周開(kāi)發(fā)，曾玉珍

（1.重慶交通大學(xué) 土木工程學(xué)院，重慶 400074；2.重慶交通大學(xué) 圖書(shū)館，重慶 400074）

教改探索

復(fù)雜性科學(xué)視域下本科人才培養(yǎng)新模式
——以工程教育人才培養(yǎng)為例

周開(kāi)發(fā)1，曾玉珍2

（1.重慶交通大學(xué) 土木工程學(xué)院，重慶 400074；2.重慶交通大學(xué) 圖書(shū)館，重慶 400074）

為了應(yīng)對(duì)信息化和全球化的挑戰(zhàn)，基于復(fù)雜性科學(xué)和解空間理論，構(gòu)建融合研究性學(xué)習(xí)模式的本科人才培養(yǎng)新模式。解空間映射分析表明，這種新模式在保留傳統(tǒng)模式重視邏輯與技術(shù)分析的基礎(chǔ)上，突出在自然與社會(huì)領(lǐng)域中復(fù)雜問(wèn)題求解能力的培養(yǎng)，強(qiáng)調(diào)在非線性迭代的問(wèn)題求解中持續(xù)提升有效交流、批判性思維、信息素養(yǎng)、團(tuán)隊(duì)合作和學(xué)術(shù)研究等核心素養(yǎng)。它是一個(gè)開(kāi)放、容錯(cuò)的復(fù)雜性學(xué)習(xí)環(huán)境。

本科教育；人才培養(yǎng)模式；復(fù)雜性科學(xué)；范式；解空間

近幾十年來(lái)，高校都在努力探索人才培養(yǎng)模式、課程體系、教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法和手段的改革，以期持續(xù)提高人才培養(yǎng)質(zhì)量。然而，教學(xué)改革效果卻不甚明顯，教學(xué)質(zhì)量持續(xù)下滑，人才培養(yǎng)質(zhì)量與家長(zhǎng)期望、社會(huì)需求相差甚大。高校教學(xué)改革的困境究竟在哪里？教學(xué)改革的出路又在何方？本文首先介紹復(fù)雜系統(tǒng)理論的核心內(nèi)容和復(fù)雜性學(xué)習(xí)的基本內(nèi)涵，其次描述解空間理論及7種解答類型。然后，應(yīng)用解空間映射方法，分析傳統(tǒng)工科人才培養(yǎng)模式的缺點(diǎn)與困境。最后，基于復(fù)雜學(xué)習(xí)理論和解空間理論，提出整合RBL的工科人才培養(yǎng)新模式。

一、兩種科學(xué)范式：簡(jiǎn)單性范式與復(fù)雜性范式

與自然和社會(huì)復(fù)雜系統(tǒng)類似，高等教育系統(tǒng)是由眾多要素組成的復(fù)雜系統(tǒng)，并且各要素在多個(gè)組織層面和不同時(shí)空尺度上相互作用。這些多樣的要素和豐富的相互作用，是系統(tǒng)運(yùn)作的重要組成部分，必須給予充分關(guān)注、支持并予以改進(jìn)和完善。然而，教育研究與管理者最近才開(kāi)始借鑒其他領(lǐng)域復(fù)雜系統(tǒng)的研究和應(yīng)用成果，探索高等教育系統(tǒng)的復(fù)雜現(xiàn)象。

復(fù)雜性科學(xué)是研究自然和社會(huì)系統(tǒng)中各種復(fù)雜現(xiàn)象的跨學(xué)科領(lǐng)域。它興起于20世紀(jì)80年代，是當(dāng)代自然科學(xué)的前沿領(lǐng)域之一，并日益滲透到哲學(xué)、人文社會(huì)科學(xué)、教育學(xué)等領(lǐng)域。為解決復(fù)雜系統(tǒng)問(wèn)題，復(fù)雜性科學(xué)提供了一套新的概念框架，如非線性、混沌、涌現(xiàn)、自組織、不可逆、不確定性等，以取代傳統(tǒng)的線性、還原、可逆、確定性等概念框架。

