如何理解复杂工程问题与毕业要求指标点的分解

张立强

[摘要]毕业要求是工程教育专业认证理念“以学生为中心、以目标为导向”中的重要目标，毕业要求指标点的分解是目前毕业要求实现及达成度评价的最有效办法，是工程教育专业认证必须重视和做好的工作。文章以资源勘查工程专业为例，以复杂工程问题的内涵分析为基础，探讨了毕业要求与复杂工程问题的关系、毕业要求指标点的分解原则，阐述了如何结合专业特点分解毕业要求指标点，以及指标点合理分解的意义，以期为相关院校类似工程专业提供参考和借鉴。

[关键词]专业认证;复杂工程问题;毕业要求;指标点分解

[中图分类号]G642.477 [文献标识码]A [文章编号]2095-3437（2020）07-0033-04

2012年12月，中国正式申请加入国际本科工程学位互认协议《华盛顿协议》，2016年成为《华盛顿协议》的正式缔约成员，这为我国工程专业毕业生跨越走向国际的“门槛”提供了可能。到2017年底，我国有198个高校、846个专业通过了认证。2018年接受认证的专业高达547个，并呈逐年上升的趋势。工程教育专业认证有力地促进了我国工程教育高质量的发展。

培养学生具有解决复杂工程问题的能力是《华盛顿协议》国际实质等效原则达成的重要標志，毕业要求指标点的分解是培养学生具有解决复杂工程问题的能力以及达成度评价的最有效方法，是认证专业必须重视和做好的工作。目前，指标点细化并没有统一的做法，还处于一个探索的阶段;关于毕业要求指标点分解的成果比较少，已有文献主要站在政策性专家和认证考察专家的角度对复杂工程问题进行分析，但对指标点的分解探讨少，认证专业存在很多疑惑和误区。笔者组织并完成了中国石油大学（华东）（以下简称“我校”）资源勘查工程专业2015年及2018年两次专业认证的自评及专家进校考察工作，先后与校内外10余个专业探讨，深感各专业在指标点分解等具体细节方面困惑较多。本文是从实际执行者的角度，从复杂工程问题的内涵出发，探讨指标点的分解思路，以期为相关院校类似专业提供参考和借鉴。

一、复杂工程问题的内涵

培养学生具有解决本专业领域复杂工程问题的能力是工程教育的基本要求。《华盛顿协议》、我国2015及以后版本的《工程教育认证标准》对它有明确的定义与界定。标准列出了7条特征（见表1），复杂工程问题必须具备特征1，同时具备下述特征2-7的部分或全部。

图1显示了按照上述定义划分的复杂工程问题的类型。特征l为复杂工程问题的必备基本特征，2-7的一个或多个为选择性特征。通过图1可以看出，复杂工程问题的类型、层次多样。复杂工程问题具有三个关键词：复杂、工程、问题，具有一个基础、两个范畴、三个属性、多个层次等特征。

1.一个基础。复杂工程问题是以深入、系统的工程原理为基础（特征1），工程原理又包括自然科学原理、工程基础、专业基础、专业及前沿理论、工程设计原理、工程实践知识、文献知识等。工程原理分析是解决复杂工程问题的关键。

2.两个范畴。一是复杂问题范畴，具有综合性（可分解）（特征7）、影响因素多（特征2）、充满矛盾、选择性（答案不唯一、需要价值判断）（特征2、特征6）、深度及难度大（但可预测性）（特征3）、不熟悉（涉及不太常见的问题）等。二是复杂工程活动范畴，考虑经济、社会效益、安全、专业、社会系统，难度及交互程度大（特征2）、超越专业、涉及面广（特征5）、社会影响大（特征6）、创新性强（特征2、特征3、特征4）。

3.三个属性：复杂工程问题包含三个属性，即科学属性、工程属性及社会属性。复杂具有四个方面的含义：科学属性的复杂性，即原理深入（特征1）;专业的复杂性（特征2、特征3、特征4、特征7），影响因素多、答案不唯一（特征2）;社会属性的复杂性（特征5、特征6），以及问题的综合性（或系统性）（特征2、特征4、特征6、特征7）。

