基于解決復雜工程問題能力的卓越工程師培養模式的研究

李祥琴

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

關鍵詞：復雜工程問題 卓越工程師 培養模式

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學生解決復雜工程問題的能力，即本科培養學生解決復雜工程問題的能力。為了強化培養學生的工程能力和創新能力，我國提出了“卓越工程師教育培養計劃”[1]，旨在培養一批有創新能力、能適應經濟社會發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，在工程教育培養模式方面，目前尚處于探索階段，人才培養模式比較單一，在培養學生實踐能力、創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卓越工程師的要求，新建本科院校亟需對人才培養模式進行改革，實現以培養學生解決復雜工程問題能力為核心的人才培養模式。

基于解決復雜工程問題能力培養的“卓越工程師”人才培養模式的探索與研究，對于推動創新人才的培養，提高學校人才培養水平具有積極作用。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能力問題以及對專任教師的培養。反之，通過專任教師執教能力的提升，可促進卓越工程師的培養，人才培養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，還可能是系統性問題，是針對本科生在就業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，所學知識包括數學、自然科學、工程基礎和相關專業知識；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，較強的團隊協作能力以及具備在企業和社會環境下的工程系統實踐能力，對項目的環境和可持續發展進行研究的能力。

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，還需進入企業或實習實訓基地經過具有項目設計與管理經驗的工程師的指導才能夠實現。

2 人才培養模式探索

人才培養模式是學校為學生構建的知識、能力、素質結構及其實現方式，它貫穿于人才培養的各個環節。傳統的人才培養模式還存在以下方面的問題：培養目標不明確，與行業企業需求脫節；課程體系缺乏整體優化，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展和工程實踐。因此，探索適應新形勢下的人才培養模式，顯得尤為重要。

2.1 優化課程體系

根據課程類型，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，增加實踐教學時數，如課程實驗、課程設計和綜合實訓。隨著信息技術的迅猛發展，大數據概念的引入，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為例，可在原有的課程體系之上，構建適應大數據工程能力培養的核心課程體系。

2.2 建立以卓越工程師為培養目標的競賽機制

開展學科競賽是實現創新教育的有效方法，有助于培養學生的創新能力和實踐能力。通過建立以卓越工程師為培養目標的競賽機制，培養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設計中，進而擴充了理論知識。

學科競賽帶動學生學習，實現了以賽促學，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“互聯網+”大學生創新創業大賽湖北省賽區，獲得大賽金獎。2017年9月，湖北省第二屆網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，還培養了學生的動手操作能力、溝通能力、團隊協作能力。通過這種實戰和競賽機制讓學生發揮了主觀能動性，增強了學習興趣，提高了實踐能力和創新能力，實現了人才培養和企業需求的無縫銜接，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，指導學生專業課程的學習、參加學科競賽、認證考試和創新活動，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參與工程項目的研發，以提升科研能力和創新能力，從而形成了教學、科研、生產一體化。

2.4 加強校企合作

在當前新工科背景下，學校與企業進行產學研合作，教師和學生可以申報產學研協同育人項目，一是與企業合作建立實訓基地，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學習。

根據培養模式、教學管理的特點，以我院計算機科學與技術專業為例，提出解決復雜工程問題能力培養的“卓越工程師”人才培養模式，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，主要完成專業核心課程的學習；第四學年進入企業公司進行工程實踐，培養實踐能力和綜合素質能力。

建立“卓越工程師”培養班與企業合作，每年可接納學生人數為30～50人，開展“訂單式”人才培養，類似“藍橋班”，學校與企業共同制訂人才培養方案，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的課程內容。

2.5 教學方式、方法改革

傳統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，讓學校教師和企業工程師共同授課，以學校專任教師授課為主，企業工程師授課為輔。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參與企業實際工程項目或者進行國內外訪學，豐富其工程實踐經歷。同時，面向社會和企業選聘優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驗的教授、企業高級工程師或企業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展的需要，以基于解決復雜工程問題能力培養目標為導向，不斷探索新的教學方法和培養模式，構建專業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、產學合作協同育人等措施，努力探索和構建符合卓越計劃的教學體系，不斷創新人才培養模式。

參考文獻

[1] 張燕，溫曉玲.基于“卓越計劃”背景下的產學研合作新模式[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.形成具備競爭優勢的卓越工程師培養特色[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體系探索[J].鑄造，2017，66（12）：1340-1342.