復(fù)雜性科學(xué)的建立引發(fā)了科學(xué)范式的革命。傳統(tǒng)科學(xué)的簡(jiǎn)單性范式是基于17世紀(jì)牛頓力學(xué)的還原論與確定論的信念，核心理念是“世界由個(gè)體（部分）構(gòu)成”。復(fù)雜性科學(xué)的新范式是基于洛倫茲、普利高津、圣塔菲學(xué)派、莫蘭等人的學(xué)說(shuō)，打破牛頓力學(xué)以來(lái)主宰世界的確定性科學(xué)，拋棄還原論適用于所有學(xué)科的夢(mèng)想，應(yīng)用復(fù)雜性思維模式解決自然和社會(huì)中的復(fù)雜問(wèn)題。進(jìn)入21世紀(jì)后，后現(xiàn)代哲學(xué)的興起引發(fā)了復(fù)雜性思維轉(zhuǎn)向，即從線性思維轉(zhuǎn)向非線性思維，從還原論思維轉(zhuǎn)向整體論思維。表1對(duì)兩種范式進(jìn)行了對(duì)比，它們之間存在許多顯著的差異，這對(duì)理解高等教育系統(tǒng)至關(guān)重要［1］。

表1 簡(jiǎn)單性范式與復(fù)雜性范式的對(duì)比

對(duì)于復(fù)雜非線性系統(tǒng)，如果采用簡(jiǎn)單線性的觀點(diǎn)看待它，就會(huì)誤解系統(tǒng)的特性與行為，錯(cuò)誤預(yù)測(cè)系統(tǒng)的結(jié)果，導(dǎo)致嚴(yán)重的問(wèn)題。對(duì)于兩個(gè)表面看似相同，但實(shí)質(zhì)上一個(gè)是簡(jiǎn)單的系統(tǒng)，另一個(gè)是復(fù)雜的系統(tǒng)，如果采用相同的方式對(duì)待它們，就會(huì)導(dǎo)致完全錯(cuò)誤的結(jié)果。所以，如果用處理簡(jiǎn)單系統(tǒng)的方法來(lái)應(yīng)對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)問(wèn)題，我們可能永遠(yuǎn)不會(huì)得到正確的解答。然而，當(dāng)復(fù)雜的高等教育系統(tǒng)遇到困境與挑戰(zhàn)時(shí)，我們卻仍然抱著牛頓的線性因果、還原論和確定性范式不放，這正是高校教學(xué)改革失敗的原因所在。

二、復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)、混沌理論與復(fù)雜性學(xué)習(xí)

（一）復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)的主要特性

復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)理論是復(fù)雜性科學(xué)的主要理論之一，主要研究具有自組織行為主體之間的相互作用，探究系統(tǒng)復(fù)雜性及其涌現(xiàn)產(chǎn)生的機(jī)理。通過(guò)與環(huán)境及其他主體間的交互作用，主體在適應(yīng)環(huán)境與主動(dòng)學(xué)習(xí)過(guò)程中不斷改變自身的行為模式，以便在動(dòng)態(tài)進(jìn)化過(guò)程中更好地生存和發(fā)展。復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)的主要特性有8個(gè)［］（見(jiàn)表2）。

表2 復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)的主要特性

（二）混沌理論

混沌理論是研究系統(tǒng)從有序狀態(tài)變?yōu)闊o(wú)序狀態(tài)的一種演化學(xué)說(shuō)，探討確定性非線性動(dòng)力系統(tǒng)中內(nèi)在隨機(jī)過(guò)程形成的途徑和機(jī)制。如表3所示，混沌理論有5個(gè)基本特點(diǎn)［3］。

表3 混沌理論的基本特點(diǎn)

（三）復(fù)雜學(xué)習(xí)理論

在教學(xué)環(huán)境的創(chuàng)設(shè)過(guò)程中，受到推崇的學(xué)習(xí)理論有Watson的行為主義、Piaget的建構(gòu)主義、Salomon的分布式認(rèn)知理論、Lave的情境學(xué)習(xí)理論和Siemens的關(guān)聯(lián)主義學(xué)習(xí)理論［］。圖1是學(xué)習(xí)理論的分類，前4種稱為傳統(tǒng)學(xué)習(xí)理論，最后一種是數(shù)字時(shí)代的學(xué)習(xí)理論。

