周克寧+羅朝盛+康敏

摘要：工程教育專業(yè)認(rèn)證畢業(yè)要求標(biāo)準(zhǔn)中引入了“復(fù)雜工程問題”的概念，培養(yǎng)學(xué)生具有解決本專業(yè)領(lǐng)域“復(fù)雜工程問題”能力是工科專業(yè)教育的基本要求。本文以電氣工程及其自動化專業(yè)為例，介紹了“復(fù)雜工程問題”的特征把握要點(diǎn)、“復(fù)雜工程問題”指標(biāo)點(diǎn)的分解方法以及如何將培養(yǎng)學(xué)生解決“復(fù)雜工程問題”的教學(xué)環(huán)節(jié)植入專業(yè)教學(xué)體系。

關(guān)鍵詞：專業(yè)認(rèn)證；復(fù)雜工程問題；畢業(yè)要求；教學(xué)體系

近年來，工程教育專業(yè)認(rèn)證工作在中國工程教育認(rèn)證協(xié)會的主持下已在全國高等院校中展開，該項(xiàng)工作對引入先進(jìn)的工程教育理念，推進(jìn)工程教育專業(yè)的教學(xué)改革，提高教育質(zhì)量有著十分重要的意義。作為應(yīng)用型本科院校，浙江科技學(xué)院電氣工程及其自動化專業(yè)在2015年6月接受了專業(yè)認(rèn)證現(xiàn)場考察，并通過了專業(yè)認(rèn)證。與前期版本不同，2013年由國際工程聯(lián)盟公布的“畢業(yè)要求和專業(yè)能力”第3版華盛頓協(xié)議部分，明確了畢業(yè)要求標(biāo)準(zhǔn)必須涉及“復(fù)雜工程問題”，即以培養(yǎng)工程師為目標(biāo)的本科教育須將學(xué)生具備解決復(fù)雜工程問題的能力作為培養(yǎng)要求。這也是對專業(yè)工程師人才培養(yǎng)的基本教育要求，是區(qū)別于職業(yè)技術(shù)人才培養(yǎng)要求的重要標(biāo)志。為了滿足認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，本專業(yè)對植入“復(fù)雜工程問題”的教學(xué)體系進(jìn)行了改革探索，主要做法是在理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)體系中，確定觸及“復(fù)雜工程問題”的課程教學(xué)及實(shí)踐教學(xué)門類，以及通過教學(xué)大綱文獻(xiàn)形式將支撐“復(fù)雜工程問題”的知識結(jié)構(gòu)、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法及教學(xué)評價方式等教學(xué)要求明確化，指導(dǎo)教師在教學(xué)過程中貫徹執(zhí)行。

一、準(zhǔn)確把握“復(fù)雜工程問題”的特征

華盛頓協(xié)議賦予了復(fù)雜工程問題“知識需求深度”“寬范圍相沖突的工程技術(shù)”“工程問題深度”“問題罕見度”“非本學(xué)科的知識問題”“多方和矛盾的利益協(xié)調(diào)問題”“相互依賴的高水準(zhǔn)問題”等七項(xiàng)屬性，并明確了關(guān)于復(fù)雜工程問題的七個特征（WP1-WP7）。這七個特征是：（1）必須運(yùn)用深入的工程原理經(jīng)過分析才能得到解決；（2）需求涉及多方面的技術(shù)、工程和其他因素，并可能相互有沖突；（3）需要建立合適的抽象模型才能解決，在建模過程中需要體現(xiàn)出創(chuàng)造性；（4）不是僅靠常用方法即可解決；（5）問題中涉及的因素可能沒有完全包含在專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范中；（6）問題相關(guān)的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(guān)聯(lián)的子問題。

