復雜適應系統視角下高職院校現場工程師培養探究

[基金項目]本文系2025年度河南省高等學校重點科研項目“河南省高校新質生產力發展水平及其對區域經濟增長的影響研究\"（項目編號：25B880021，項目負責人：）、2024年度河南省高等教育教學改革研究與實踐項目“基于智能供配電技術賽項的‘崗課賽證’成果轉化創新與實踐”（項目編號：2024SJGLX0662，項目負責人：劉小彩）和2022年河南省教育廳高校職業教育教學改革研究與實踐項目“職業教育專業設置與區域產業結構適配性研究”（項目編號：豫教[2023]03123，項目負責人：劉小彩）的階段性研究成果。

[中圖分類號]G717 [文獻標識碼]A [文章編號]1004-3985（2025）15-0050-08

當前，全球正經歷著一場深刻的科技革命和產業變革，以人工智能、大數據、物聯網、云計算等為代表的新一代信息技術與制造業深度融合，推動著傳統產業的轉型升級和新興產業的蓬勃發展，對勞動者的知識結構、技能水平和綜合素質提出了更高要求。傳統的“工程師”概念已無法完全涵蓋產業發展對人才的多元化需求，具備現場解決復雜問題能力、能夠將理論知識與實際操作緊密結合的“現場工程師”應運而生，并逐漸成為產業轉型升級過程中不可或缺的關鍵力量。現場工程師是活躍在生產、工程、管理、服務等一線崗位上的復合型技術技能人才，他們不僅需要掌握扎實的專業理論知識，更要具備將理論應用于實踐、解決現場復雜技術問題的能力[1]。2022年，教育部辦公廳等五部門發布《關于實施職業教育現場工程師專項培養計劃的通知》，旨在通過深化產教融合、校企合作，培養一大批高素質現場工程師，以適應國家經濟社會發展對高素質技術技能人才的迫切需求[2]。高職院校作為培養高素質技術技能人才的主陣地，肩負著為產業輸送現場工程師的重要使命。面對快速變化的產業環境和日益復雜的崗位需求，高職院校在現場工程師培養過程中面臨諸多挑戰，如培養目標與產業需求脫節、課程體系與教學內容滯后、校企合作深度不足、師資隊伍結構性矛盾突出等[3]。如何在高職院校現有培養體系的基礎上，探索出一條更加科學、高效、適應性強的現場工程師培養路徑，是職業教育領域亟待解決的重大課題。

一、復雜適應系統理論的核心內涵

復雜適應系統（ComplexAdaptiveSystem，CAS）理論認為，系統演化的動力本質上來源于系統內部，微觀主體的相互作用生成宏觀的復雜性現象。復雜適應系統的研究思路著眼于系統內在要素的相互作用，所以采取“自下而上”的研究路線；研究深度不限于對客觀事物的描述，而是更著重于揭示客觀事物構成的原因及其演化的歷程[4]。

