尤玉靜,王家榮

（寧波工程學院 材料與化學工程學院,浙江 寧波 315211）

0 引言

高等工程教育作為提供國家經(jīng)濟建設工程技術人員的主渠道，對國民經(jīng)濟社會發(fā)展的決定性作用更為突出[1]。因此高等工程教育改革和工程人才培養(yǎng)一直備受世界各國重視[2]。在雙一流的專業(yè)建設背景下，作為國際互認協(xié)議“華盛頓協(xié)議”工程教育的成員國[3]，我國工程教育特別是對現(xiàn)代工程師培養(yǎng)需要開辟出與我國現(xiàn)代工程技術與理念以及未來工程技術相匹配的獨特道路[4]。目前工程教育專業(yè)認證標準中對學生的畢業(yè)要求的描述給出了12條要求[5]，關于“復雜工程問題”的相關能力/素養(yǎng)的培養(yǎng)出現(xiàn)在8條畢業(yè)要求里面，充分肯定了關于“分析和解決復雜工程問題（ASCEP）”這一核心能力/素養(yǎng)的形成對于達到畢業(yè)要求的重要性[6]。在一些高校對人才培養(yǎng)過程中，關于ASCEP能力的培養(yǎng)，存在認識上和能力培養(yǎng)上的部分誤區(qū)[7]。針對高等教育的產出評價，面向復雜工程問題，在學生的畢業(yè)要求達成上要注重其分析和解決這一復雜工程問題能力的培養(yǎng)[8,9]。而當前的教學評價方式和實施方法在衡量學生的ASCEP畢業(yè)要求達成上存在一定的缺失。當今全球經(jīng)濟社會的快速發(fā)展，我國經(jīng)濟建設過程面臨的現(xiàn)代工程問題越來越復雜、很難用傳統(tǒng)的工程技術手段解決，更無法滿足未來復雜工程問題的多因素性。因此，培養(yǎng)學生具有ASCEP能力與素養(yǎng)已逐漸成為我國所有本科工程專業(yè)畢業(yè)生所面臨的挑戰(zhàn)[10]。

現(xiàn)代工程問題已經(jīng)不是一個簡單的工程技術問題，對工程專業(yè)學生的ASCEP能力與素養(yǎng)的培養(yǎng)提出了更高的要求。本文在深入理解“復雜工程問題”的內涵的基礎上，以化學工程與工藝專業(yè)為例，闡述了復雜工程問題在教學中存在的問題，并進一步探討人才培養(yǎng)過程中學生能力與素養(yǎng)培養(yǎng)與達成、實施過程、實施模式和實施結果考核評價的設計與改進實施路徑，以期為提高工程專業(yè)學生的ASCEP能力與素養(yǎng)的培養(yǎng)提供一定參考。

1 復雜工程問題在人才培養(yǎng)中遇到的問題

1.1 傳統(tǒng)的教學對復雜工程問題認識不足

復雜性是現(xiàn)代工程問題的顯著特點，這也使得解決現(xiàn)代工程問題必須要從交叉的學科、領域和專業(yè)尋找方法和技術。在解決現(xiàn)代工程問題過程中要考慮越來越多的生存環(huán)境、安全倫理和可持續(xù)發(fā)展等。解決復雜工程問題的工具、方法和技術也不一定是現(xiàn)存的。用傳統(tǒng)的工程標準、方法路線和技術規(guī)范來處理現(xiàn)代工程問題，逐漸顯現(xiàn)出一些局限性甚至工程隱患。解決現(xiàn)代工程問題將越來越離不開其他學科或交叉學科的方法、技術的支持和運用。

1.2 人才培養(yǎng)過程全局意識不完善

專業(yè)教育過程通過學習各種專業(yè)知識，逐漸培養(yǎng)學生形成一定的專業(yè)意識，進而塑造學生解決問題的專業(yè)能力。專業(yè)教育過程一般分為通識教育階段和專業(yè)教育階段，專業(yè)人才能力的培養(yǎng)不是簡單的直線提升，如何在人才培養(yǎng)的過程中使得學生能力素養(yǎng)穩(wěn)步經(jīng)歷螺旋式上升、集成復雜工程設計和開發(fā)的綜合能力，決定了工程教育的質量。通過在“數(shù)學與自然科學”課程模塊“人文社科類通識教育”課程模塊等傳統(tǒng)的教學過程中獲得的初級知識、技能和能力已不能有效地銜接解決復雜工程問題的專業(yè)能力與素養(yǎng)，很大程度上限制了人才培養(yǎng)的產出效果。只有做好通識教育與“工程基礎類”課程模塊、“專業(yè)類”課程模塊和工程實踐環(huán)節(jié)等的銜接，才能有效地體現(xiàn)通識教育是學生能力和素養(yǎng)塑造的基礎和支撐。專業(yè)教育是專業(yè)知識、能力、意識的提升和綜合，養(yǎng)成專業(yè)人才培養(yǎng)的全局意識對ASCEP能力/素養(yǎng)的培養(yǎng)起著重要作用。

