基于解决复杂工程问题能力培养的课程体系建设
曲云霞，张建辉，郭兰申，张小俊
（河北工业大学机械工程学院，天津300401）
我国高等工程教育专业认证开始于20世纪90年代初的建筑专业认证。2006年3月，教育部成立了全国工程教育专业认证专家委员会，先后成立机械工程、电子工程、化工、计算机等四个专业试点工作组，并于2006年完成了对清华大学等8所高校的试点认证。2013年6月，我国成为《华盛顿协议》预备会员，2016年6月，成为《华盛顿协议》第18个正式成员。
我国开展工程教育专业认证工作时间不长，很多高等工程院校对建立具有国际等效性的认证体系研究和认识还不够充分，对工程教育专业认证与高校评估的区别认识不足，仍延续着本科教学评估的工作思路和方法，强调该专业拥有多少资源和什么样的学科优势，而不是以培养学生能力为办学宗旨，以学生学到什么为验证手段，以大多数受教育者达成的质量水平证明其办学效果［1］。
《华盛顿协议》的等效性从实质上承认了通过工程专业教育的学生所具备的能力，学生能力是教育质量最直接也是最有力的证明［2］。质量认证则是中国工程类学生走向世界的通行证，中国工程教育在迅速走向国际化。如何进一步推动工程教育改革，促进多样化工程人才培养，提高公众工程文化素养，就成为十分紧迫的问题［3］。
工程教育专业认证要求学生能够将数学、自然科学、工程基础和专业知识用于解决复杂工程问题，针对复杂工程问题具备分析能力、设计和开发解决方案能力、研究能力、使用现代工具能力、沟通能力等，能够理解与评价专业工程实践和复杂工程问题解决方案对社会、健康、安全、法律及文化的影响，以及针对复杂工程问题的工程实践对环境、社会可持续发展的影响等。
不断提高教育质量是高等教育追求的永恒“不动点”。特别是我国的高等教育在较短时间内从精英教育跨入大众化教育后，目前正处于从以规模扩张为主的外延式发展转向以质量提高为主的内涵式发展的转型过程中，这个“不动点”的地位更加突出［4］。
紧紧围绕目前高等工程教育的需求，基于OBE工程教育理念，制订了我校机械设计制造及其自动化专业的培养目标及毕业要求，致力于培养德智体美劳全面发展，具有创新能力、团队精神、国际视野、不断学习与适应专业技术发展的能力，具备较高的社会责任感、良好的道德修养和人文科学素养，并能够在机械设计、制造及其自动化领域从事机械产品设计、制造、技术开发、应用研究、工程项目管理、生产管理等工作的高级工程技术人才。
解决复杂工程问题的能力培养贯穿于全周期的人才培养过程，从科学与人文基础、工程及专业基础理论到专业技术方法等各个教学环节，并在各实践教学环节集中体现和评价，如图1所示。
图1解决复杂工程问题能力培养的课程体系框架
随着现代社会、科技和经济的飞速发展，工程问题更加复杂化，对工程技术人员的要求也越来越高。为适应现代社会、科技的飞速发展对人才的高要求，高等工程教育以OBE的教育理念为核心，旨在能力和技能培养：优秀的分析能力、实践能力、创造力、沟通能力、商业和管理知识、领导力、道德水准、专业素养、终身学习；社会技能、系统技能、解决复杂工程问题的技能、资源管理技能、技术技能等复合交叉技能［5-6］。
解决复杂工程问题是工程教育专业认证要求学生毕业必须具备的一种能力，其内涵是指必须运用深入的工程原理，并经过分析才可能解决问题，且同时须具备下列6个特征之一或多个特征：（1）涉及多方面的工程、技术及其他因素，各因素间可能会存在冲突；（2）需要通过建立合适的抽象模型才能将冲突问题予以解决，在建模过程中能够体现创造性；（3）不是仅靠常用方法就可以将问题完全解决的；（4）问题中涉及的因素可能没有完全包含在本专业工程实践的标准或规范中；（5）问题相关各方利益不完全一致；（6）包含多个相互关联的子问题，并具有较高的综合性［7-8］。
在高等工程教育专业人才培养中，解决复杂工程问题的知识、能力、素质的综合能力培养，体现在人才培养过程各个阶段的方方面面。在教学环节的实践中，怎么发现、定义复杂工程问题是首要的，之后再基于复杂工程问题的内涵，按照工程问题、复杂工程问题的概念对其进行问题重构——改变以往仅仅关注技术问题解决的传统，改为按照复杂工程问题的基本内涵对于典型专业问题进行封装，提出新要求，设置新障碍，进行非技术性因素的设计约束和限制，使其尽可能地模拟、逼近实际的复杂工程问题，最终形成工程专业各自典型的复杂工程问题［9］。
对于高等教育工科专业的学生，在大学四年的学习，由最初建立起来工程的基本概念到后续较为完善的理论体系，无处不体现着解决复杂工程问题能力的培养，由浅入深，由易到难，由单一到综合，由碎片化到系统化，而其中毕业设计教学环节最为综合。
针对解决复杂工程问题的能力培养，我校机械设计制造及其自动化专业制订毕业设计教学环节的课程目标