CAS理論的核心內涵主要體現在以下幾個方面：一是適應性主體。CAS理論認為，系統中的成員是具有適應性的主體（AdaptiveAgent）。所謂適應性，是指主體能夠與環境以及其他主體進行交互作用。這些主體并非被動地接受外部指令，而是具有內在的目的性、主動性和積極的“活性”[5]。它們在持續不斷的交互作用中，不斷地“學習”或“積累經驗”，并根據學到的經驗改變自身的結構和行為方式。這種學習和演化是主體適應環境、爭取生存和延續自身利益的關鍵。例如，在生產現場，現場工程師作為適應性主體，會根據設備運行狀態、生產工藝變化、突發故障等環境信息，不斷調整自己的操作策略和問題解決思路，從而提升工作效率和應對能力。二是共同演化。適應性主體不只是獨立演化，還是共同演化（Co-evolution）。共同演化是指系統中不同主體之間相互依賴、相互影響、相互促進的演化過程。在共同演化中，一個主體的行為和演化會影響其他主體的環境，進而引發其他主體的適應性調整，形成一種動態的、螺旋式上升的進化過程[6。這種相互作用使得系統整體呈現出比單個土體仃為史復殺的宏觀模式。例如，在現場工程師團隊中，不同專業背景的工程師通過協作、交流，共同解決復雜問題，每個人的知識和經驗都會在互動中得到提升，從而推動整個團隊技術水平和解決問題能力的共同進步。三是趨向混沌的邊緣。復雜適應系統具有將秩序和混沌融入某種特殊平衡的能力，其平衡點就是混沌的邊緣（EdgeofCha-os）。混沌的邊緣并非完全的無序，也不是僵化的秩序，而是一種介于兩者之間的狀態。系統在此狀態下既保持了足夠的穩定性以維持其結構和功能，又具備了足夠的靈活性以適應環境變化和產生創新。在這個區界中，系統會產生涌現現象[]。對于現場工程師而言，他們所處的生產現場往往處于“混沌的邊緣”狀態，既有標準化的操作流程和規范（秩序），又面臨著各種突發狀況和不確定性（混沌）。優秀的現場工程師能夠在這種動態平衡中找到最佳的應對策略，既遵循既有規則，又能靈活創新。四是涌現現象。涌現現象（Emergence）是復雜適應系統最顯著的特征之一，指的是系統中微觀主體的簡單相互作用，在宏觀層面自發地產生出新的、復雜的、非預期的行為、模式或結構。這種宏觀行為并非由任何單一主體或中心指令所決定，而是系統內部自組織的結果。涌現現象最本質的特征是由小到大，由微觀到宏觀，由簡單到復雜，由低級到高級的自組織過程8。例如，在生產線上，單個工人的操作行為看似簡單，但當所有工人協同配合，加上設備、工藝的相互作用，最終能夠高效地生產出合格產品，這就是一種宏觀的涌現現象。現場工程師在解決復雜問題時，往往需要通過團隊的自組織協作，才能“涌現”出創新的解決方案。

二、復雜適應系統理論與現場工程師工作性質的關聯性分析

現場工程師的工作環境特性與復雜適應系統（CAS）的特性高度契合。現場工程師在生產、工程、管理、服務等一線崗位上，面對的是一個充滿不確定性、動態變化、相互關聯的復雜系統。在這個系統中，他們扮演著“適應性主體”的角色，不斷地與環境、設備、人員以及各種突發事件進行交互，并在此過程中學習、調整和進化。

（一）現場工程師工作性質的復雜性特征

現場工程師所處的生產或工程現場是一個典型的復雜系統，其工作性質也呈現出顯著的復雜性特征，這與復雜適應系統理論的內涵高度契合。

1.現場環境的復雜性與動態性。現場工程師所面對的生產或工程現場，是一個開放的、非線性的、多因素交織的復雜環境。技術更新迭代速度快，生產工藝流程日益復雜，設備種類繁多且集成度高，加之市場需求變化、供應鏈波動、環保法規限制等外部因素的影響，使得現場環境呈現出高度的復雜性和動態性[9。例如，智能制造工廠中，機器人、自動化設備、信息系統等相互連接，任何一個環節的微小變化都可能影響整個系統的運行。現場工程師只有快速理解和適應這種復雜多變的環境，不斷學習新的技術和工藝，才能勝任工作。

2.現場問題的涌現性與不確定性。現場問題往往不是孤立存在的，而是相互關聯、相互影響的，且具有很強的涌現性和不確定性。一個看似簡單的設備故障，可能牽扯到設計、材料、工藝、操作等多個環節，并引發一系列連鎖反應。這些問題的出現往往是突發性的、非線性的，難以通過預設的標準化流程完全解決。例如，在設備調試過程中，可能會出現意想不到的兼容性問題或性能瓶頸，這需要現場工程師具備敏銳的問題意識、快速診斷能力和創新性解決問題的能力。

3.知識的交叉性與整合性。現代工業生產對現場工程師的知識結構提出了更高要求。他們不僅需要精通本專業領域的知識，還需要具備跨學科的知識背景，如機械、電子、控制、計算機、材料、通信等。例如，一名智能產線現場工程師，不僅要懂機械結構，還要懂電氣控制、軟件編程、數據分析等。這要求現場工程師具備強大的知識整合能力，能夠將不同領域的知識融會貫通，應用于實際問題的解決。傳統的單一學科知識體系已無法滿足現場復雜問題的解決需求。