就專業(yè)圍繞“復(fù)雜工程問題”的教學(xué)體系改革而言，首先是要準(zhǔn)確把握七個特征的內(nèi)涵。復(fù)雜工程問題是從工程知識、學(xué)科（專業(yè)）范疇、綜合因素（包括社會問題）及解決手段的四個工程問題要素中提煉出來的。例如：特征（1）指出復(fù)雜工程問題“必須運(yùn)用深入的工程原理經(jīng)過分析才能得到解決”，這就意味著該問題可能涉及數(shù)學(xué)、自然科學(xué)及專業(yè)知識的綜合運(yùn)用，體現(xiàn)了知識需求深度屬性。特征（3）“需要建立合適的抽象模型才能解決，在建模過程中需要體現(xiàn)出創(chuàng)造性”，則說明該類復(fù)雜問題僅靠一般的公式計算和實(shí)驗(yàn)方法是無法解決的，解決手段與一般方法不同，體現(xiàn)了問題深度的屬性。其他的復(fù)雜工程問題特征都有類似關(guān)系，七個特征也完全覆蓋了現(xiàn)實(shí)的工程實(shí)踐問題。顯然，準(zhǔn)確理解和把握復(fù)雜工程問題特征才能有的放矢地改革教學(xué)體系。

二、畢業(yè)要求中的“復(fù)雜工程問題”

工程教育專業(yè)認(rèn)證實(shí)行的是一種成果導(dǎo)向教育理念，其核心是教育實(shí)施過程采用反向設(shè)計方式，類似于企業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)是從用戶需求的角度來設(shè)計生產(chǎn)過程。大學(xué)工程教育從社會對大學(xué)教育的需求確定培養(yǎng)目標(biāo)，畢業(yè)要求則由培養(yǎng)目標(biāo)來決定。工程教育專業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于技術(shù)類的畢業(yè)要求（第一條至第七條及第十條）都涉及“復(fù)雜工程問題”，而教學(xué)體系（包括課程和實(shí)踐教學(xué)）是用于支撐畢業(yè)要求的。因而“復(fù)雜工程問題”最終都要落實(shí)于相關(guān)的課程環(huán)節(jié)和實(shí)踐環(huán)節(jié)。

根據(jù)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)要求，畢業(yè)要求必須分解成可考核的指標(biāo)點(diǎn)，每項(xiàng)指標(biāo)點(diǎn)則由相關(guān)課程和實(shí)踐環(huán)節(jié)支撐。指標(biāo)點(diǎn)的分解方法本身也是一個探索的過程，目前并沒有統(tǒng)一的做法，可以從畢業(yè)要求涉及的知識范疇、教學(xué)屬性、認(rèn)知規(guī)律、能力要求等方面考慮。實(shí)際上，“復(fù)雜工程問題”也是落實(shí)在畢業(yè)要求的指標(biāo)點(diǎn)上。這是很有意義的做法，其原因在于指標(biāo)點(diǎn)是畢業(yè)要求的具體細(xì)化。在指標(biāo)點(diǎn)上可以界定“復(fù)雜工程問題”的層次，并確定相關(guān)教學(xué)活動及考核方式，同時有利于畢業(yè)要求的達(dá)成評價。

由此可見，合理分解支撐“復(fù)雜工程問題”指標(biāo)點(diǎn)是關(guān)鍵一步。分解體現(xiàn)“復(fù)雜工程問題”的指標(biāo)點(diǎn)應(yīng)遵循3個原則：（1）對應(yīng)原則，指標(biāo)點(diǎn)與相關(guān)畢業(yè)要求標(biāo)準(zhǔn)是否吻合對應(yīng)。畢業(yè)要求共有12條，其中有八條技術(shù)類的畢業(yè)要求具備復(fù)雜工程問題。在某條標(biāo)準(zhǔn)中，并非每項(xiàng)指標(biāo)點(diǎn)都要體現(xiàn)“復(fù)雜工程問題”，只要與該條畢業(yè)要求有對應(yīng)關(guān)系即可。（2）層次原則，“復(fù)雜工程問題”應(yīng)具有層次。層次主要體現(xiàn)在一個“復(fù)雜工程問題”所包含特征的程度，如特征所表現(xiàn)問題的深淺程度及綜合程度。雖然層次高低在具體指標(biāo)點(diǎn)上并非能直接說明，但在由大綱決定的教學(xué)環(huán)節(jié)支持力度上可以體現(xiàn)。（3）支撐原則。能選擇恰當(dāng)?shù)恼n程或?qū)嵺`教學(xué)活動（環(huán)節(jié)）來支撐指標(biāo)點(diǎn)。選擇的教學(xué)活動的門類根據(jù)“復(fù)雜工程問題”的層次，合理支撐相關(guān)指標(biāo)點(diǎn)，并且是面向全體專業(yè)學(xué)生可實(shí)施、方便評價的教學(xué)活動。

