新工科形势下系统工程思维和学习力的培养探究

李金义　宋丽梅

摘 要 对新工科背景下学生的培养进行深入思考，并探讨新工科形势下，工程教育应以培养学生的系统工程的思维模式和快速的学习能力为核心。要以实际工程项目、工程问题为牵引，创建问题情境，促进探究学习，带动学生上述能力的培养。让学生掌握以系统工程作为解决“复杂工程问题”的方法论，更适应快速发展的时代特征，解决多学科交叉的复杂工程问题，并为新工科背景下的本科工程专业教育提供参考和借鉴。

关键词 新工科 工程教育专业认证 复杂工程问题 系统工程 学习力

中图分类号：G642 文献标识码：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

工程教育是我国高等教育的重要组成部分，其体量约占高等教育体系的三分之一。在工业化进程中，工程教育对完整工业体系的形成与发展，发挥了重要作用。近年来，随着社会经济的不断发展，特别是区域经济的多样发展，对工程类人才需求呈爆发性增长，如何培养适应时代和社会发展的工程人才，一直是工程教育界不断思考探索的问题。

工程教育专业认证是国际通行的工程教育质量保障制度，实现工程教育国际互认和工程师资格国际互认的重要基础，其核心就是确保工科毕业生的水准能被行业认可，要求课程体系、师资队伍等条件配置均围绕提高学生的毕业能力展开，并强调建立持续改进机制以保证教育质量和活力。2006年我国正式开启工程教育专业认证工作，将接轨国际作为突破口。2010年6月，教育部正式启动“卓越工程师教育培养计划”（简称“卓越计划”），旨在培养造就一批创新能力强、适应社会发展的高质量工程人才。[1]2016年6月，我国正式加入《华盛顿协议》，标志着我国的工程教育进入新阶段。2017年2月，教育部在复旦大学召开了高等工程教育发展战略研讨会，并达成“复旦共识”。4月，教育部在天津大学再次组织新工科建设研讨会，60余所高校共商建设新工科的愿景，在会议上提出新工科的建設目标和行动路线——“天大行动”。同年6月，教育部副部长林蕙青作书面报告，与会专家审议并原则通过了新工科建设的“北京指南”，鼓励高校审时度势、超前预判、主动适应、积极应答，探索实践工程教育的新理念、新结构、新模式和新体系。[2]

从“卓越计划”到加入“华盛顿协议”，再到“新工科”，7年来，工程教育改革的步伐从未停下。尤其是新工科建设指南的提出，表明我国工程教育的顶层设计与时俱进，不断完善，同时也表明工程教育改革的时代性和紧迫性。作为工程教育的基层从业者，在看到国家对工程教育的重视和改革举措之后，内心充满激动和振奋，兴奋之余，更是倍感责任重大。因此，本文对新工科背景下学生的培养进行了深入思考，探讨了“新工科”下的工程教育应以培养学生科学系统的思维能力以及快速学习能力为核心，要以实际工程项目和问题为牵引，带动学生上述能力的培养，让学生掌握以系统工程作为解决“复杂工程问题”的方法论，以期为工程教育认证背景下的本科专业教育提供参考和借鉴。

1 系统工程思维的重要性

复杂工程问题是一个多因素、多约束、多目标、多变性和多阶段的复杂系统。为了使得我们培养的工科学生具备解决复杂工程问题的能力，应着重培养学生的系统工程思维能力，让其能够按照科学、系统的思维方式去分析和处理问题。将复杂工程问题的特征描述与新经济，以及产业的转型升级催生的“新工科”建设相结合，培养具有国际竞争力的高层次、实用型、复合型工程应用型人才。

利用系统工程去解决复杂工程问题，就是要明确目的和问题所在，然后利用知识构建过程和学习力作为手段创造出可持续系统架构并应用到具体的复杂工程问题中。系统工程包括系统工程的方法、技术和工具，如图1所示。[3]