4.團隊協作與自組織的重要性。現場工程師的工作往往不是單打獨斗，而是需要與研發人員、生產操作人員、質量管理人員、銷售人員以及客戶等多方進行緊密協作。在面對復雜問題時，團隊成員之間需要形成有效的自組織，共同探索解決方案。自組織是指系統在沒有外部指令的情況下，通過內部要素的相互作用，自發地形成有序結構和功能[10]。例如，當生產線出現重大故障時，不同專業的工程師會迅速組成臨時團隊，各自發揮專長，共同分析故障原因，提出解決方案，并協調資源進行搶修。

5.持續學習與適應的必然性。在技術快速迭代和產業不斷升級的背景下，現場工程師的工作性質是一個持續學習和不斷適應的過程。他們必須保持對新知識、新技術的敏感性，通過在崗學習、項目實踐、經驗交流等多種途徑，不斷更新自身的知識和技能。他們需要具備強大的學習能力和適應能力，能夠從實踐中學習，從錯誤中吸取教訓，不斷調整自己的認知結構和行為模式，以應對日益復雜的挑戰和不斷變化的需求。

（二）復雜適應系統視角下現場工程師素質能力構建

復雜適應系統視角下現場工程師素質能力強調現場工程師作為“適應性主體”的核心地位，以及其在復雜環境中通過“共同演化\"實現“涌現”和“趨向混沌的邊緣”的能力，具體能力要素包括：

1.適應性與應變能力。適應性與應變能力是現場工程師在復雜適應系統中最核心、最基礎的素質之一。現代工業生產環境中，現場工程師所面對的不再是單一、線性的問題，而是由設備故障、工藝偏差、人員操作失誤、環境條件變化等多種因素交織而成的復雜局面[1]。因此，現場工程師必須具備超強的快速適應能力和靈活應變能力，這不僅體現在對新知識、新技能的掌握上，更體現在面對未知挑戰時的心理韌性和行為敏捷性。

2.問題解決與創新能力。現場工程師的核心職責是解決現場技術應用問題，這不僅是其專業價值的體現，更是推動生產效率提升和技術進步的關鍵。現場的問題往往呈現出多因素交織、非線性關聯、動態變化的復雜特性，遠非簡單的因果關系所能解釋[12]。因此，現場工程師所需的問題解決能力，已超越了傳統意義上的故障排除或流程優化，它要求工程師具備深刻的洞察力、嚴密的邏輯推理能力以及突破常規的創新思維。

3.自組織與協作能力。在復雜適應系統理論中，自組織是系統在沒有外部中心控制的情況下，通過內部主體之間的相互作用而形成有序結構和功能的能力。對于現場工程師而言，這種自組織能力并非意味著單打獨斗，而是在團隊中能夠有效地進行自我管理、自我協調，并與其他成員協同合作，共同應對復雜挑戰[13]。現場工作的復雜性和動態性決定了任何個體都難以獨立解決所有問題，因此，高效的協作成為現場工程師不可或缺的核心素養。

4.學習與進化能力。在復雜適應系統理論中，學習與進化是適應性主體在與環境持續交互過程中，不斷調整自身內部結構和行為模式，以更好地適應外部變化并提升自身效能的核心機制。對于現場工程師而言，這種學習與進化能力并非僅僅停留在知識的積累層面，而是一種深層次的、貫穿職業生涯始終的自我更新和超越[14]。因此，具備終身學習的意識和能力，能夠從實踐中不斷積累經驗，更新知識體系，實現自我進化，是現場工程師不可或缺的素質。

5.系統思維能力。系統思維能力是現場工程師在復雜適應系統中最具戰略意義的素質之一。在現代工業生產中，任何一個生產環節、一臺設備、一個人員操作，都不是孤立存在的，它們共同構成了一個龐大而復雜的系統。復雜適應系統理論強調，系統中的各個要素之間存在著非線性、動態的相互作用和反饋循環，局部的變化可能引發全局的連鎖反應，而簡單的線性思維往往難以捕捉這些復雜關系[15]。因此，現場工程師需要具備宏觀的系統思維，能夠從整體上把握問題的來龍去脈，理解各個要素之間的相互關系，避免“頭痛醫頭、腳痛醫腳”的片面性。

