基于工程認(rèn)證的復(fù)雜工程問(wèn)題能力的提升路徑探析

尤玉靜,王家榮

（寧波工程學(xué)院 材料與化學(xué)工程學(xué)院,浙江 寧波 315211）

0 引言

高等工程教育作為提供國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)工程技術(shù)人員的主渠道，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)社會(huì)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(guó)重視[2]。在雙一流的專(zhuān)業(yè)建設(shè)背景下，作為國(guó)際互認(rèn)協(xié)議“華盛頓協(xié)議”工程教育的成員國(guó)[3]，我國(guó)工程教育特別是對(duì)現(xiàn)代工程師培養(yǎng)需要開(kāi)辟出與我國(guó)現(xiàn)代工程技術(shù)與理念以及未來(lái)工程技術(shù)相匹配的獨(dú)特道路[4]。目前工程教育專(zhuān)業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)學(xué)生的畢業(yè)要求的描述給出了12條要求[5]，關(guān)于“復(fù)雜工程問(wèn)題”的相關(guān)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(guān)于“分析和解決復(fù)雜工程問(wèn)題（ASCEP）”這一核心能力/素養(yǎng)的形成對(duì)于達(dá)到畢業(yè)要求的重要性[6]。在一些高校對(duì)人才培養(yǎng)過(guò)程中，關(guān)于ASCEP能力的培養(yǎng)，存在認(rèn)識(shí)上和能力培養(yǎng)上的部分誤區(qū)[7]。針對(duì)高等教育的產(chǎn)出評(píng)價(jià)，面向復(fù)雜工程問(wèn)題，在學(xué)生的畢業(yè)要求達(dá)成上要注重其分析和解決這一復(fù)雜工程問(wèn)題能力的培養(yǎng)[8,9]。而當(dāng)前的教學(xué)評(píng)價(jià)方式和實(shí)施方法在衡量學(xué)生的ASCEP畢業(yè)要求達(dá)成上存在一定的缺失。當(dāng)今全球經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展，我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)過(guò)程面臨的現(xiàn)代工程問(wèn)題越來(lái)越復(fù)雜、很難用傳統(tǒng)的工程技術(shù)手段解決，更無(wú)法滿足未來(lái)復(fù)雜工程問(wèn)題的多因素性。因此，培養(yǎng)學(xué)生具有ASCEP能力與素養(yǎng)已逐漸成為我國(guó)所有本科工程專(zhuān)業(yè)畢業(yè)生所面臨的挑戰(zhàn)[10]。

現(xiàn)代工程問(wèn)題已經(jīng)不是一個(gè)簡(jiǎn)單的工程技術(shù)問(wèn)題，對(duì)工程專(zhuān)業(yè)學(xué)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(fù)雜工程問(wèn)題”的內(nèi)涵的基礎(chǔ)上，以化學(xué)工程與工藝專(zhuān)業(yè)為例，闡述了復(fù)雜工程問(wèn)題在教學(xué)中存在的問(wèn)題，并進(jìn)一步探討人才培養(yǎng)過(guò)程中學(xué)生能力與素養(yǎng)培養(yǎng)與達(dá)成、實(shí)施過(guò)程、實(shí)施模式和實(shí)施結(jié)果考核評(píng)價(jià)的設(shè)計(jì)與改進(jìn)實(shí)施路徑，以期為提高工程專(zhuān)業(yè)學(xué)生的ASCEP能力與素養(yǎng)的培養(yǎng)提供一定參考。

1 復(fù)雜工程問(wèn)題在人才培養(yǎng)中遇到的問(wèn)題

1.1 傳統(tǒng)的教學(xué)對(duì)復(fù)雜工程問(wèn)題認(rèn)識(shí)不足

復(fù)雜性是現(xiàn)代工程問(wèn)題的顯著特點(diǎn)，這也使得解決現(xiàn)代工程問(wèn)題必須要從交叉的學(xué)科、領(lǐng)域和專(zhuān)業(yè)尋找方法和技術(shù)。在解決現(xiàn)代工程問(wèn)題過(guò)程中要考慮越來(lái)越多的生存環(huán)境、安全倫理和可持續(xù)發(fā)展等。解決復(fù)雜工程問(wèn)題的工具、方法和技術(shù)也不一定是現(xiàn)存的。用傳統(tǒng)的工程標(biāo)準(zhǔn)、方法路線和技術(shù)規(guī)范來(lái)處理現(xiàn)代工程問(wèn)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(wèn)題將越來(lái)越離不開(kāi)其他學(xué)科或交叉學(xué)科的方法、技術(shù)的支持和運(yùn)用。

