基于解決復雜工程問題能力的卓越工程師培養(yǎng)模式的研究

李祥琴

摘 要：根據(jù)卓越工程師培養(yǎng)計劃，本文首先探討了學生解決復雜工程問題應具備的能力，然后分析了傳統(tǒng)人才培養(yǎng)模式存在的問題，并以荊楚理工學院計算機專業(yè)自身的特色和培養(yǎng)目標為例，對新形勢下的人才培養(yǎng)模式進行了探討。通過對該人才培養(yǎng)模式的具體實施，學生的創(chuàng)新能力、實踐能力、解決復雜工程問題能力將得到顯著提升，更能滿足社會發(fā)展需求。

關鍵詞：復雜工程問題 卓越工程師 培養(yǎng)模式

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）10（c）-0-02

復雜工程問題的解決能力是本科工程專業(yè)學生應具備的能力，蔣宗禮先生曾明確提出本科工程教育的基本定位是培養(yǎng)學生解決復雜工程問題的能力，即本科培養(yǎng)學生解決復雜工程問題的能力。為了強化培養(yǎng)學生的工程能力和創(chuàng)新能力，我國提出了“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”[1]，旨在培養(yǎng)一批有創(chuàng)新能力、能適應經(jīng)濟社會發(fā)展需要的高素質人才。

林健教授也給出了如何設計適用于研究性學習的復雜工程問題，構建完整的問題復雜性漸進式遞增的研究性學習模式[2-3]，林教授的主張適合于985高校，我們離這個要求還有很大的差距。作為新建本科院校，由于本科辦學時間較短，在工程教育培養(yǎng)模式方面，目前尚處于探索階段，人才培養(yǎng)模式比較單一，在培養(yǎng)學生實踐能力、創(chuàng)新能力等方面還存在一些不足。比如，課程體系、教學內容和課程評價方法落后。因此，為了適應新形勢下對培養(yǎng)卓越工程師的要求，新建本科院校亟需對人才培養(yǎng)模式進行改革，實現(xiàn)以培養(yǎng)學生解決復雜工程問題能力為核心的人才培養(yǎng)模式。

基于解決復雜工程問題能力培養(yǎng)的“卓越工程師”人才培養(yǎng)模式的探索與研究，對于推動創(chuàng)新人才的培養(yǎng)，提高學校人才培養(yǎng)水平具有積極作用。通過分析學生解決復雜工程應具備的能力，將有助于解決人才培養(yǎng)方案怎樣落地的問題，有利于厘清專任教師應該具備什么樣的專業(yè)能力問題以及對專任教師的培養(yǎng)。反之，通過專任教師執(zhí)教能力的提升，可促進卓越工程師的培養(yǎng)，人才培養(yǎng)方案的制定和課程體系的建設，提高實踐教學質量，進而增強學生的動手能力、解決實際問題的能力和創(chuàng)新能力。

1 學生解決復雜工程問題應具備的能力

復雜工程問題不僅僅是某一門課程中出現(xiàn)的問題，它常常是多門課程交叉融合帶來的問題，而且不是單純的技術性問題，還可能是系統(tǒng)性問題，是針對本科生在就業(yè)工作崗位中所面對的復雜問題[4]。

學生解決復雜工程問題，首先應具備積累工程所需的知識儲備能力，所學知識包括數(shù)學、自然科學、工程基礎和相關專業(yè)知識；其次具備問題的分析能力，能夠運用所學知識加以識別、闡述、分析和研究復雜工程問題，以得到有效的結論；針對復雜工程問題，具備設計解決方案的能力；此外，還需具備較好的個人交往能力、外語使用能力，較強的團隊協(xié)作能力以及具備在企業(yè)和社會環(huán)境下的工程系統(tǒng)實踐能力，對項目的環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展進行研究的能力。

顯然，要達到解決復雜工程問題的卓越工程師所具備的能力，單純依靠在校期間的課程學習是不可能完全達到的，還需進入企業(yè)或實習實訓基地經(jīng)過具有項目設計與管理經(jīng)驗的工程師的指導才能夠實現(xiàn)。

2 人才培養(yǎng)模式探索

人才培養(yǎng)模式是學校為學生構建的知識、能力、素質結構及其實現(xiàn)方式，它貫穿于人才培養(yǎng)的各個環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)的人才培養(yǎng)模式還存在以下方面的問題：培養(yǎng)目標不明確，與行業(yè)企業(yè)需求脫節(jié)；課程體系缺乏整體優(yōu)化，實踐教學不重視；教師隊伍的工程實踐能力與研究能力整體較弱，影響教學效果；教材更新慢，某些教材內容滯后于科技發(fā)展和工程實踐。因此，探索適應新形勢下的人才培養(yǎng)模式，顯得尤為重要。

2.1 優(yōu)化課程體系

根據(jù)課程類型，可對課程的開課學期進行調整，為了突出實踐性，還可以適當減少理論教學時數(shù)，增加實踐教學時數(shù)，如課程實驗、課程設計和綜合實訓。隨著信息技術的迅猛發(fā)展，大數(shù)據(jù)概念的引入，原有課程體系已不能很好滿足社會需求，因此需要對原有課程體系進行修改和擴充。以筆者學院的計算機專業(yè)為例，可在原有的課程體系之上，構建適應大數(shù)據(jù)工程能力培養(yǎng)的核心課程體系。

2.2 建立以卓越工程師為培養(yǎng)目標的競賽機制

開展學科競賽是實現(xiàn)創(chuàng)新教育的有效方法，有助于培養(yǎng)學生的創(chuàng)新能力和實踐能力。通過建立以卓越工程師為培養(yǎng)目標的競賽機制，培養(yǎng)學生卓越工程師分析解決問題的能力。同時，學生將競賽中學到的新知識新思想應用到課程設計或畢業(yè)設計中，進而擴充了理論知識。