圖1 學(xué)習(xí)理論分類

從表4列出的5種學(xué)習(xí)理論的含義、特點(diǎn)及復(fù)雜性來(lái)看，不同的學(xué)習(xí)理論其目的常常相同，即幫助學(xué)生獲得有效交流、創(chuàng)造性地解決問(wèn)題、批判性思維及信息素養(yǎng)和團(tuán)隊(duì)合作等能力。傳統(tǒng)學(xué)習(xí)理論重視在真實(shí)情境中解決復(fù)雜問(wèn)題的能力，提倡社會(huì)學(xué)習(xí)和投入學(xué)習(xí)環(huán)境的構(gòu)建。然而，它們對(duì)現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)與數(shù)字技術(shù)條件下學(xué)習(xí)過(guò)程的復(fù)雜性考慮不足，將學(xué)習(xí)的發(fā)生局限在學(xué)習(xí)者個(gè)體內(nèi)部。數(shù)字時(shí)代的關(guān)聯(lián)主義學(xué)習(xí)理論注意到了學(xué)習(xí)過(guò)程的復(fù)雜性，認(rèn)為保持學(xué)習(xí)能力比掌握知識(shí)更為重要，并將學(xué)習(xí)看作是內(nèi)容、觀點(diǎn)或信息連接整合的過(guò)程，強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)工具與平臺(tái)的積極作用。然而，新興的關(guān)聯(lián)主義學(xué)習(xí)理論還缺少實(shí)證研究的支持，對(duì)正式與非正式學(xué)習(xí)環(huán)境下學(xué)習(xí)過(guò)程的復(fù)雜性考慮不足，其可操作性也有待進(jìn)一步探討。

表4 5種學(xué)習(xí)理論含義、特點(diǎn)及復(fù)雜性

基于復(fù)雜性科學(xué)的基本思想，并融合傳統(tǒng)學(xué)習(xí)理論與關(guān)聯(lián)主義學(xué)習(xí)理論，我們提出了復(fù)雜學(xué)習(xí)理論。它將學(xué)習(xí)看作復(fù)雜自適應(yīng)系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)者的主動(dòng)適應(yīng)、自主進(jìn)化、自我轉(zhuǎn)變、自我超越和自主創(chuàng)生。表5描述了復(fù)雜學(xué)習(xí)理論的特性與含義［5－6］。

表5 復(fù)雜學(xué)習(xí)理論的特性與含義

續(xù)表

三、問(wèn)題域與解空間

問(wèn)題域是指確定問(wèn)題、約束求解的所有信息，包括問(wèn)題背景與初始狀態(tài)、求解目標(biāo)、限制與障礙、求解規(guī)則等。Jonassen按問(wèn)題背景連續(xù)譜的方式將問(wèn)題分為3類：難題、良構(gòu)問(wèn)題和劣構(gòu)問(wèn)題［7］。根據(jù)問(wèn)題內(nèi)在要素之間關(guān)系的復(fù)雜程度，Gattie將問(wèn)題分為簡(jiǎn)單性問(wèn)題、認(rèn)知不充分問(wèn)題和復(fù)雜性問(wèn)題3類［8］。這種分類沒(méi)有明確的定義，只是代表在問(wèn)題連續(xù)譜上的復(fù)雜程度。

簡(jiǎn)單性問(wèn)題又稱良構(gòu)問(wèn)題，它是學(xué)生最常遇到的問(wèn)題，如教材每章布置的各種習(xí)題。這類問(wèn)題可以嚴(yán)格地用數(shù)學(xué)進(jìn)行描述，變量和初始條件已知，求解目標(biāo)已定，求解規(guī)則與原理受限，有正確且唯一的答案。

認(rèn)知不充分問(wèn)題又稱劣構(gòu)問(wèn)題，通常涉及特定的情境，與人類生產(chǎn)、技術(shù)、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)、文化等系統(tǒng)有關(guān)，在日常生活實(shí)踐中時(shí)常遇到。這類問(wèn)題描述不清晰，初始信息不完整，系統(tǒng)起始變量未知，解答也是不可預(yù)測(cè)的。這類問(wèn)題的解決需要整合多個(gè)領(lǐng)域的知識(shí)，不受課堂學(xué)習(xí)內(nèi)容所限。

復(fù)雜性問(wèn)題涉及經(jīng)濟(jì)、政治、法律、道德、文化、科技等復(fù)雜系統(tǒng)中的相互關(guān)系與動(dòng)態(tài)演變，往往與個(gè)人或整體的利益、人類行為管理等有關(guān)。這類問(wèn)題與真實(shí)世界高度相關(guān)，非常現(xiàn)實(shí)有趣。但是，這類問(wèn)題需要逐步確立問(wèn)題邊界與求解目標(biāo)，以獲取和評(píng)價(jià)相關(guān)信息，探求創(chuàng)造性求解方法。問(wèn)題的答案存在多選性、不一致性、不確定性甚至無(wú)解。