1.2 人才培養(yǎng)過(guò)程全局意識(shí)不完善

專(zhuān)業(yè)教育過(guò)程通過(guò)學(xué)習(xí)各種專(zhuān)業(yè)知識(shí)，逐漸培養(yǎng)學(xué)生形成一定的專(zhuān)業(yè)意識(shí)，進(jìn)而塑造學(xué)生解決問(wèn)題的專(zhuān)業(yè)能力。專(zhuān)業(yè)教育過(guò)程一般分為通識(shí)教育階段和專(zhuān)業(yè)教育階段，專(zhuān)業(yè)人才能力的培養(yǎng)不是簡(jiǎn)單的直線提升，如何在人才培養(yǎng)的過(guò)程中使得學(xué)生能力素養(yǎng)穩(wěn)步經(jīng)歷螺旋式上升、集成復(fù)雜工程設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)的綜合能力，決定了工程教育的質(zhì)量。通過(guò)在“數(shù)學(xué)與自然科學(xué)”課程模塊“人文社科類(lèi)通識(shí)教育”課程模塊等傳統(tǒng)的教學(xué)過(guò)程中獲得的初級(jí)知識(shí)、技能和能力已不能有效地銜接解決復(fù)雜工程問(wèn)題的專(zhuān)業(yè)能力與素養(yǎng)，很大程度上限制了人才培養(yǎng)的產(chǎn)出效果。只有做好通識(shí)教育與“工程基礎(chǔ)類(lèi)”課程模塊、“專(zhuān)業(yè)類(lèi)”課程模塊和工程實(shí)踐環(huán)節(jié)等的銜接，才能有效地體現(xiàn)通識(shí)教育是學(xué)生能力和素養(yǎng)塑造的基礎(chǔ)和支撐。專(zhuān)業(yè)教育是專(zhuān)業(yè)知識(shí)、能力、意識(shí)的提升和綜合，養(yǎng)成專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)的全局意識(shí)對(duì)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(duì)接ASCEP能力的培養(yǎng)

工程專(zhuān)業(yè)采用傳統(tǒng)的專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)模式存在教學(xué)內(nèi)容和當(dāng)前現(xiàn)代工程實(shí)際中的實(shí)踐案例方法或技術(shù)脫節(jié)的問(wèn)題，在培養(yǎng)學(xué)生ASCEP能力/素養(yǎng)方面效果不佳。為了更好地培養(yǎng)學(xué)生ASCEP能力/素養(yǎng)，必須著重做好復(fù)雜工程能力導(dǎo)向的課程體系、教學(xué)組織形式和教學(xué)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(xué)生ASCEP能力/素養(yǎng)的培養(yǎng)和提升。明確復(fù)雜工程問(wèn)題涉及的不同能力素養(yǎng)之間的內(nèi)在邏輯關(guān)系，合理有效地發(fā)揮相應(yīng)教學(xué)模塊課程的作用，合理調(diào)控學(xué)生復(fù)雜工程問(wèn)題能力啟蒙、形成和集成。

1.4 ASCEP能力的考核評(píng)價(jià)針對(duì)性不強(qiáng)

評(píng)估ASCEP能力與素養(yǎng)的達(dá)成情況的不能簡(jiǎn)單地使用傳統(tǒng)考核方式進(jìn)行。例如采用試卷考試形式，即通過(guò)試卷讓學(xué)生作答的方式已很難對(duì)ASCEP能力/素養(yǎng)的各子能力和素養(yǎng)的實(shí)現(xiàn)程度進(jìn)行衡量。對(duì)教學(xué)課程中可能涉及到多個(gè)能力素養(yǎng)要求的課程目標(biāo)、畢業(yè)要求達(dá)成，就需要考慮各子能力素養(yǎng)的衡量和評(píng)價(jià)的途徑和方法。而要衡量這些考核和評(píng)價(jià)的途徑和方法是否合理，就要以它們是否有利于引導(dǎo)學(xué)生的參與和是否能有針對(duì)性地甄別學(xué)生各能力素養(yǎng)的實(shí)現(xiàn)情況來(lái)確定。