三、本專業(yè)的教學(xué)體系改革探索

本專業(yè)從三個方面對“復(fù)雜工程問題”貫穿于教學(xué)過程進(jìn)行探索：確定畢業(yè)要求哪幾項(xiàng)指標(biāo)點(diǎn)包含“復(fù)雜工程問題”；選擇相關(guān)的教學(xué)活動（理論課程及實(shí)踐環(huán)節(jié)）；在課程教學(xué)大綱中明確“復(fù)雜工程問題”的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法等教學(xué)要求。

1.分解指標(biāo)點(diǎn)及選擇相關(guān)教學(xué)活動

按上述的3個分解原則，以畢業(yè)要求1的指標(biāo)點(diǎn)“工程知識”分解為例，表1是畢業(yè)要求1的分解結(jié)果。該分解法是按照工程涉及的知識范疇進(jìn)行分解（即華盛頓協(xié)議所確定的WK1-WK4知識范疇），并不在每項(xiàng)指標(biāo)點(diǎn)上都觸及“復(fù)雜工程問題”，因?yàn)樵?.1等指標(biāo)點(diǎn)中僅靠對應(yīng)的教學(xué)活動難以讓學(xué)生觸摸到“復(fù)雜工程問題”。但在1.4指標(biāo)點(diǎn)上則涉及“復(fù)雜工程問題”，不過僅限于學(xué)生了解復(fù)雜工程問題和分析、解決較低層次復(fù)雜問題的能力。而支撐的教學(xué)活動為電氣專業(yè)基礎(chǔ)課程的教學(xué)，如“電力電子技術(shù)”“電機(jī)與電力拖動基礎(chǔ)”等。endprint

在畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)3.4中也包含“復(fù)雜工程問題”，見表2的畢業(yè)要求3指標(biāo)點(diǎn)分解，該指標(biāo)點(diǎn)對應(yīng)畢業(yè)要求3中能夠設(shè)計“復(fù)雜工程問題解決方案”的能力要求，因而其涉及“復(fù)雜工程問題”的層次比1.4要高，體現(xiàn)特征也比較多，對應(yīng)的教學(xué)活動也更為復(fù)雜。

上述的做法構(gòu)建了一種新型教學(xué)體系，其亮點(diǎn)就在于明確了教學(xué)體系中所有教學(xué)活動（課程及實(shí)踐等環(huán)節(jié)）服務(wù)于何種能力培養(yǎng)要求，包括對學(xué)生解決“復(fù)雜工程問題”的能力培養(yǎng)要求。這對科學(xué)合理地評價教學(xué)質(zhì)量、尋求持續(xù)改進(jìn)的路徑都具有重要意義。

2.相關(guān)課程及實(shí)踐教學(xué)大綱的擬定

畢業(yè)要求的各項(xiàng)指標(biāo)點(diǎn)都必須有對應(yīng)的教學(xué)活動支撐，其教學(xué)大綱是指導(dǎo)教學(xué)活動的“綱領(lǐng)性”文件。本專業(yè)有7項(xiàng)指標(biāo)點(diǎn)包含了對“復(fù)雜工程問題”的觀測（限于篇幅不再詳列），而相關(guān)的教學(xué)活動依據(jù)對“復(fù)雜工程問題”支撐程度，其包含的課程教學(xué)和實(shí)踐環(huán)節(jié)并不同一，教學(xué)內(nèi)容的知識復(fù)雜度也有高有低。例如指標(biāo)點(diǎn)1.4，由專業(yè)基礎(chǔ)課程的教學(xué)活動支撐，因而在這些課程的教學(xué)大綱中，應(yīng)具有明確的支撐關(guān)系。修改大綱時首先要厘清下述關(guān)系：（1）本課程支持哪些指標(biāo)點(diǎn)，其中包括是否含有“復(fù)雜工程問題”指標(biāo)點(diǎn)；（2）各項(xiàng)教學(xué)內(nèi)容和基本要求重點(diǎn)支持哪些指標(biāo)點(diǎn)；（3）教學(xué)方法上重點(diǎn)服務(wù)于哪些指標(biāo)點(diǎn)；（4）考核內(nèi)容和方式考核哪些指標(biāo)點(diǎn)。

