新工科形勢下系統(tǒng)工程思維和學(xué)習(xí)力的培養(yǎng)探究

李金義　宋麗梅

摘 要 對新工科背景下學(xué)生的培養(yǎng)進(jìn)行深入思考，并探討新工科形勢下，工程教育應(yīng)以培養(yǎng)學(xué)生的系統(tǒng)工程的思維模式和快速的學(xué)習(xí)能力為核心。要以實(shí)際工程項(xiàng)目、工程問題為牽引，創(chuàng)建問題情境，促進(jìn)探究學(xué)習(xí)，帶動(dòng)學(xué)生上述能力的培養(yǎng)。讓學(xué)生掌握以系統(tǒng)工程作為解決“復(fù)雜工程問題”的方法論，更適應(yīng)快速發(fā)展的時(shí)代特征，解決多學(xué)科交叉的復(fù)雜工程問題，并為新工科背景下的本科工程專業(yè)教育提供參考和借鑒。

關(guān)鍵詞 新工科 工程教育專業(yè)認(rèn)證 復(fù)雜工程問題 系統(tǒng)工程 學(xué)習(xí)力

中圖分類號(hào)：G642 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：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

工程教育是我國高等教育的重要組成部分，其體量約占高等教育體系的三分之一。在工業(yè)化進(jìn)程中，工程教育對完整工業(yè)體系的形成與發(fā)展，發(fā)揮了重要作用。近年來，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，特別是區(qū)域經(jīng)濟(jì)的多樣發(fā)展，對工程類人才需求呈爆發(fā)性增長，如何培養(yǎng)適應(yīng)時(shí)代和社會(huì)發(fā)展的工程人才，一直是工程教育界不斷思考探索的問題。

工程教育專業(yè)認(rèn)證是國際通行的工程教育質(zhì)量保障制度，實(shí)現(xiàn)工程教育國際互認(rèn)和工程師資格國際互認(rèn)的重要基礎(chǔ)，其核心就是確保工科畢業(yè)生的水準(zhǔn)能被行業(yè)認(rèn)可，要求課程體系、師資隊(duì)伍等條件配置均圍繞提高學(xué)生的畢業(yè)能力展開，并強(qiáng)調(diào)建立持續(xù)改進(jìn)機(jī)制以保證教育質(zhì)量和活力。2006年我國正式開啟工程教育專業(yè)認(rèn)證工作，將接軌國際作為突破口。2010年6月，教育部正式啟動(dòng)“卓越工程師教育培養(yǎng)計(jì)劃”（簡稱“卓越計(jì)劃”），旨在培養(yǎng)造就一批創(chuàng)新能力強(qiáng)、適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的高質(zhì)量工程人才。[1]2016年6月，我國正式加入《華盛頓協(xié)議》，標(biāo)志著我國的工程教育進(jìn)入新階段。2017年2月，教育部在復(fù)旦大學(xué)召開了高等工程教育發(fā)展戰(zhàn)略研討會(huì)，并達(dá)成“復(fù)旦共識(shí)”。4月，教育部在天津大學(xué)再次組織新工科建設(shè)研討會(huì)，60余所高校共商建設(shè)新工科的愿景，在會(huì)議上提出新工科的建設(shè)目標(biāo)和行動(dòng)路線——“天大行動(dòng)”。同年6月，教育部副部長林蕙青作書面報(bào)告，與會(huì)專家審議并原則通過了新工科建設(shè)的“北京指南”，鼓勵(lì)高校審時(shí)度勢、超前預(yù)判、主動(dòng)適應(yīng)、積極應(yīng)答，探索實(shí)踐工程教育的新理念、新結(jié)構(gòu)、新模式和新體系。[2]