2 提升ASCEP能力和素養(yǎng)的路徑

ASCEP能力是由多個(gè)相互關(guān)聯(lián)、相互作用的子能力素養(yǎng)構(gòu)成的，各子能力素養(yǎng)實(shí)現(xiàn)是依靠不同的通識(shí)課程、專(zhuān)業(yè)課程或?qū)嵺`課程目標(biāo)的達(dá)成逐步形成并提高的。學(xué)生ASCEP能力的培養(yǎng)是一項(xiàng)系統(tǒng)性、全局性的工作。本論文研究從各模塊課程教學(xué)的實(shí)施目標(biāo)、實(shí)施過(guò)程、實(shí)施模式和結(jié)果評(píng)價(jià)四個(gè)角度出發(fā)，提出未來(lái)工程師ASCEP培養(yǎng)的能力素養(yǎng)的分解落實(shí)、人才培養(yǎng)的過(guò)程、人才培養(yǎng)模式、培養(yǎng)結(jié)果評(píng)價(jià)與考核四個(gè)方面進(jìn)行研究與實(shí)踐。

2.1 ASCEP能力素養(yǎng)指標(biāo)點(diǎn)達(dá)成的分解和落實(shí)

ASCEP能力素養(yǎng)要求的分解落實(shí)就是要將工程專(zhuān)業(yè)制定的每條子能力要求分解細(xì)化成為對(duì)知識(shí)、能力或素養(yǎng)的明確要求，簡(jiǎn)稱(chēng)指標(biāo)點(diǎn)。根據(jù)專(zhuān)業(yè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)的闡述，學(xué)生培養(yǎng)的畢業(yè)要求的達(dá)成情況涵蓋12個(gè)一級(jí)指標(biāo)點(diǎn)，根據(jù)各自專(zhuān)業(yè)的特點(diǎn)具體細(xì)化二級(jí)及二級(jí)以上指標(biāo)點(diǎn)。指標(biāo)點(diǎn)的達(dá)成值成為相關(guān)課程或教學(xué)環(huán)節(jié)的教學(xué)目標(biāo)和衡量教學(xué)效果的標(biāo)準(zhǔn)，各課程教學(xué)目標(biāo)要能正確對(duì)接ASCEP能力分解的指標(biāo)點(diǎn)，共建學(xué)生能力素養(yǎng)的“智慧樹(shù)模型”，如圖1所示。

圖1 課程目標(biāo)與能力素養(yǎng)指標(biāo)點(diǎn)達(dá)成的示意圖

2.2 “四平臺(tái)”“五結(jié)合”的人才培養(yǎng)的全過(guò)程

學(xué)生ASCEP能力的培養(yǎng)是一個(gè)逐漸形成、不斷上升的過(guò)程。每一項(xiàng)能力素養(yǎng)的培養(yǎng)都不能簡(jiǎn)單地通過(guò)一個(gè)或兩個(gè)的教學(xué)課程或教學(xué)活動(dòng)完成，必須將ASCEP各子能力素養(yǎng)的培養(yǎng)貫穿于學(xué)生四年學(xué)習(xí)和實(shí)踐的始終。各項(xiàng)教學(xué)活動(dòng)穩(wěn)定有序地開(kāi)展對(duì)實(shí)踐平臺(tái)的建設(shè)提出了更高的要求。本研究探索性提出以基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái)、工程基礎(chǔ)訓(xùn)練平臺(tái)、綜合運(yùn)用實(shí)踐平臺(tái)和素質(zhì)拓展創(chuàng)新平臺(tái)四大實(shí)踐平臺(tái)為基礎(chǔ)，開(kāi)展分期實(shí)踐模塊，配合理論實(shí)踐相結(jié)合、課內(nèi)外相結(jié)合、校內(nèi)外相結(jié)合、仿真虛實(shí)結(jié)合以及產(chǎn)學(xué)研結(jié)合五結(jié)合教學(xué)方針，有序培養(yǎng)塑造學(xué)生多學(xué)科知識(shí)應(yīng)用能力、復(fù)雜工程問(wèn)題分析能力、復(fù)雜工程系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)能力、文獻(xiàn)研究與實(shí)驗(yàn)分析能力、現(xiàn)代工具使用能力、工程師的社會(huì)責(zé)任意識(shí)、環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展意識(shí)和溝通交流能力等，如圖2所示。在學(xué)生四年學(xué)習(xí)期間，鼓勵(lì)學(xué)生參加科研助手、企業(yè)實(shí)踐等不斷使學(xué)生各項(xiàng)ASCEP子能力素養(yǎng)在綜合性的學(xué)習(xí)和實(shí)踐活動(dòng)中得到融合、集成和升華。