4.多个层次。按照特征要素的组合，复杂工程问题有多个层次、类型多样。复杂工程的类型及层次有：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等不同的复杂层次和不同的类型。

二、复杂工程问题与毕业要求的关系

从复杂工程问题的特征来看，复杂工程问题可以分解为若干个相对简单、相互关联的子系统或子问题;工程实践会带来若干社会问题，会受到自然与和谐、健康与安全、道德规范、伦理与经济发展等外界因素的制约（特征5）。复杂工程问题的有效解决须进行深入的原理分析（特征1），综合考虑技术、工程、社会等多方面的因素，通过“问题分析”、“方案设计”、筛选“现代工具与技术”，开展“研究”，把握不同社会群体的利益平衡（特征6），找到合理、可信的答案。

解决复杂工程问题需要以下几个方面的能力和素质：1.深入的工程原理应用能力;2.问题分析、设计/开发方案、研究能力;3.使用及开发现代工具、技术和方法的能力;4.合作、判断、有效沟通的能力;5.维护社会的素质和责任感。毕业要求就是对解决复杂工程问题能力的分解，上述5个方面分为12条毕业要求，分别对应于工程知识（毕业要求1）、专业技能（毕业要求2、3、4、5）、综合素养（毕业要求9、10、11、12，毕业要求6、7、8）等三个方面。综合素养包括沟通、管理等能力（毕业要求9、10、11）、维护社会和责任感（毕业要求6、7、8）和适应能力（毕业要求12）等。

毕业要求的核心是解决复杂工程问题的能力，合理的毕业要求代表了复杂工程问题的本质特征。12条毕业要求代表了不同的能力要求，也反映了教学目标的不同层次，工程知识（1）代表了布卢姆（Bloom）分类的“记住、理解、应用”三个层次，专业技能（2、3、4、5）对应于布卢姆分类的“分析、综合、评价”三个较高级层次，综合素养融入布卢姆分类的不同层次。

三、毕业要求指标点的分解

培养解决复杂工程问题的能力，需要将复杂工程问题渗透到工程教育的课程、实践、考核中。如何将课程与解決复杂工程问题的能力联系在一起？毕业要求指标点的分解是二者之间的重要桥梁。

（一）毕业要求指标点分解的原则

分解指标点的目的是便于达成度的评价，分解是否合理主要体现以下几个原则。

科学性：指标点的分解应考虑复杂工程问题的三个属性，即科学性、工程性和社会性，充分体现复杂工程问题的层次性、逻辑性。首先，复杂工程问题的要素是相互联系的，不同指标点之间应具有很好的逻辑性联系，能反映能力达成的内在逻辑关系，或反映解决问题的特定思维或研究过程。其次，复杂工程问题的层次性，不同指标点（或对应的能力）具有层次性;指标点的分解是将问题简单化，易实现、易考核。

实用性：指标点分解易操作、可落实、可评价，能有效指导课程设置、能力培养。易操作是指按照一定的思维方式或逻辑关系，采用纵横结合、横向分结构、纵向分层次的思路分解。易评价是指标点及对应的能力“可衡量”，易于找到支撑指标点达成的教学活动（课程），有效实施达成度评价。能力的实现矩阵科学、合理，既要避免基础课只对应工程知识（毕业要求1）、对应的指标点太少，又要避免毕业设计、企业实习等实践类课程对应的指标点太多，难以达到要求。

专业性：不同专业面对的对象、需要的能力类型等有差异，毕业要求要围绕不同的专业培养目标，结合专业特色，理解本专业在“问题分析”“设计/开发”“研究”等能力要求的差异及其之间的关系，复杂工程问题的分解应体现专业特色。

（二）毕业要求指标点的分解实例

以资源勘查工程专业为例，针对毕业要求4（研究）的指标点分解分析如下。

毕业要求4：研究。具有创新意识，能够基于科学原理并采用科学方法对（资源勘查工程专业）复杂工程问题进行研究，包括设计实验、实验分析、数据解释并通过信息综合得到合理有效的结论。