學科競賽帶動學生學習，實現(xiàn)了以賽促學，而教師為了引導學生，在競賽過程中不斷解決各種實際問題，也提升了自身的教學水平。這種以競賽為載體培養(yǎng)學生能力的教學模式已取得了較好的成效。例如，2017年7月，第三屆中國“互聯(lián)網(wǎng)+”大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽湖北省賽區(qū)，獲得大賽金獎。2017年9月，湖北省第二屆網(wǎng)絡安全技術大賽中榮獲教育組三等獎。因此，以賽促學、以賽促教、以賽促建，不僅促進了學校的學風、教風建設，還培養(yǎng)了學生的動手操作能力、溝通能力、團隊協(xié)作能力。通過這種實戰(zhàn)和競賽機制讓學生發(fā)揮了主觀能動性，增強了學習興趣，提高了實踐能力和創(chuàng)新能力，實現(xiàn)了人才培養(yǎng)和企業(yè)需求的無縫銜接，最終可使學生達到一個卓越工程師的培養(yǎng)要求。

2.3 建立校內導師制

一名專職教師可帶5～10名學生，指導學生專業(yè)課程的學習、參加學科競賽、認證考試和創(chuàng)新活動，并讓學生參與導師的科研或工程項目。一方面，教師在教學中傳遞科技前沿知識，讓學生了解當前新技術、新成果，從而開拓視野，激發(fā)學習熱情，或者在講授課程中引入自己的研究課題，讓學生了解科研，逐漸參與科研。另一方面，學生也可到導師推薦的企業(yè)參與工程項目的研發(fā)，以提升科研能力和創(chuàng)新能力，從而形成了教學、科研、生產(chǎn)一體化。

2.4 加強校企合作

在當前新工科背景下，學校與企業(yè)進行產(chǎn)學研合作，教師和學生可以申報產(chǎn)學研協(xié)同育人項目，一是與企業(yè)合作建立實訓基地，為實踐教學建立平臺或工作室；二是共同建立課程教學資源，包括教學計劃、課件、教案、教材、微課教學視頻等；三是進行師資培訓或讓學生進入企業(yè)學習。

根據(jù)培養(yǎng)模式、教學管理的特點，以我院計算機科學與技術專業(yè)為例，提出解決復雜工程問題能力培養(yǎng)的“卓越工程師”人才培養(yǎng)模式，采用“2+1+1”模式。學生前兩年在學校完成基礎課程和專業(yè)基礎課程的學習；第三學年進入導師所在的科研團隊學習，主要完成專業(yè)核心課程的學習；第四學年進入企業(yè)公司進行工程實踐，培養(yǎng)實踐能力和綜合素質能力。

建立“卓越工程師”培養(yǎng)班與企業(yè)合作，每年可接納學生人數(shù)為30～50人，開展“訂單式”人才培養(yǎng)，類似“藍橋班”，學校與企業(yè)共同制訂人才培養(yǎng)方案，充分做好實訓和課堂教學的銜接，學校教師可提前與企業(yè)工程師探討制定課程的實踐內容，將實訓過程中可能用到的新知識和新技術進行整合，從而制定適應學校和企業(yè)的課程內容。

2.5 教學方式、方法改革

傳統(tǒng)的教學主要是由學校教師單獨講授完成，學生掌握的知識主要以理論為主，雖然每學期也開設許多實驗實訓課程，但仍舊不能完全滿足當前社會需求，整體實踐偏弱。為了提高學生的實踐能力，可改變原來的教學方式，讓學校教師和企業(yè)工程師共同授課，以學校專任教師授課為主，企業(yè)工程師授課為輔。同時，教學方法也應講求多樣化，目前主要是講授結合PPT課件的方式，以教師講授法為主，學生學習興趣不濃厚，課堂氛圍不活躍，因而可以轉變教學方法，使用討論式、啟發(fā)式或CDIO項目教學法，還可以在課堂中引入“微助教”，增強學生與教師的互動，從而調動學生學習積極性。

2.6 建立高水平工程實踐、實驗教師隊伍

高校派出專職教師下企業(yè)參與企業(yè)實際工程項目或者進行國內外訪學，豐富其工程實踐經(jīng)歷。同時，面向社會和企業(yè)選聘優(yōu)秀工程師或有工程背景的博士到學校兼職，參與制定人才培養(yǎng)計劃，指導學生實習、實驗和實訓等實踐教學。從而，以具有豐富工程教育經(jīng)驗的教授、企業(yè)高級工程師或企業(yè)高管為帶頭人組建工程實踐教學團隊。

3 結語

針對卓越工程師的基本要求及社會發(fā)展的需要，以基于解決復雜工程問題能力培養(yǎng)目標為導向，不斷探索新的教學方法和培養(yǎng)模式，構建專業(yè)知識體系和多層次工程實踐教學體系，并圍繞這些模塊展開一系列教學改革、師資隊伍建設、產(chǎn)學合作協(xié)同育人等措施，努力探索和構建符合卓越計劃的教學體系，不斷創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式。

參考文獻

[1] 張燕，溫曉玲.基于“卓越計劃”背景下的產(chǎn)學研合作新模式[J].大學教育，2012（5）：20-21.

[2] 林健.基于工程教育認證的“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”質量評價探析[J].高等工程教育研究，2014（5）：35-44.

[3] 林健.形成具備競爭優(yōu)勢的卓越工程師培養(yǎng)特色[J].高等工程教育研究，2012（6）：7-21.

[4] 張建軍，魏曉偉，丁士華.構建面向解決復雜工程問題的鑄造卓越工程師培養(yǎng)體系探索[J].鑄造，2017，66（12）：1340-1342.