如何理解復(fù)雜工程問題與畢業(yè)要求指標點的分解

張立強

[摘要]畢業(yè)要求是工程教育專業(yè)認證理念“以學(xué)生為中心、以目標為導(dǎo)向”中的重要目標，畢業(yè)要求指標點的分解是目前畢業(yè)要求實現(xiàn)及達成度評價的最有效辦法，是工程教育專業(yè)認證必須重視和做好的工作。文章以資源勘查工程專業(yè)為例，以復(fù)雜工程問題的內(nèi)涵分析為基礎(chǔ)，探討了畢業(yè)要求與復(fù)雜工程問題的關(guān)系、畢業(yè)要求指標點的分解原則，闡述了如何結(jié)合專業(yè)特點分解畢業(yè)要求指標點，以及指標點合理分解的意義，以期為相關(guān)院校類似工程專業(yè)提供參考和借鑒。

[關(guān)鍵詞]專業(yè)認證;復(fù)雜工程問題;畢業(yè)要求;指標點分解

[中圖分類號]G642.477 [文獻標識碼]A [文章編號]2095-3437（2020）07-0033-04

2012年12月，中國正式申請加入國際本科工程學(xué)位互認協(xié)議《華盛頓協(xié)議》，2016年成為《華盛頓協(xié)議》的正式締約成員，這為我國工程專業(yè)畢業(yè)生跨越走向國際的“門檻”提供了可能。到2017年底，我國有198個高校、846個專業(yè)通過了認證。2018年接受認證的專業(yè)高達547個，并呈逐年上升的趨勢。工程教育專業(yè)認證有力地促進了我國工程教育高質(zhì)量的發(fā)展。

培養(yǎng)學(xué)生具有解決復(fù)雜工程問題的能力是《華盛頓協(xié)議》國際實質(zhì)等效原則達成的重要標志，畢業(yè)要求指標點的分解是培養(yǎng)學(xué)生具有解決復(fù)雜工程問題的能力以及達成度評價的最有效方法，是認證專業(yè)必須重視和做好的工作。目前，指標點細化并沒有統(tǒng)一的做法，還處于一個探索的階段;關(guān)于畢業(yè)要求指標點分解的成果比較少，已有文獻主要站在政策性專家和認證考察專家的角度對復(fù)雜工程問題進行分析，但對指標點的分解探討少，認證專業(yè)存在很多疑惑和誤區(qū)。筆者組織并完成了中國石油大學(xué)（華東）（以下簡稱“我?！保┵Y源勘查工程專業(yè)2015年及2018年兩次專業(yè)認證的自評及專家進校考察工作，先后與校內(nèi)外10余個專業(yè)探討，深感各專業(yè)在指標點分解等具體細節(jié)方面困惑較多。本文是從實際執(zhí)行者的角度，從復(fù)雜工程問題的內(nèi)涵出發(fā)，探討指標點的分解思路，以期為相關(guān)院校類似專業(yè)提供參考和借鑒。

一、復(fù)雜工程問題的內(nèi)涵

培養(yǎng)學(xué)生具有解決本專業(yè)領(lǐng)域復(fù)雜工程問題的能力是工程教育的基本要求?！度A盛頓協(xié)議》、我國2015及以后版本的《工程教育認證標準》對它有明確的定義與界定。標準列出了7條特征（見表1），復(fù)雜工程問題必須具備特征1，同時具備下述特征2-7的部分或全部。

圖1顯示了按照上述定義劃分的復(fù)雜工程問題的類型。特征l為復(fù)雜工程問題的必備基本特征，2-7的一個或多個為選擇性特征。通過圖1可以看出，復(fù)雜工程問題的類型、層次多樣。復(fù)雜工程問題具有三個關(guān)鍵詞：復(fù)雜、工程、問題，具有一個基礎(chǔ)、兩個范疇、三個屬性、多個層次等特征。

1.一個基礎(chǔ)。復(fù)雜工程問題是以深入、系統(tǒng)的工程原理為基礎(chǔ)（特征1），工程原理又包括自然科學(xué)原理、工程基礎(chǔ)、專業(yè)基礎(chǔ)、專業(yè)及前沿理論、工程設(shè)計原理、工程實踐知識、文獻知識等。工程原理分析是解決復(fù)雜工程問題的關(guān)鍵。