對于較高層次或包含多種特征的復(fù)雜工程問題，本專業(yè)則以專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)為教學(xué)載體，較全面地培養(yǎng)學(xué)生對“復(fù)雜工程問題”的解決能力。專業(yè)具有三個專業(yè)方向模塊課程，綜合實(shí)驗(yàn)對應(yīng)也有三個模塊。與理論課程教學(xué)大綱類似，實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱要明確三類關(guān)系：（1）實(shí)驗(yàn)具備哪些“復(fù)雜工程問題”的特征及體現(xiàn)形式；（2）實(shí)驗(yàn)如何支撐具有技術(shù)類“復(fù)雜工程問題”的指標(biāo)點(diǎn)；（3）實(shí)驗(yàn)的考核方式。

以綜合實(shí)驗(yàn)1“無刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)（電機(jī)與電氣自動化技術(shù)方向）”為例，其教學(xué)體系見表3。

專業(yè)認(rèn)證將“復(fù)雜工程問題”貫穿于畢業(yè)要求技術(shù)類標(biāo)準(zhǔn)中，從問題發(fā)現(xiàn)、分析、交流、解決等不同的能力獲取角度提出了相應(yīng)要求。上述做法是從教學(xué)體系中課程教學(xué)及實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)著手植入“復(fù)雜工程問題”的示例。實(shí)際上，要滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，在教學(xué)體系的其他環(huán)節(jié)如課程設(shè)計、畢業(yè)設(shè)計等都需做相應(yīng)改革，從不同的支撐角度達(dá)到學(xué)生處理“復(fù)雜工程問題”的能力培養(yǎng)要求。

四、改革教學(xué)體系應(yīng)注意的問題

一是合理分解具備“復(fù)雜工程問題”特征的指標(biāo)點(diǎn)至關(guān)重要，這關(guān)系到能否有合適的、可考核的教學(xué)活動予以支撐，并且考核結(jié)果最終能作為畢業(yè)要求達(dá)成評價的依據(jù)。特別注意的是，以學(xué)科競賽或其他類課外創(chuàng)新科技活動等不能作為支撐的教學(xué)活動。

二是標(biāo)準(zhǔn)要求必須要有教學(xué)活動能支撐包含2個特征以上（其中特征1是必備的）復(fù)雜工程問題，這意味著教學(xué)體系中必須選擇1項(xiàng)或1項(xiàng)以上的教學(xué)活動滿足這個要求。

三是復(fù)雜工程問題可來源于工程實(shí)際問題，盡量避免憑空臆想的問題。例如本專業(yè)綜合實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目都具有實(shí)際的應(yīng)用背景。

四是“復(fù)雜工程問題”的層次定位應(yīng)結(jié)合學(xué)校人才培養(yǎng)目標(biāo)的定位，作為應(yīng)用型本科院校，以培養(yǎng)應(yīng)用型人才為目標(biāo)，應(yīng)選擇以應(yīng)用技術(shù)為背景的復(fù)雜工程問題。復(fù)雜工程問題的7個特征雖沒有貼上應(yīng)用型復(fù)雜工程或研究型復(fù)雜工程問題的標(biāo)簽，但在可從專業(yè)培養(yǎng)計劃、教學(xué)層次出發(fā)，從反映“復(fù)雜工程問題”特征的問題深淺度和綜合度方面把握好教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計。

五是依據(jù)課程大綱，教學(xué)環(huán)節(jié)的具體設(shè)計應(yīng)著眼于學(xué)生對復(fù)雜工程問題的發(fā)現(xiàn)、分析、綜合、方案、執(zhí)行、評估6個方面能力訓(xùn)練。這需要教師采取比較先進(jìn)的教學(xué)方法，比如基于問題的啟發(fā)式教學(xué)法等，幫助學(xué)生獲得解決“復(fù)雜工程問題”的能力提升。endprint