（二）求解方法

在學(xué)習(xí)、工作和生活中，問(wèn)題具有強(qiáng)大的驅(qū)動(dòng)作用。如果意識(shí)不到或認(rèn)為沒(méi)有問(wèn)題，人們一般不會(huì)花時(shí)間、精力和資源來(lái)思考并解決問(wèn)題。在解決問(wèn)題的過(guò)程中，必須考慮對(duì)問(wèn)題本身的描述、解決問(wèn)題的方法以及解答的恰當(dāng)性。與問(wèn)題本身相關(guān)的考慮稱為問(wèn)題域，與求解方法相關(guān)的考量稱為方法域，與求解答案相關(guān)的分析稱為解空間。

（一）問(wèn)題域

從認(rèn)識(shí)論角度來(lái)看，問(wèn)題求解方法可分為還原論方法、綜合論方法和整體論方法。還原論方法是目前科學(xué)研究中最基本、最常用的方法。它主張把系統(tǒng)層層分解為各個(gè)組成部分，再對(duì)各組成部分進(jìn)行求解，最后將這些解答組合起來(lái)構(gòu)成整個(gè)系統(tǒng)的解答，即系統(tǒng)整體等于系統(tǒng)內(nèi)部各部分之和。

20世紀(jì)初以來(lái)，隨著系統(tǒng)科學(xué)的興起，整體論方法日益受到關(guān)注。它主張整體是由部分構(gòu)成的，離開(kāi)部分整體就不復(fù)存在；部分是整體的部分，離開(kāi)了整體部分就不稱其為部分。也就是說(shuō)，系統(tǒng)中的各部分構(gòu)成一個(gè)有機(jī)整體。但是，對(duì)于高度復(fù)雜的系統(tǒng)，將整體簡(jiǎn)化為分離的組成部分之和是行不通的。

（三）解空間

解空間被定義為問(wèn)題域和求解方法的二元函數(shù)［7］（如圖2）。水平軸代表問(wèn)題域，問(wèn)題難度由左向右逐漸增大，從簡(jiǎn)單性問(wèn)題經(jīng)過(guò)認(rèn)知不充分問(wèn)題到復(fù)雜性問(wèn)題?？v向坐標(biāo)代表方法域，方法復(fù)雜度由下向上逐漸增大，從還原論方法經(jīng)過(guò)綜合論方法到整體論方法。

圖2 解空間

根據(jù)求解方法與問(wèn)題域的匹配特征，可將系統(tǒng)問(wèn)題的解答分為7種類型（如圖3）。恰當(dāng)解是指用適當(dāng)?shù)那蠼夥椒▉?lái)處理相應(yīng)的問(wèn)題類型，它包括還原恰當(dāng)解、綜合恰當(dāng)解和整體恰當(dāng)解。其中，還原恰當(dāng)解指用還原論方法求解簡(jiǎn)單性問(wèn)題；綜合恰當(dāng)解指用綜合論方法求解認(rèn)知不充分的系統(tǒng)問(wèn)題；整體恰當(dāng)解指用整體論方法求解復(fù)雜性問(wèn)題。

非恰當(dāng)解是指應(yīng)用不適當(dāng)?shù)那蠼夥椒▉?lái)處理某種問(wèn)題類型，它包括過(guò)度簡(jiǎn)化解、不充分解、過(guò)度哲學(xué)解和無(wú)效率解。其中，過(guò)度簡(jiǎn)化解指用還原論方法求解復(fù)雜性問(wèn)題和部分認(rèn)知不充分的系統(tǒng)問(wèn)題；不充分解指用綜合論方法求解復(fù)雜性問(wèn)題；過(guò)度哲學(xué)解指用整體論方法或部分綜合論方法求解簡(jiǎn)單性問(wèn)題；無(wú)效率解指用綜合論方法求解簡(jiǎn)單性問(wèn)題。

圖3 解空間的7種解答類型

四、傳統(tǒng)工程教育人才培養(yǎng)模式的困境

無(wú)論是專才培養(yǎng)模式還是通才培養(yǎng)模式，最終都要通過(guò)人才培養(yǎng)方案來(lái)體現(xiàn)。規(guī)范的人才培養(yǎng)方案有兩個(gè)核心成分，即課程體系的結(jié)構(gòu)模式和各門課程的教學(xué)進(jìn)程安排。下面通過(guò)解空間對(duì)課程體系及各門課程作映射分析，探討傳統(tǒng)人才培養(yǎng)模式存在的主要缺陷與改革困境。