從“卓越計(jì)劃”到加入“華盛頓協(xié)議”，再到“新工科”，7年來，工程教育改革的步伐從未停下。尤其是新工科建設(shè)指南的提出，表明我國工程教育的頂層設(shè)計(jì)與時(shí)俱進(jìn)，不斷完善，同時(shí)也表明工程教育改革的時(shí)代性和緊迫性。作為工程教育的基層從業(yè)者，在看到國家對工程教育的重視和改革舉措之后，內(nèi)心充滿激動(dòng)和振奮，興奮之余，更是倍感責(zé)任重大。因此，本文對新工科背景下學(xué)生的培養(yǎng)進(jìn)行了深入思考，探討了“新工科”下的工程教育應(yīng)以培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)系統(tǒng)的思維能力以及快速學(xué)習(xí)能力為核心，要以實(shí)際工程項(xiàng)目和問題為牽引，帶動(dòng)學(xué)生上述能力的培養(yǎng)，讓學(xué)生掌握以系統(tǒng)工程作為解決“復(fù)雜工程問題”的方法論，以期為工程教育認(rèn)證背景下的本科專業(yè)教育提供參考和借鑒。

1 系統(tǒng)工程思維的重要性

復(fù)雜工程問題是一個(gè)多因素、多約束、多目標(biāo)、多變性和多階段的復(fù)雜系統(tǒng)。為了使得我們培養(yǎng)的工科學(xué)生具備解決復(fù)雜工程問題的能力，應(yīng)著重培養(yǎng)學(xué)生的系統(tǒng)工程思維能力，讓其能夠按照科學(xué)、系統(tǒng)的思維方式去分析和處理問題。將復(fù)雜工程問題的特征描述與新經(jīng)濟(jì)，以及產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級催生的“新工科”建設(shè)相結(jié)合，培養(yǎng)具有國際競爭力的高層次、實(shí)用型、復(fù)合型工程應(yīng)用型人才。

利用系統(tǒng)工程去解決復(fù)雜工程問題，就是要明確目的和問題所在，然后利用知識(shí)構(gòu)建過程和學(xué)習(xí)力作為手段創(chuàng)造出可持續(xù)系統(tǒng)架構(gòu)并應(yīng)用到具體的復(fù)雜工程問題中。系統(tǒng)工程包括系統(tǒng)工程的方法、技術(shù)和工具，如圖1所示。[3]

普通本科大學(xué)生的思維方式通常較原生態(tài)，對事物的觀察和對問題的理解往往停留在局部環(huán)節(jié)上，對問題整體觀察的模糊性和片面性很強(qiáng)。這種思維方式依賴于經(jīng)驗(yàn)，受限于邏輯和抽象思維能力，很難從經(jīng)驗(yàn)中提取出一般性原理，因而容易陷入經(jīng)驗(yàn)主義的桎梏之中，缺乏普遍的指導(dǎo)意義，局限性極高。

而系統(tǒng)工程是將復(fù)雜問題看作由若干環(huán)節(jié)組成的系統(tǒng)，通過抽象思維將系統(tǒng)拆分成模塊，研究各自組成及其作用；辨明各環(huán)節(jié)的主次輕重和關(guān)系；并討論如何設(shè)置各環(huán)節(jié)使能朝著預(yù)期發(fā)展。系統(tǒng)工程的思維方式對邏輯思維、抽象思維和閱歷要求較高，但是憑借邏輯思維和抽象思維，掌握系統(tǒng)工程思維的學(xué)生往往能夠跳出經(jīng)驗(yàn)的桎梏，并從中總結(jié)出一般性的原理，真正做到舉一反三。

2 學(xué)習(xí)力的重要性

工科生學(xué)習(xí)力的培養(yǎng)在“新工科”背景下尤其重要。騰訊副總裁王巨宏認(rèn)為，“新工科”要著眼于時(shí)代，培養(yǎng)學(xué)習(xí)尤其是快速學(xué)習(xí)新事物的能力。中科院院士、復(fù)旦大學(xué)常務(wù)副校長包信和認(rèn)為“新工科”是科學(xué)、人文、工程的交叉融合，是培養(yǎng)復(fù)合型、綜合性人才，學(xué)生要具備多方面能力實(shí)踐能力、整合能力、領(lǐng)導(dǎo)能力、全球視野。這就要求學(xué)生在更廣泛的專業(yè)交叉和融合中學(xué)習(xí)。[4]從這個(gè)角度講，學(xué)習(xí)力是工科學(xué)生最核心的能力。