6.風險識別與控制能力。在復雜多變的現場環境中，風險無處不在，且其表現形式多樣、影響深遠。這些風險可能來源于設備故障、操作失誤、自然災害、供應鏈中斷、網絡安全威脅甚至市場環境變化等多個方面[16]。因此，現場工程師不僅要具備解決問題的能力，更要具備敏銳的風險識別能力，能夠預判潛在的風險點，評估風險可能帶來的影響，并采取有效措施進行預防和控制，確保生產過程的安全、穩定、高效。

三、復雜適應系統視角下高職院校現場工程師培養路徑

本文基于復雜適應系統理論提出高職院校現場工程師培養路徑，旨在構建一個更加適應復雜多變產業環境、有效培養高素質現場工程師的教育生態系統。

（一）構建自組織導向的課程體系

復雜適應系統理論強調系統的自組織和涌現現象。對于現場工程師的培養而言，這意味著其課程體系不應是僵化、固定的知識傳輸管道，而應是一個能夠激發學生內在學習動力、促進知識和技能在實踐中自發生成與優化的柔性化、模塊化體系。這種自組織導向的課程體系，旨在打破傳統教育的束縛，培養學生在面對未知挑戰時迅速調整策略、整合資源的應變能力，并在此基礎上，不斷提升學習與進化能力，以適應產業的快速變遷[1]。通過這種方式，學生不再是被動接受知識的容器，而是主動構建知識、解決問題的行動者。

1.模塊化、項目化的課程設計。傳統的學科式課程體系往往將知識碎片化，難以滿足現場工程師對跨學科知識整合和綜合解決復雜問題能力的需求。在復雜多變的生產現場，現場工程師面對的往往不是單一學科的問題，而是涉及機械、電氣、控制、信息等多領域的綜合性挑戰。因此，課程內容必須進行徹底的模塊化設計，打破傳統的學科界限，圍繞現場工程師的核心能力和典型工作任務，將相關知識和技能有機整合為若干相互關聯的課程模塊。每個模塊既可以是一個獨立的知識單元，也可以是一個完整的項目，旨在通過實踐驅動的方式培養學生的問題解決與創新能力。

2.柔性化、個性化的課程選擇。復雜適應系統中的主體具有多樣性，現場工程師的職業發展路徑也呈現出高度的個性化特征。課程體系必須具備高度的柔性，允許學生根據自身的實際情況，自主選擇課程模塊，實現學習路徑的個性化。學校可以提供豐富多樣的選修課程、微專業或專業方向，鼓勵學生進行跨專業、跨領域的學習，甚至探索新興技術領域。為此，學校應建立完善的學分銀行和學分互認機制，支持學生在不同學習階段和不同學習平臺之間進行靈活轉換，甚至可以將企業培訓、職業技能競賽等非學歷教育成果納入個人學分體系。這種機制不僅能夠滿足學生的個性化發展需求，更重要的是能夠鼓勵學生在自主選擇中形成學習的自組織與協作能力。

3.跨學科、融合式的課程內容。傳統的學科壁壘嚴重阻礙了知識的融會貫通。課程內容必須打破學科壁壘，實現真正的跨學科融合，以培養學生的系統思維能力。這種能力使得現場工程師能夠從宏觀層面把握問題的全貌，理解不同要素之間的相互關系和影響，而不是僅僅停留在單一專業的視角[18]。例如，在機械制造類專業中，除了傳統的機械設計、制造工藝等知識外，還應深度融入電氣自動化（如傳感器、執行器、控制系統）、工業軟件（如CAD/CAM、MES系統）、數據分析（如生產數據采集、故障預測性維護）等知識。在電子信息類專業中，則應融入機械結構、工藝流程、材料科學等知識，使學生能夠理解電子系統在實際物理環境中的運行機理和限制。

4.實踐導向、能力本位的課程評價。傳統的以知識考核為主的評價方式，難以全面衡量現場工程師所需的核心能力。因此，評價應從傳統的知識考核為主轉向能力本位評價，更加注重學生在真實或模擬情境下解決實際問題的能力、創新能力、團隊協作能力和應變能力。建立具有高度反饋性的評價機制，及時向學生提供詳細的學習效果反饋，指出其優點和不足，引導其進行自我反思和調整，從而最終成長為符合產業需求的高素質現場工程師。