2.兩個范疇。一是復(fù)雜問題范疇，具有綜合性（可分解）（特征7）、影響因素多（特征2）、充滿矛盾、選擇性（答案不唯一、需要價值判斷）（特征2、特征6）、深度及難度大（但可預(yù)測性）（特征3）、不熟悉（涉及不太常見的問題）等。二是復(fù)雜工程活動范疇，考慮經(jīng)濟、社會效益、安全、專業(yè)、社會系統(tǒng)，難度及交互程度大（特征2）、超越專業(yè)、涉及面廣（特征5）、社會影響大（特征6）、創(chuàng)新性強（特征2、特征3、特征4）。

3.三個屬性：復(fù)雜工程問題包含三個屬性，即科學(xué)屬性、工程屬性及社會屬性。復(fù)雜具有四個方面的含義：科學(xué)屬性的復(fù)雜性，即原理深入（特征1）;專業(yè)的復(fù)雜性（特征2、特征3、特征4、特征7），影響因素多、答案不唯一（特征2）;社會屬性的復(fù)雜性（特征5、特征6），以及問題的綜合性（或系統(tǒng)性）（特征2、特征4、特征6、特征7）。

4.多個層次。按照特征要素的組合，復(fù)雜工程問題有多個層次、類型多樣。復(fù)雜工程的類型及層次有：1+2、1+2+3、1+2+3+4、1+2+3+4+5、1+2+3+4+5+6、1+2+3+4+5+6+7等不同的復(fù)雜層次和不同的類型。

二、復(fù)雜工程問題與畢業(yè)要求的關(guān)系

從復(fù)雜工程問題的特征來看，復(fù)雜工程問題可以分解為若干個相對簡單、相互關(guān)聯(lián)的子系統(tǒng)或子問題;工程實踐會帶來若干社會問題，會受到自然與和諧、健康與安全、道德規(guī)范、倫理與經(jīng)濟發(fā)展等外界因素的制約（特征5）。復(fù)雜工程問題的有效解決須進行深入的原理分析（特征1），綜合考慮技術(shù)、工程、社會等多方面的因素，通過“問題分析”、“方案設(shè)計”、篩選“現(xiàn)代工具與技術(shù)”，開展“研究”，把握不同社會群體的利益平衡（特征6），找到合理、可信的答案。

解決復(fù)雜工程問題需要以下幾個方面的能力和素質(zhì)：1.深入的工程原理應(yīng)用能力;2.問題分析、設(shè)計/開發(fā)方案、研究能力;3.使用及開發(fā)現(xiàn)代工具、技術(shù)和方法的能力;4.合作、判斷、有效溝通的能力;5.維護社會的素質(zhì)和責(zé)任感。畢業(yè)要求就是對解決復(fù)雜工程問題能力的分解，上述5個方面分為12條畢業(yè)要求，分別對應(yīng)于工程知識（畢業(yè)要求1）、專業(yè)技能（畢業(yè)要求2、3、4、5）、綜合素養(yǎng)（畢業(yè)要求9、10、11、12，畢業(yè)要求6、7、8）等三個方面。綜合素養(yǎng)包括溝通、管理等能力（畢業(yè)要求9、10、11）、維護社會和責(zé)任感（畢業(yè)要求6、7、8）和適應(yīng)能力（畢業(yè)要求12）等。

畢業(yè)要求的核心是解決復(fù)雜工程問題的能力，合理的畢業(yè)要求代表了復(fù)雜工程問題的本質(zhì)特征。12條畢業(yè)要求代表了不同的能力要求，也反映了教學(xué)目標的不同層次，工程知識（1）代表了布盧姆（Bloom）分類的“記住、理解、應(yīng)用”三個層次，專業(yè)技能（2、3、4、5）對應(yīng)于布盧姆分類的“分析、綜合、評價”三個較高級層次，綜合素養(yǎng)融入布盧姆分類的不同層次。

三、畢業(yè)要求指標點的分解

培養(yǎng)解決復(fù)雜工程問題的能力，需要將復(fù)雜工程問題滲透到工程教育的課程、實踐、考核中。如何將課程與解決復(fù)雜工程問題的能力聯(lián)系在一起？畢業(yè)要求指標點的分解是二者之間的重要橋梁。