雖然學(xué)習(xí)能力被認(rèn)為是一種智力形式，但它與常說的智力概念有諸多不同。學(xué)習(xí)力非常實(shí)際，通常被認(rèn)為是綜合能力的復(fù)合體，其要素通常描述為性格、思維習(xí)慣或“能力”（下轉(zhuǎn)第54頁）（上接第49頁）而不是技能，且所有要素都被看作能夠發(fā)展的，其主要結(jié)構(gòu)如圖2所示。因此，學(xué)習(xí)力可以培養(yǎng)尤其是在工程教育中著重培養(yǎng)。

如何構(gòu)建學(xué)習(xí)力呢？蓋·克拉斯頓（Guy Claxton）提出了17個(gè)學(xué)習(xí)能力的清單，分為四組（4R），稱為恢復(fù)力（resilience），智謀（resourcefulness），互惠（reciprocity）和反思（reflection），如圖3所示。[5]

3 系統(tǒng)思維能力和學(xué)習(xí)力的培養(yǎng)方式—項(xiàng)目引導(dǎo)式教學(xué)

項(xiàng)目引導(dǎo)式教學(xué)[6，7]是培養(yǎng)系統(tǒng)思維能力和學(xué)習(xí)力的最佳方式。以學(xué)生為主體、以教師為主導(dǎo)。項(xiàng)目引導(dǎo)的教學(xué)模式，以實(shí)際工程項(xiàng)目為載體，教師引導(dǎo)學(xué)生以系統(tǒng)工程的角度剖析該項(xiàng)目，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)系統(tǒng)的思維能力，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)多學(xué)科交叉的問題的分析和解決方法，掌握系統(tǒng)工程的方法和技術(shù)工具。[8]另外，以實(shí)際工程問題為牽引，創(chuàng)設(shè)問題情境，促進(jìn)探究學(xué)習(xí)，最大限度地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和熱情，讓學(xué)生能自主學(xué)習(xí)相關(guān)跨學(xué)科的知識(shí)，并掌握信息的獲取和處理方法以及快速學(xué)習(xí)的方法。

4 結(jié)語

新工科提出后，對工科學(xué)生的培養(yǎng)提出了新的更高的要求。筆者認(rèn)為，在新工科背景下，更應(yīng)突出學(xué)習(xí)力和系統(tǒng)思維能力的培養(yǎng)，才能更適應(yīng)快速發(fā)展的時(shí)代特征，才能解決多學(xué)科交叉的復(fù)雜工程問題。我們在“上下而求索”的過程中，要理論結(jié)合實(shí)踐，重在實(shí)踐，積極嘗試新方法、新路子。但在嘗試的過程中要牢固秉承“以學(xué)生為主體、以教師為主導(dǎo)”的理念，并結(jié)合學(xué)校的實(shí)際情況考慮。我相信，只要不懈努力，積極探索，一定能走出適合自己的新工科人才培養(yǎng)之路。

參考文獻(xiàn)

[1] 蔣宗禮.本科工程教育：聚焦學(xué)生解決復(fù)雜工程問題能力的培養(yǎng)[J].中國大學(xué)教學(xué)，2016（11）：27-30.

[2] 王慶環(huán).《新工科研究與實(shí)踐項(xiàng)目指南》獲通過 新工科建設(shè)“開工”.光明日報(bào)，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”新在哪兒.光明網(wǎng)，光明日報(bào)，2017-04-03.

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

[6] 張強(qiáng)，任工昌.問題引導(dǎo)式項(xiàng)目教學(xué)策略初探[J].新西部：理論版，2016（11）：163-164.

[7] 傅小芳.項(xiàng)目引導(dǎo)教學(xué)模式：一種值得推薦的綜合實(shí)踐活動(dòng)教學(xué)模式[J].蘇州絲綢工學(xué)院學(xué)報(bào)，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.