普通本科大学生的思维方式通常较原生态，对事物的观察和对问题的理解往往停留在局部环节上，对问题整体观察的模糊性和片面性很强。这种思维方式依赖于经验，受限于逻辑和抽象思维能力，很难从经验中提取出一般性原理，因而容易陷入经验主义的桎梏之中，缺乏普遍的指导意义，局限性极高。

而系统工程是将复杂问题看作由若干环节组成的系统，通过抽象思维将系统拆分成模块，研究各自组成及其作用；辨明各环节的主次轻重和关系；并讨论如何设置各环节使能朝着预期发展。系统工程的思维方式对逻辑思维、抽象思维和阅历要求较高，但是凭借逻辑思维和抽象思维，掌握系统工程思维的学生往往能够跳出经验的桎梏，并从中总结出一般性的原理，真正做到举一反三。

2 学习力的重要性

工科生学习力的培养在“新工科”背景下尤其重要。腾讯副总裁王巨宏认为，“新工科”要着眼于时代，培养学习尤其是快速学习新事物的能力。中科院院士、复旦大学常务副校长包信和认为“新工科”是科学、人文、工程的交叉融合，是培养复合型、综合性人才，学生要具备多方面能力实践能力、整合能力、领导能力、全球视野。这就要求学生在更广泛的专业交叉和融合中学习。[4]从这个角度讲，学习力是工科学生最核心的能力。

虽然学习能力被认为是一种智力形式，但它与常说的智力概念有诸多不同。学习力非常实际，通常被认为是综合能力的复合体，其要素通常描述为性格、思维习惯或“能力”（下转第54页）（上接第49页）而不是技能，且所有要素都被看作能够发展的，其主要结构如图2所示。因此，学习力可以培养尤其是在工程教育中着重培养。

如何构建学习力呢？盖·克拉斯顿（Guy Claxton）提出了17个学习能力的清单，分为四组（4R），称为恢复力（resilience），智谋（resourcefulness），互惠（reciprocity）和反思（reflection），如图3所示。[5]

3 系统思维能力和学习力的培养方式—项目引导式教学

项目引导式教学[6，7]是培养系统思维能力和学习力的最佳方式。以学生为主体、以教师为主导。项目引导的教学模式，以实际工程项目为载体，教师引导学生以系统工程的角度剖析该项目，培养学生科学系统的思维能力，引导学生认识多学科交叉的问题的分析和解决方法，掌握系统工程的方法和技术工具。[8]另外，以实际工程问题为牵引，创设问题情境，促进探究学习，最大限度地激发学生的学习兴趣和热情，让学生能自主学习相关跨学科的知识，并掌握信息的获取和处理方法以及快速学习的方法。

4 结语

新工科提出后，对工科学生的培养提出了新的更高的要求。笔者认为，在新工科背景下，更应突出学习力和系统思维能力的培养，才能更适应快速发展的时代特征，才能解决多学科交叉的复杂工程问题。我们在“上下而求索”的过程中，要理论结合实践，重在实践，积极尝试新方法、新路子。但在尝试的过程中要牢固秉承“以学生为主体、以教师为主导”的理念，并结合学校的实际情况考虑。我相信，只要不懈努力，积极探索，一定能走出适合自己的新工科人才培养之路。

参考文献

[1] 蒋宗礼.本科工程教育：聚焦学生解决复杂工程问题能力的培养[J].中国大学教学，2016（11）：27-30.

[2] 王庆环.《新工科研究与实践项目指南》获通过 新工科建设“开工”.光明日报，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”新在哪儿.光明网，光明日报，2017-04-03.

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

[6] 張强，任工昌.问题引导式项目教学策略初探[J].新西部：理论版，2016（11）：163-164.

[7] 傅小芳.项目引导教学模式：一种值得推荐的综合实践活动教学模式[J].苏州丝绸工学院学报，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.