（一）畢業(yè)要求指標點分解的原則

分解指標點的目的是便于達成度的評價，分解是否合理主要體現(xiàn)以下幾個原則。

科學(xué)性：指標點的分解應(yīng)考慮復(fù)雜工程問題的三個屬性，即科學(xué)性、工程性和社會性，充分體現(xiàn)復(fù)雜工程問題的層次性、邏輯性。首先，復(fù)雜工程問題的要素是相互聯(lián)系的，不同指標點之間應(yīng)具有很好的邏輯性聯(lián)系，能反映能力達成的內(nèi)在邏輯關(guān)系，或反映解決問題的特定思維或研究過程。其次，復(fù)雜工程問題的層次性，不同指標點（或?qū)?yīng)的能力）具有層次性;指標點的分解是將問題簡單化，易實現(xiàn)、易考核。

實用性：指標點分解易操作、可落實、可評價，能有效指導(dǎo)課程設(shè)置、能力培養(yǎng)。易操作是指按照一定的思維方式或邏輯關(guān)系，采用縱橫結(jié)合、橫向分結(jié)構(gòu)、縱向分層次的思路分解。易評價是指標點及對應(yīng)的能力“可衡量”，易于找到支撐指標點達成的教學(xué)活動（課程），有效實施達成度評價。能力的實現(xiàn)矩陣科學(xué)、合理，既要避免基礎(chǔ)課只對應(yīng)工程知識（畢業(yè)要求1）、對應(yīng)的指標點太少，又要避免畢業(yè)設(shè)計、企業(yè)實習(xí)等實踐類課程對應(yīng)的指標點太多，難以達到要求。

專業(yè)性：不同專業(yè)面對的對象、需要的能力類型等有差異，畢業(yè)要求要圍繞不同的專業(yè)培養(yǎng)目標，結(jié)合專業(yè)特色，理解本專業(yè)在“問題分析”“設(shè)計/開發(fā)”“研究”等能力要求的差異及其之間的關(guān)系，復(fù)雜工程問題的分解應(yīng)體現(xiàn)專業(yè)特色。

（二）畢業(yè)要求指標點的分解實例

以資源勘查工程專業(yè)為例，針對畢業(yè)要求4（研究）的指標點分解分析如下。

畢業(yè)要求4：研究。具有創(chuàng)新意識，能夠基于科學(xué)原理并采用科學(xué)方法對（資源勘查工程專業(yè)）復(fù)雜工程問題進行研究，包括設(shè)計實驗、實驗分析、數(shù)據(jù)解釋并通過信息綜合得到合理有效的結(jié)論。

對于工程問題，研究不僅僅局限于調(diào)查研究，更多的是針對復(fù)雜工程問題以開展實驗為基礎(chǔ)、獲取需要的信息和數(shù)據(jù)，開展數(shù)據(jù)分析和解釋等綜合研究，具有一定的深度、廣度和創(chuàng)新性。該項畢業(yè)要求指標點的分解要考慮三個方面。首先，按照研究的過程和層次，分解為問題分析、實驗設(shè)計、實驗測試與信息采集、分析與解釋數(shù)據(jù)、綜合研究、獲得合理有效的結(jié)論。其次，考慮不同專業(yè)方向?qū)嶒灱寄芗胺椒ǖ莫毺匦耘c差異性。再次，體現(xiàn)創(chuàng)新意識。

分解的思路有兩種，一是縱向分解，分為實驗的設(shè)計、開展實驗、實驗數(shù)據(jù)的分析及解釋（表2-1）;第二種方法，縱橫結(jié)合，考慮不同方向研究和實驗的差異性（表2-2）。上述兩種方案均參照了學(xué)生能力達成的邏輯關(guān)系進行分解，符合學(xué)生培養(yǎng)方案（或課程體系）設(shè)計的“先行后續(xù)，逐步深化”的邏輯關(guān)系，有利于建立能力達成的評價機制。確各課程在畢業(yè)要求達成中承擔(dān)的責(zé)任;各課程教學(xué)內(nèi)容的設(shè)計與改革圍繞畢業(yè)要求指標點的達成進行。