圖2 ASCEP能力提升的“四平臺(tái)”“五結(jié)合”人才培養(yǎng)過(guò)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(diǎn)做好課程體系的整合重組、教學(xué)組織形式和教學(xué)方式改革。本研究提出課程模塊融合、教學(xué)內(nèi)容與工程問(wèn)題融合、教師團(tuán)隊(duì)校企融合、工程訓(xùn)練與競(jìng)賽融合和實(shí)習(xí)模塊虛實(shí)融合五大方針。通過(guò)課程融合，組建專(zhuān)業(yè)教師團(tuán)隊(duì)；根據(jù)融合后的教學(xué)內(nèi)容模塊安排主講教師。適時(shí)將工程問(wèn)題引入課堂，聘請(qǐng)企業(yè)專(zhuān)家走進(jìn)課堂開(kāi)展專(zhuān)題講座；注重采取小組學(xué)習(xí)，將復(fù)雜工程設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)訓(xùn)練以團(tuán)隊(duì)競(jìng)賽的形式開(kāi)展；虛擬仿真實(shí)踐和基地實(shí)踐相結(jié)合等。這些舉措有效提升了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，更大程度地提升了他們的ASCEP能力。以化工專(zhuān)業(yè)開(kāi)展的校級(jí)工程設(shè)計(jì)競(jìng)賽為例，與各項(xiàng)子復(fù)雜工程能力相關(guān)的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)和學(xué)習(xí)內(nèi)容，如圖3所示。通過(guò)組建校企教師團(tuán)隊(duì)指導(dǎo)學(xué)生團(tuán)隊(duì)參與逐步完善各學(xué)科知識(shí)應(yīng)用提升，逐步集成學(xué)生各項(xiàng)復(fù)雜工程能力與素養(yǎng)。

圖3 工程訓(xùn)練與競(jìng)賽融合案例示意圖

2.4 “五轉(zhuǎn)變”的ASCEP能力的考核和評(píng)價(jià)

對(duì)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(píng)價(jià)在教學(xué)過(guò)程中學(xué)生ASCEP能力素養(yǎng)的達(dá)成情況是一項(xiàng)重要的工作，合理的評(píng)價(jià)有助于學(xué)生主體積極參與教學(xué)過(guò)程。本研究提出傳統(tǒng)的“重理論考核、一次性考核與評(píng)價(jià)、單一考核方式、學(xué)校教師單方考核、考試成績(jī)學(xué)校任課”考核與評(píng)價(jià)，應(yīng)向“重能力考核與評(píng)價(jià)、過(guò)程化多次考核與評(píng)價(jià)、多元化考核與評(píng)價(jià)、校企雙方共同考核、考核成績(jī)社會(huì)認(rèn)可”五個(gè)方面轉(zhuǎn)變，以更加有效、多樣化地評(píng)價(jià)學(xué)生各項(xiàng)能力素養(yǎng)的達(dá)成情況，如圖4所示。考核評(píng)價(jià)的方式要與擬定課程或?qū)嵺`環(huán)節(jié)的課程目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)程度匹配，應(yīng)盡量考慮多樣化的考核評(píng)價(jià)，如進(jìn)行課程小論文、綜合性作業(yè)、小組研討、團(tuán)隊(duì)化答辯等。

圖4 學(xué)生能力素養(yǎng)考核與評(píng)價(jià)的五個(gè)轉(zhuǎn)變

3 教學(xué)實(shí)施效果評(píng)價(jià)