1.3 人才培養(yǎng)模式不能有效對接ASCEP能力的培養(yǎng)

工程專業(yè)采用傳統(tǒng)的專業(yè)人才培養(yǎng)模式存在教學內容和當前現(xiàn)代工程實際中的實踐案例方法或技術脫節(jié)的問題，在培養(yǎng)學生ASCEP能力/素養(yǎng)方面效果不佳。為了更好地培養(yǎng)學生ASCEP能力/素養(yǎng)，必須著重做好復雜工程能力導向的課程體系、教學組織形式和教學方式改革。課程體系模塊之間的前后銜接和優(yōu)化組合必須有利于學生ASCEP能力/素養(yǎng)的培養(yǎng)和提升。明確復雜工程問題涉及的不同能力素養(yǎng)之間的內在邏輯關系，合理有效地發(fā)揮相應教學模塊課程的作用，合理調控學生復雜工程問題能力啟蒙、形成和集成。

1.4 ASCEP能力的考核評價針對性不強

評估ASCEP能力與素養(yǎng)的達成情況的不能簡單地使用傳統(tǒng)考核方式進行。例如采用試卷考試形式，即通過試卷讓學生作答的方式已很難對ASCEP能力/素養(yǎng)的各子能力和素養(yǎng)的實現(xiàn)程度進行衡量。對教學課程中可能涉及到多個能力素養(yǎng)要求的課程目標、畢業(yè)要求達成，就需要考慮各子能力素養(yǎng)的衡量和評價的途徑和方法。而要衡量這些考核和評價的途徑和方法是否合理，就要以它們是否有利于引導學生的參與和是否能有針對性地甄別學生各能力素養(yǎng)的實現(xiàn)情況來確定。

2 提升ASCEP能力和素養(yǎng)的路徑

ASCEP能力是由多個相互關聯(lián)、相互作用的子能力素養(yǎng)構成的，各子能力素養(yǎng)實現(xiàn)是依靠不同的通識課程、專業(yè)課程或實踐課程目標的達成逐步形成并提高的。學生ASCEP能力的培養(yǎng)是一項系統(tǒng)性、全局性的工作。本論文研究從各模塊課程教學的實施目標、實施過程、實施模式和結果評價四個角度出發(fā)，提出未來工程師ASCEP培養(yǎng)的能力素養(yǎng)的分解落實、人才培養(yǎng)的過程、人才培養(yǎng)模式、培養(yǎng)結果評價與考核四個方面進行研究與實踐。

2.1 ASCEP能力素養(yǎng)指標點達成的分解和落實

ASCEP能力素養(yǎng)要求的分解落實就是要將工程專業(yè)制定的每條子能力要求分解細化成為對知識、能力或素養(yǎng)的明確要求，簡稱指標點。根據(jù)專業(yè)認證標準的闡述，學生培養(yǎng)的畢業(yè)要求的達成情況涵蓋12個一級指標點，根據(jù)各自專業(yè)的特點具體細化二級及二級以上指標點。指標點的達成值成為相關課程或教學環(huán)節(jié)的教學目標和衡量教學效果的標準，各課程教學目標要能正確對接ASCEP能力分解的指標點，共建學生能力素養(yǎng)的“智慧樹模型”，如圖1所示。

圖1 課程目標與能力素養(yǎng)指標點達成的示意圖

2.2 “四平臺”“五結合”的人才培養(yǎng)的全過程

學生ASCEP能力的培養(yǎng)是一個逐漸形成、不斷上升的過程。每一項能力素養(yǎng)的培養(yǎng)都不能簡單地通過一個或兩個的教學課程或教學活動完成，必須將ASCEP各子能力素養(yǎng)的培養(yǎng)貫穿于學生四年學習和實踐的始終。各項教學活動穩(wěn)定有序地開展對實踐平臺的建設提出了更高的要求。本研究探索性提出以基礎實驗教學平臺、工程基礎訓練平臺、綜合運用實踐平臺和素質拓展創(chuàng)新平臺四大實踐平臺為基礎，開展分期實踐模塊，配合理論實踐相結合、課內外相結合、校內外相結合、仿真虛實結合以及產學研結合五結合教學方針，有序培養(yǎng)塑造學生多學科知識應用能力、復雜工程問題分析能力、復雜工程系統(tǒng)設計與開發(fā)能力、文獻研究與實驗分析能力、現(xiàn)代工具使用能力、工程師的社會責任意識、環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展意識和溝通交流能力等，如圖2所示。在學生四年學習期間，鼓勵學生參加科研助手、企業(yè)實踐等不斷使學生各項ASCEP子能力素養(yǎng)在綜合性的學習和實踐活動中得到融合、集成和升華。