（一）以指標點的分解為抓手，持續(xù)改進課程體系

畢業(yè)要求指標點的合理分解能夠發(fā)現(xiàn)課程體系及教學(xué)的短板，明確改進的方向。如我校資源勘查工程專業(yè)在2015年首次專業(yè)認證的自評過程中，通過指標點的分解及達成度評價，發(fā)現(xiàn)學(xué)生的工程知識掌握比較理想，但研究、設(shè)計/開發(fā)解決方案的能力不足;分析工程問題涉及的安全與社會、環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展等意識不足;溝通能力及跨文化背景等也需要加強。上述問題與以往課程體系存在的短板密切相關(guān)，以往的課程體系存在著“創(chuàng)新教育不能惠及每位學(xué)生、課程設(shè)計偏知識對設(shè)計能力重視不足、通識教育不關(guān)注工程問題、專業(yè)教育不涉及社會和環(huán)境問題、能力培養(yǎng)對溝通和團隊等綜合素質(zhì)重視不夠”的問題。在2017版培養(yǎng)方案修訂及近幾年的教學(xué)改革中，我們圍繞上面一些問題或不足開展持續(xù)改進，增加了實踐環(huán)節(jié)及創(chuàng)新實驗（必修）、修訂規(guī)范了實踐課程的目標要求，設(shè)置了管理智慧與國際視野、身心健康與職業(yè)發(fā)展等不同模塊的通識教育選修課;在核心課程的教學(xué)中增加了經(jīng)濟評價和項目管理等環(huán)節(jié)。

（二）指標點的分解讓全體教師明確責(zé)任、主動參與持續(xù)改進

復(fù)雜工程問題來源于社會、企業(yè)，每位教師在深刻理解復(fù)雜工程問題的內(nèi)涵與本質(zhì)的基礎(chǔ)上，理解并參與畢業(yè)要求指標點的分解。在分解的過程中，必須認真思考以下幾個問題：課程的教學(xué)目標是什么？課程目標與畢業(yè)要求及指標點的關(guān)系是什么？課程大綱對指標點的支撐是否合理？課程大綱能否反映對畢業(yè)要求及其指標點的培養(yǎng)和考核？各環(huán)節(jié)的教學(xué)內(nèi)容、方法是否支撐指標點對應(yīng)的能力的培養(yǎng)要求？課程考核及達成度評價是否真正反映畢業(yè)要求及其指標點？以上這些問題成為教師開展教學(xué)改革的動力與方向。通過指標點的分解，教師的理念轉(zhuǎn)變了，能夠圍繞培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力開展教學(xué)，并貫穿于每一個教學(xué)活動，實現(xiàn)了“以學(xué)生為中心、以目標為導(dǎo)向的”人才培養(yǎng)理念。

（三）指標點的分解讓能力培養(yǎng)貫穿于每一門課程

指標點的分解能夠明確每一門課程在能力培養(yǎng)中的作用。在研究能力的培養(yǎng)中，基礎(chǔ)課程、專業(yè)課程、實踐課程等均發(fā)揮著重要的作用，能力培養(yǎng)貫穿于每一門課程?；A(chǔ)課程的教學(xué)和考核內(nèi)容不再僅僅局限在以記憶和驗證為主，而是加強了建模、分析等環(huán)節(jié);專業(yè)核心課程，加強師生交流、文獻調(diào)研、研究思路、綜合分析環(huán)節(jié)等，加大了課程深度，強化了學(xué)生解決問題的能力培養(yǎng)。實踐環(huán)節(jié)，重點為學(xué)生創(chuàng)造解決實際復(fù)雜工程問題的機會和平臺，全面檢驗學(xué)生的問題分析、設(shè)計及研究等的實際能力，并通過合理的評價促進學(xué)生的能力發(fā)展。

五、結(jié)語

指標點分解是教學(xué)改革、課程評價的指揮棒，指標點分解的合理性對畢業(yè)要求達成度的評價至關(guān)重要。受傳統(tǒng)教學(xué)習(xí)慣的影響，很多教師對復(fù)雜工程問題的理解存在誤區(qū)。第一，認為復(fù)雜工程問題太復(fù)雜，培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力與我無關(guān)、無從下手。第二，認為復(fù)雜工程問題就是復(fù)雜的專業(yè)技術(shù)問題。上述誤區(qū)與對畢業(yè)要求指標點的分解及理解有關(guān)，合理的指標點分解能讓能力培養(yǎng)貫穿于每一門課程，讓全體教師明確教學(xué)改革的責(zé)任，主動參與教學(xué)改革并持續(xù)改進。