基于國(guó)際工程教育理念，在“四平臺(tái)”的支撐下構(gòu)建了“五結(jié)合、五融合、五轉(zhuǎn)變”化學(xué)工程師人才培養(yǎng)新模式，強(qiáng)化學(xué)生知識(shí)能力和素質(zhì)的培養(yǎng)，助推學(xué)生工程能力與素養(yǎng)的提升，完善工程師的復(fù)雜工程能力的培育。成果的推廣應(yīng)用使得學(xué)?；?zhuān)業(yè)學(xué)生工程實(shí)踐和科研創(chuàng)新能力顯著增強(qiáng)，學(xué)生省部級(jí)、國(guó)家級(jí)獎(jiǎng)勵(lì)成果豐碩。近五年，全國(guó)化工設(shè)計(jì)大賽獲國(guó)家級(jí)獎(jiǎng)項(xiàng)180人次，省部級(jí)獎(jiǎng)項(xiàng)395人次。以本科學(xué)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(quán)國(guó)家專(zhuān)利29項(xiàng)；學(xué)生科創(chuàng)成果被寧波日?qǐng)?bào)、寧波晚報(bào)等多家媒體報(bào)道。近年來(lái)，社會(huì)與企業(yè)對(duì)畢業(yè)生總體認(rèn)可度大幅提高，盡管疫情影響，平均就業(yè)率仍達(dá)90%以上。企業(yè)對(duì)學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力、專(zhuān)業(yè)水平、創(chuàng)業(yè)能力、合作協(xié)調(diào)能力和人際溝通能力等給出了滿意評(píng)價(jià)，先后與周邊化工園區(qū)、企業(yè)等14家單位簽訂應(yīng)用型人才培養(yǎng)協(xié)議。

4 結(jié)語(yǔ)

本研究以認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)為引領(lǐng)，在深入理解“復(fù)雜工程問(wèn)題”的內(nèi)涵的基礎(chǔ)上，將復(fù)雜工程能力/素養(yǎng)進(jìn)行細(xì)化分解為8個(gè)子能力與素養(yǎng)。針對(duì)復(fù)雜工程問(wèn)題在教學(xué)中存在的實(shí)際問(wèn)題，在教學(xué)中從對(duì)學(xué)生能力/素養(yǎng)培養(yǎng)、實(shí)施過(guò)程、實(shí)施模式和實(shí)施結(jié)果考核評(píng)價(jià)四個(gè)不同角度出發(fā)，分解和落實(shí)各項(xiàng)能力/素養(yǎng)指標(biāo)點(diǎn)達(dá)成。以注重人才培養(yǎng)全過(guò)程的四大實(shí)踐平臺(tái)為基礎(chǔ)，開(kāi)展分期實(shí)踐模塊，配合理論實(shí)踐相結(jié)合、課內(nèi)外相結(jié)合、校內(nèi)外相結(jié)合、仿真虛實(shí)結(jié)合以及產(chǎn)學(xué)研結(jié)合的教學(xué)方針，優(yōu)化人才培養(yǎng)的課程模塊融合、教學(xué)內(nèi)容與工程問(wèn)題融合、教師團(tuán)隊(duì)校企融合、工程訓(xùn)練與競(jìng)賽融合和實(shí)習(xí)模塊虛實(shí)融合模式；建立重能力考核與評(píng)價(jià)、過(guò)程化多次考核與評(píng)價(jià)、多元化考核與評(píng)價(jià)、校企雙方共同考核和考核成績(jī)社會(huì)認(rèn)可的工程能力的評(píng)價(jià)考核機(jī)制，為培育學(xué)生應(yīng)對(duì)復(fù)雜工程問(wèn)題的能力提供了行之有效實(shí)施路徑。希望本研究能夠?yàn)楦叩仍盒５南嚓P(guān)工程專(zhuān)業(yè)在學(xué)生分析和解決復(fù)雜工程問(wèn)題能力培養(yǎng)方面提供借鑒，更希望相關(guān)的教師和專(zhuān)家能夠進(jìn)一步研究，使之與現(xiàn)代工程社會(huì)發(fā)展同步。