聚焦解决复杂工程问题能力培养的探索与实践

赵宇 胡春红 蔺海晓

[摘 要] 工程教育认证明确要求着重培养学生解决复杂工程问题的能力。结合工程教育认证标准及新修订的专业类补充标准，阐述了复杂工程问题的基本特征及含义;探讨了培养学生解决复杂工程问题能力的途径与方法，通过开展本科生学业导师制改革、推进校企深度融合、强化学生科技创新、加强实践性教学环节质量要求等方法，将培养学生解决复杂工程问题的能力贯穿整个人才培养全过程;分析了对学生解决复杂工程问题能力达成的评价方法，对工科专业培养学生解决复杂工程问题的能力具有一定的指导和借鉴意义。

[关键词] 工程教育;专业认证;复杂工程问题;达成评价

[基金项目] 2020年度河南省新工科研究与实践项目“土木类专业校企产教融合协同育人模式改革与实践”（2020JGLX036）;2018年度河南理工大学新工科建设研究与实践项目“面向解决复杂工程问题的土木类人才培养模式研究与实践”“基于OBE教育理念的土木工程专业课程教学模式改革研究与实践——以‘混凝土结构设计基本原理课程为例”（校教〔2018〕30号）

[作者简介] 赵 宇（1981—），男，河南永城人，工学博士，河南理工大学土木工程学院副教授，主要从事隧道及地下工程方面的教学与科学研究;胡春红（1976—），女，河南项城人，工学博士，河南理工大学土木工程学院副教授，主要从事结构工程方面的教学与科学研究;蔺海晓（1978—），男，河南登封人，工学博士，河南理工大学土木工程学院副教授，主要从事工程力学方面的教学与科学研究。

[中图分类号] G640     [文献标识码] A    [文章编号] 1674-9324（2021）20-0085-04   [收稿日期] 2021-01-10

我国高等教育已从精英教育跨入大众化教育阶段，目前正处于以质量提高为主的内涵式发展阶段[1]。2016年6月，我国正式成为第18个工程教育专业认证国际互认协议《华盛顿协议》成员，所有通过专业认证的毕业生取得的学位将得到国际互认。截至2019年底，全国共有241所普通高等学校1353个专业通过了工程教育认证[2]。工程教育认证通用标准（2017年11月修订）中有12条毕业要求，其中8条要求与培养学生解决复杂工程问题的能力相关[3]。工程教育认证土木类补充标准（2020年修订）中对于课程体系设置，明确要求培养学生具有综合运用宽口径专业知识和技能识别、表达分析和解决土木类复杂工程问题的能力[4]。因此，如何按照工程教育认证标准的要求，结合行业、区域发展、学校办学实际及专业定位，更好地培养学生解决复杂工程问题的能力，已经成为各高校和专业建设关注的热点问题。

一、复杂工程问题的特征及其含义

工程教育认证标准中对复杂工程问题具备的特征进行了详细描述[3]。复杂工程问题必须具备下述特征（1），同时具备下述特征（2）～（7）的部分或全部：（1）必须运用深入的工程原理，经过分析才可能得到解决;（2）涉及多方面的技术、工程和其他因素，并可能相互之间有一定的冲突;（3）需要通过建立合适的抽象模型才能解决，在建模过程中需要体现出创造性;（4）不是仅靠常用方法就可以完全解决的;（5）问题中涉及的因素可能没有完全包含在专业工程实践的标准和规范中;（6）问题相关各方利益不完全一致;（7）具有较高的综合性，包含多个相互关联的子问题。

由上述复杂工程问题的特征可以看出，培养学生解决复杂工程问题能力的核心是对学生的工程知识提出了“学以致用”的要求。这不仅对学生本科阶段需要学习的知识结构有了明确要求，更重要的是对学生利用所学知识进行工程运用提出了更高的要求。学生对理论知识的要求已经由“知识点的掌握”变成“深入分析后的工程应用”，更加强调利用所学知识解决工程实际问题。对于研究（创新性方法）的要求也更加强调工程应用性研究，而非基础科学研究，研究源于工程且最终应用于工程。根据行业及经济社会发展对专业人才的需求，解决复杂工程问题更加强调团队的协作和多学科的交叉融合，需要综合考虑社会、健康、安全、法律、文化以及环境等因素，对复杂工程问题进行优化解决[5，6]。

二、培养学生解决复杂工程问题能力的举措

根据工程教育认证标准中对复杂工程问题特征的描述，培养学生解决复杂工程问题的能力必须贯穿整个人才培养全过程，需要将培养学生解决复杂工程问题的能力进行细化，变成明确、可衡量的具体要求，再逐一分解落实到人才培养方案中的各个教学环节。在人才培养过程中，引导学生把解决复杂工程问题作为学习的根本出发点和落脚点，贯彻“以学生为中心，以产出为导向”的教育理念，创新人才培养模式与方法，强化实践能力培养[7-9]，注重对学生学习效果的监督与管理，切实加强学生运用所学知识解决復杂工程问题的能力培养。

1.开展本科生学业导师制改革。以工程项目为牵引，从入学之初，导师就要联合企业给学生确立一个明确的、他们感兴趣的工程项目，帮助学生构建分析、解决工程实际问题所需要学习的完整的课程知识体系，制订更具个性化的培养方案和学业生涯规划，明确学生的学业方向和人生目标。学生通过具体课程的学习、参与学业导师相关课题研究、社会实践和学科竞赛等，其专业素养和创新创业能力均能得到很大提高，从而达到培养解决复杂工程问题能力的目标。在本科生学业导师制改革过程中，充分发挥专业教师在人才培养中的主导作用，围绕解决工程实际问题设置个性化的培养方案，真正实现以学生为主体，最大限度地发挥学生学习的自主性，更好地促进学生培养目标和毕业要求的达成。

2.强化解决复杂工程问题能力的教学环节。为了强化学生解决复杂工程问题的能力培养，必须在人才培养方案制（修）订过程中，合理设置能够凸显学生解决复杂工程问题能力培养的教学环节。工程教育认证通用标准和土木类专业补充标准对课程体系内容均有明确规定，课程体系的设置要以培养科学基础、实践能力和人文素养为总目标，以社会发展对专业人才的需求为导向，构建以知识传授、能力培养、素质提高为一体，适应行业发展需求并能与国际接轨的课程体系。加强通识类课程教育，注重学生社会责任和社会主义核心价值观的培养，培养学生综合考虑社会、安全、法律、文化以及环境等因素，对复杂工程问题进行优化解决;强化实践环节教学，课程教学内容应与工程实际相结合，把所学到的知识点应用于解决工程实际问题;设置创新创业教育模块，并与专业教育有机结合，注重培养学生创新创业的意识和能力;合理设置体现多学科交叉融合的选修类课程，为学生解决工程实际问题、制订个性化培养方案提供帮助。