圖2 ASCEP能力提升的“四平臺”“五結合”人才培養(yǎng)過程

2.3 “五融合”人才培養(yǎng)模式提升ASCEP能力

從人才培養(yǎng)模式的視角，需要重點做好課程體系的整合重組、教學組織形式和教學方式改革。本研究提出課程模塊融合、教學內容與工程問題融合、教師團隊校企融合、工程訓練與競賽融合和實習模塊虛實融合五大方針。通過課程融合，組建專業(yè)教師團隊；根據(jù)融合后的教學內容模塊安排主講教師。適時將工程問題引入課堂，聘請企業(yè)專家走進課堂開展專題講座；注重采取小組學習，將復雜工程設計開發(fā)訓練以團隊競賽的形式開展；虛擬仿真實踐和基地實踐相結合等。這些舉措有效提升了學生學習興趣，更大程度地提升了他們的ASCEP能力。以化工專業(yè)開展的校級工程設計競賽為例，與各項子復雜工程能力相關的設計環(huán)節(jié)和學習內容，如圖3所示。通過組建校企教師團隊指導學生團隊參與逐步完善各學科知識應用提升，逐步集成學生各項復雜工程能力與素養(yǎng)。

圖3 工程訓練與競賽融合案例示意圖

2.4 “五轉變”的ASCEP能力的考核和評價

對以化工工程師能力素養(yǎng)培養(yǎng)為主的工科教育而言，如何合理地評價在教學過程中學生ASCEP能力素養(yǎng)的達成情況是一項重要的工作，合理的評價有助于學生主體積極參與教學過程。本研究提出傳統(tǒng)的“重理論考核、一次性考核與評價、單一考核方式、學校教師單方考核、考試成績學校任課”考核與評價，應向“重能力考核與評價、過程化多次考核與評價、多元化考核與評價、校企雙方共同考核、考核成績社會認可”五個方面轉變，以更加有效、多樣化地評價學生各項能力素養(yǎng)的達成情況，如圖4所示?？己嗽u價的方式要與擬定課程或實踐環(huán)節(jié)的課程目標的實現(xiàn)程度匹配，應盡量考慮多樣化的考核評價，如進行課程小論文、綜合性作業(yè)、小組研討、團隊化答辯等。

圖4 學生能力素養(yǎng)考核與評價的五個轉變

3 教學實施效果評價

基于國際工程教育理念，在“四平臺”的支撐下構建了“五結合、五融合、五轉變”化學工程師人才培養(yǎng)新模式，強化學生知識能力和素質的培養(yǎng)，助推學生工程能力與素養(yǎng)的提升，完善工程師的復雜工程能力的培育。成果的推廣應用使得學校化工專業(yè)學生工程實踐和科研創(chuàng)新能力顯著增強，學生省部級、國家級獎勵成果豐碩。近五年，全國化工設計大賽獲國家級獎項180人次，省部級獎項395人次。以本科學生第一作者發(fā)表核心以上論文46篇，其中SCI論文25篇；授權國家專利29項；學生科創(chuàng)成果被寧波日報、寧波晚報等多家媒體報道。近年來，社會與企業(yè)對畢業(yè)生總體認可度大幅提高，盡管疫情影響，平均就業(yè)率仍達90%以上。企業(yè)對學生實踐動手能力、專業(yè)水平、創(chuàng)業(yè)能力、合作協(xié)調能力和人際溝通能力等給出了滿意評價，先后與周邊化工園區(qū)、企業(yè)等14家單位簽訂應用型人才培養(yǎng)協(xié)議。

4 結語

本研究以認證標準為引領，在深入理解“復雜工程問題”的內涵的基礎上，將復雜工程能力/素養(yǎng)進行細化分解為8個子能力與素養(yǎng)。針對復雜工程問題在教學中存在的實際問題，在教學中從對學生能力/素養(yǎng)培養(yǎng)、實施過程、實施模式和實施結果考核評價四個不同角度出發(fā)，分解和落實各項能力/素養(yǎng)指標點達成。以注重人才培養(yǎng)全過程的四大實踐平臺為基礎，開展分期實踐模塊，配合理論實踐相結合、課內外相結合、校內外相結合、仿真虛實結合以及產學研結合的教學方針，優(yōu)化人才培養(yǎng)的課程模塊融合、教學內容與工程問題融合、教師團隊校企融合、工程訓練與競賽融合和實習模塊虛實融合模式；建立重能力考核與評價、過程化多次考核與評價、多元化考核與評價、校企雙方共同考核和考核成績社會認可的工程能力的評價考核機制，為培育學生應對復雜工程問題的能力提供了行之有效實施路徑。希望本研究能夠為高等院校的相關工程專業(yè)在學生分析和解決復雜工程問題能力培養(yǎng)方面提供借鑒，更希望相關的教師和專家能夠進一步研究，使之與現(xiàn)代工程社會發(fā)展同步。