。

通過以上基于案例仿真實踐教學框架設計的可量化評價量表，可以客觀、細致地觀察學生實踐學習中的過程性成果和最終成果，能可量化地覆蓋實踐過程和最終的實踐結果評價。此外，可以進一步細粒度地分析學生在綜合實習項目實踐中的學習情況，便于調整教學內容、優化教學重點，幫助教師為學生提供更好的教學引導和支持，從而提高實踐教學效果。

3.6 意志品質及核心素養訓練

解決復雜工程問題能力培養除注重技術素質培養，也應開展必備的意志品質及核心素養訓練。本研究結合綜合實習課程的教與學，進行了較為系統的、面向解決復雜工程問題的意志品質和核心素養訓練。從學生給出的調查反饋和實習總結中，選取部分內容分析意志品質及核心素養訓練效果，如表2所示。

Table 2 Student feedback表2 學生感受反饋

可以看到，有不少學生真切感受到了在解決復雜工程問題的過程中，如下幾種意志品質和核心素養幫助他們戰勝了困難，最終解決了復雜的技術問題：①積極思考、善于觀察；②直面問題不放棄、戒驕戒躁；③團結互助、團隊合作。有這樣的心理體驗，對于學生們將來走上工作崗位，成為解決復雜技術問題的能手，具有非常重要的意義。

4 結語

本文研究“解決復雜工程問題”能力培養，以信息安全專業實習實踐教學為例，提出基于案例仿真的解決復雜工程問題能力培養教學改進方法，并結合敏捷開發的Scrum模式進行項目實踐實施，同時注重相關意志品質和核心素養培養。根據實踐和反饋數據，本文所提方法能有效提升解決復雜工程問題能力培養。實踐表明：①貼近專業、基于案例仿真的內容設計，是解決復雜工程問題能力培養的重要基礎；②面向問題解決的實踐，是培養學生解決復雜工程問題能力的重要途徑；③解決復雜工程問題能力培養中，還須同步進行必備的意志品質和核心素養訓練和培養。這些方法及其在綜合實習中的實踐經驗可以向其他相關課程推廣應用，以提升解決復雜工程問題能力培養。

下一步研究方向：①設計更能激發學生興趣的、貼近技術發展和實際需求的實習內容和技術目標，激發學生的興趣；②融合實習內容和意志品質訓練，建立更為系統的“面對問題”—“獨立思考解決方案”—“實施解決方案”—“解決問題”訓練場景，讓學生綜合運用所學自行探索問題的解決方案，培養解決問題能力。