（二）設計多元互動的實踐教學模式

復雜適應系統理論強調主體間的相互作用和環境的適應性，這為現場工程師培養的實踐教學模式提供了深刻啟示。現場工程師培養絕不能局限于課堂理論教學，而應是多元互動、開放包容的，能夠為學生提供豐富的實踐機會和真實的學習情境，促進其在互動中學習、在實踐中成長[19]

1.真實項目驅動的實踐教學。將企業真實項目引入課堂和實訓環節，是培養現場工程師實踐能力的核心。這不僅僅是簡單的實習，更是將實際生產中的復雜問題轉化為教學內容，讓學生在解決真實挑戰中學習。學校應與企業建立長期穩定的戰略合作關系，共同篩選和開發具有典型性、復雜性和挑戰性的真實項目。

這些項目應涵蓋現場工程師日常工作中可能遇到的各種情境，如設備故障診斷、工藝流程優化、新產品試制、智能產線改造等。學生以團隊形式參與項目，在學校教師和企業導師的共同指導下，從項目需求分析、方案設計、實施調試到成果驗收，全程參與。這種實踐教學模式使學生直面實際生產中的不確定性和多變性，運用所學知識，結合現場實際情況，提出切實可行的解決方案，從而提高解決問題能力與創新能力。

2.虛擬仿真與數字孿生技術應用。在某些情況下，真實生產現場的實踐機會可能受限，如涉及高危操作、昂貴設備或生產排期緊張等。此時，充分利用虛擬仿真和數字孿生技術，能夠為學生提供沉浸式、交互式的實踐環境，成為彌補真實實踐不足的有效手段。第一，通過構建高仿真的虛擬工廠、虛擬設備，學生可以在安全可控的環境中進行反復操作訓練、故障診斷、工藝優化、應急演練等。例如，在虛擬環境中模擬設備突發故障，學生需要迅速判斷故障類型、分析原因并執行相應的排除步驟，這極大地鍛煉了應變能力。第二，數字孿生技術將物理實體與虛擬模型實時連接，學生可以通過數字孿生系統實時監控設備運行狀態，進行遠程操作和故障預測。

3.師生、生生、校企多方互動。實踐教學的有效性，很大程度上取決于互動交流的深度和廣度。多方互動是復雜適應系統保持活力的關鍵，對于現場工程師的培養也是如此。第一，師生互動。教師的角色應從傳統的知識傳授者轉變為學習的引導者和促進者。通過啟發式、探究式教學，教師引導學生主動思考和解決問題。例如，在項目化學習中，教師可以提出開放性問題，鼓勵學生自主探索解決方案，并在學生遇到困難時提供必要的資源和方向性指導。第二，生生互動。鼓勵學生之間進行小組討論、項目協作、經驗分享，是培養團隊精神和協作能力的重要途徑。在項目化學習中，學生需要分工合作，共同完成任務。通過同伴互助和相互學習，學生可以從不同視角理解問題，分享各自的知識和技能，共同進步。第三，校企互動。學校與企業之間的深度互動是產教融合的必然要求。定期組織企業專家進校園舉辦講座、進行技術指導，將最新的行業動態和技術發展趨勢帶給學生。邀請學生到企業參觀、實習，讓他們親身感受真實的工作環境和企業文化。建立校企人員雙向交流機制，推動企業工程師到學校兼職授課，學校教師到企業掛職鍛煉，讓教學內容更具實用性。

4.現場教學與企業導師指導。現場教學是培養現場工程師不可或缺的環節，它提供了任何模擬環境都無法替代的真實感和復雜性。學校應有計劃地組織學生定期到企業生產現場進行參觀、學習和實踐，讓學生親身感受真實的工作環境和氛圍，理解生產流程的實際運作，并觀察現場工程師如何應對各種突發情況。這種沉浸式的學習體驗能夠幫助學生將理論知識與實際操作緊密結合，提高對復雜生產環境的直觀感知和快速反應能力。同時，還應充分發揮企業導師的作用。企業導師具備豐富的現場經驗和較高的解決實際問題的能力，能夠傳授書本上難以學到的“隱性知識\"和實踐智慧。

（三）建立產教融合的協同培養機制

復雜適應系統理論強調系統內部要素的共同演化，這對于高職院校現場工程師培養具有深遠的指導意義。高職院校與產業之間應建立更加緊密、深度的產教融合協同培養機制，實現資源共享、優勢互補、共同發展[20]