对于工程问题，研究不仅仅局限于调查研究，更多的是针对复杂工程问题以开展实验为基础、获取需要的信息和数据，开展数据分析和解释等综合研究，具有一定的深度、广度和创新性。该项毕业要求指标点的分解要考虑三个方面。首先，按照研究的过程和层次，分解为问题分析、实验设计、实验测试与信息采集、分析与解释数据、综合研究、获得合理有效的结论。其次，考虑不同专业方向实验技能及方法的独特性与差异性。再次，体现创新意识。

分解的思路有两种，一是纵向分解，分为实验的设计、开展实验、实验数据的分析及解释（表2-1）;第二种方法，纵横结合，考虑不同方向研究和实验的差异性（表2-2）。上述两种方案均参照了学生能力达成的逻辑关系进行分解，符合学生培养方案（或课程体系）设计的“先行后续，逐步深化”的逻辑关系，有利于建立能力达成的评价机制。确各课程在毕业要求达成中承担的责任;各课程教学内容的设计与改革围绕毕业要求指标点的达成进行。

（一）以指标点的分解为抓手，持续改进课程体系

毕业要求指标点的合理分解能够发现课程体系及教学的短板，明确改进的方向。如我校资源勘查工程专业在2015年首次专业认证的自评过程中，通过指标点的分解及达成度评价，发现学生的工程知识掌握比较理想，但研究、设计/开发解决方案的能力不足;分析工程问题涉及的安全与社会、环境与可持续发展等意识不足;沟通能力及跨文化背景等也需要加强。上述问题与以往课程体系存在的短板密切相关，以往的课程体系存在着“创新教育不能惠及每位学生、课程设计偏知识对设计能力重视不足、通识教育不关注工程问题、专业教育不涉及社会和环境问题、能力培养对沟通和团队等综合素质重视不够”的问题。在2017版培养方案修订及近几年的教学改革中，我们围绕上面一些问题或不足开展持续改进，增加了实践环节及创新实验（必修）、修订规范了实践课程的目标要求，设置了管理智慧与国际视野、身心健康与职业发展等不同模块的通识教育选修课;在核心课程的教学中增加了经济评价和项目管理等环节。

（二）指标点的分解让全体教师明确责任、主动参与持续改进

复杂工程问题来源于社会、企业，每位教师在深刻理解复杂工程问题的内涵与本质的基础上，理解并参与毕业要求指标点的分解。在分解的过程中，必须认真思考以下几个问题：课程的教学目标是什么？课程目标与毕业要求及指标点的关系是什么？课程大纲对指标点的支撑是否合理？课程大纲能否反映对毕业要求及其指标点的培养和考核？各环节的教学内容、方法是否支撑指标点对应的能力的培养要求？课程考核及达成度评价是否真正反映毕业要求及其指标点？以上这些问题成为教师开展教学改革的动力与方向。通过指标点的分解，教师的理念转变了，能够围绕培养学生解决复杂工程问题的能力开展教学，并贯穿于每一个教学活动，实现了“以学生为中心、以目标为导向的”人才培养理念。

（三）指标点的分解让能力培养贯穿于每一门课程

指标点的分解能够明确每一门课程在能力培养中的作用。在研究能力的培养中，基础课程、专业课程、实践课程等均发挥着重要的作用，能力培养贯穿于每一门课程。基础课程的教学和考核内容不再仅仅局限在以记忆和验证为主，而是加强了建模、分析等环节;专业核心课程，加强师生交流、文献调研、研究思路、综合分析环节等，加大了课程深度，强化了学生解决问题的能力培养。实践环节，重点为学生创造解决实际复杂工程问题的机会和平台，全面检验学生的问题分析、设计及研究等的实际能力，并通过合理的评价促进学生的能力发展。

五、结语

指标点分解是教学改革、课程评价的指挥棒，指标点分解的合理性对毕业要求达成度的评价至关重要。受传统教学习惯的影响，很多教师对复杂工程问题的理解存在误区。第一，认为复杂工程问题太复杂，培养学生解决复杂工程问题的能力与我无关、无从下手。第二，认为复杂工程问题就是复杂的专业技术问题。上述误区与对毕业要求指标点的分解及理解有关，合理的指标点分解能让能力培养贯穿于每一门课程，让全体教师明确教学改革的责任，主动参与教学改革并持续改进。