1.健全校企合作治理結構。建立健全校企合作治理結構是實現深度產教融合的基礎，也是確保人才培養與產業需求高度契合的關鍵。傳統的校企合作往往停留在松散的層面，難以形成持續有效的協同效應。借鑒復雜適應系統的理念，應探索成立由學校、企業、行業協會、政府部門等多方參與的理事會或指導委員會。這個多方參與的治理機構能夠從宏觀層面把握產業發展趨勢和人才需求變化，共同制訂人才培養方案、課程標準、實踐教學規范和評價體系，并對培養過程進行全方位監督和評估。通過建立常態化的溝通協調機制，如定期召開聯席會議、設立專門的聯絡辦公室等，確保校企合作的有效運行和動態調整。

2.創新校企人才共育模式。在現有訂單班、現代學徒制等校企“雙主體”育人模式的基礎上，探索更具復雜適應系統特征的“校企共育”新范式。這種范式超越了簡單的“共同參與”，走向“深度融合”，即學校與企業共同組建混合所有制學院、產業學院或實訓基地，共享師資、設備、技術和管理經驗，實現人才培養與產業需求的全鏈條協同。例如，企業可以將部分生產線或研發項目直接搬進學校，形成“校中廠”；學校可以派遣教師和學生深入企業，參與實際生產和技術攻關，形成“廠中校”。此外，推行“項目制 + 學分銀行\"模式，將企業真實項目成果轉化為學歷學分，促進技能與學歷的雙向融通。學生在企業完成項目，經過評估后，可以獲得相應的學分，甚至可以作為畢業設計或畢業論文的替代。

3.建立校企人員雙向流動機制。優化師資隊伍結構，促進校企人員雙向流動，打破學校教師“象牙塔\"式教學和企業工程師“經驗主義”式實踐的局限性。鼓勵學校教師到企業掛職鍛煉、參與企業項目、擔任企業技術顧問，使其深入了解產業前沿技術、生產流程和管理模式，提升工程實踐能力和對產業發展趨勢的敏銳度。這有助于教師更新教學內容，將最新的產業知識和實踐經驗融入課堂，從而提升學生的適應性與應變能力。積極吸引企業高水平技術人員、工程師到學校兼職任教、擔任專業帶頭人，甚至參與課程開發和教材編寫。這些“雙師型”教師將企業最新的技術和實踐經驗、行業標準，甚至“隱性知識”帶入課堂，彌補了學校教師在實踐經驗方面的不足。可以通過建立完善的兼職教師聘用、考核、激勵機制，以及教師企業實踐基地等方式，保障校企人員雙向流動的順暢進行。

4.搭建產學研用一體化平臺。搭建集人才培養、技術研發、社會服務、創新創業于一體的產學研用平臺，是實現產教深度融合的戰略舉措。產學研用一體化平臺，如產業學院、技術創新中心、工程實踐教育中心、協同創新中心等，不再是簡單的教學場所，而是集生產、教學、科研、服務于一體的綜合性實體。產學研用一體化平臺為學生提供了真實的科研和實踐環境，使學生能夠在解決實際技術難題的過程中，將理論知識轉化為實際操作能力。例如，在產業學院，學生可以參與企業的研發項目，與企業工程師共同攻克技術難題；在技術創新中心，學生可以接觸到最新的科研成果，并參與到成果轉化和應用推廣中。產學研用一體化平臺不僅促進了科技成果轉化，也為企業提供了強有力的技術支持和人才服務。通過產學研用一體化平臺建設，將學校的科研優勢與企業的產業優勢相結合，共同推動人才培養質量提升。

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[Abstract] The characteristics of the working environment of field engineers are highly consistent with those of complex adaptive systems （CAS）.From the perspective of complex adaptive systems， the quality and ability of field engineers include adaptability and responsiveness，problem-solving and innovation ability，self-organization and collaborationability，learning and evolution ability，systematic thinking ability，and risk identification andcontrol ability.Based onthis，higher vocationalcollges should effectively cultivate high-quality field engineers by constructing a self-organization-oriented currculum system，designing a multi-interactive practical teaching mode，and establishing acollborative training mechanism integrating industry and education.

[Keywords]complex adaptive system; higher vocational colleges; field engineer

（欄目編輯：孫蘋 楊虹）