（一）傳統(tǒng)工程教育人才培養(yǎng)模式在解空間中的映射

一般工科專業(yè)培養(yǎng)方案的課程體系結(jié)構(gòu)模式如圖4所示。通常課程體系結(jié)構(gòu)分為7大類：計(jì)算機(jī)和外語(yǔ)等一般工具類、人文藝術(shù)類、社會(huì)科學(xué)類、數(shù)學(xué)類、自然科學(xué)基礎(chǔ)類、工程技術(shù)類和工程設(shè)計(jì)類。一年級(jí)以數(shù)學(xué)、物理、計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)等技術(shù)性課程為主，再加上外語(yǔ)、政治等非技術(shù)性課程，選修課基本上是邊緣性課程；教學(xué)方法以教師講授為主，實(shí)驗(yàn)課從屬于理論課，以演示性實(shí)驗(yàn)為主。二年級(jí)以專業(yè)基礎(chǔ)等技術(shù)性課程為主，外語(yǔ)、政治、人文選修等非技術(shù)性課也占相當(dāng)?shù)谋壤?；教學(xué)方法仍以教師授課為主，實(shí)驗(yàn)課主要從屬于理論課。三年級(jí)以學(xué)科基礎(chǔ)平臺(tái)課程為主，輔以相應(yīng)的課程設(shè)計(jì)（實(shí)習(xí)），另外學(xué)生還可以選修部分跨學(xué)科課程。四年級(jí)主要是專業(yè)方向平臺(tái)課程，還有畢業(yè)實(shí)習(xí)和畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）。

圖4 一般工科專業(yè)人才培養(yǎng)方案的課程體系結(jié)構(gòu)圖

根據(jù)培養(yǎng)方案，每門課程涉及的問(wèn)題及其求解方法分別映射到解空間（如圖5）。其中，①②③④分別為一、二、三、四年級(jí)的技術(shù)課程，△1△2△3分別為一、二、三年級(jí)的非技術(shù)課程或跨學(xué)科課程，■代表畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），箭頭→是從大學(xué)一年級(jí)入學(xué)到四年級(jí)畢業(yè)的培養(yǎng)全路徑。

圖5 傳統(tǒng)工程教育課程體系在解空間的映射

由圖5可見(jiàn)，在整個(gè)大學(xué)4年的課程學(xué)習(xí)過(guò)程中，問(wèn)題求解路徑是一條直線，從合適的還原解開(kāi)始，到不充分解結(jié)束。其中，一年級(jí)的課程主要解決的是簡(jiǎn)單性問(wèn)題，采用的解題方法是還原分析方法，所以在解空間中其解是合適的還原解。如果將這個(gè)解法應(yīng)用到認(rèn)知不充分問(wèn)題或復(fù)雜性問(wèn)題，就會(huì)產(chǎn)生過(guò)度簡(jiǎn)化解。二、三、四年級(jí)的課程逐漸涉及認(rèn)知不充分問(wèn)題，然而所采用的方法仍然是嚴(yán)格的邏輯與技術(shù)分析，所以在解空間中是不充分解。一、二、三年級(jí)的非技術(shù)課程和跨學(xué)科課程，散亂地分布在解空間的各個(gè)區(qū)域，有些是合適解，有些是過(guò)度簡(jiǎn)化解，有些是不充分解，還有些是無(wú)效率解。由于沒(méi)有進(jìn)行系統(tǒng)整合，所以它們與技術(shù)課程之間缺乏緊密的關(guān)聯(lián)性，處于專業(yè)教學(xué)的邊緣狀態(tài)。

（二）傳統(tǒng)培養(yǎng)模式的缺陷與困境

根據(jù)圖5的映射分析，我們可以發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)的培養(yǎng)模式存在以下缺陷：

1.問(wèn)題域偏窄

在大學(xué)4年中，學(xué)生解答的問(wèn)題主要是結(jié)構(gòu)良好的教科書(shū)問(wèn)題，只在三、四年級(jí)遇到少量認(rèn)知不充分問(wèn)題，幾乎未涉及與現(xiàn)實(shí)緊密相關(guān)的復(fù)雜性問(wèn)題。也就是說(shuō)，大學(xué)4年課程內(nèi)容的跨度不夠大，問(wèn)題的挑戰(zhàn)性不足。

2.方法域偏低

在大學(xué)4年中，學(xué)生掌握的解題方法主要是邏輯和技術(shù)分析方法，處理問(wèn)題的思維模式根本上是還原論方法。當(dāng)解答的問(wèn)題是簡(jiǎn)單的良構(gòu)問(wèn)題時(shí)，還原論方法是合適的，但當(dāng)解答的問(wèn)題是復(fù)雜的劣構(gòu)問(wèn)題時(shí)，還原論方法就不適合了。所以，大學(xué)4年中學(xué)生所掌握的解題方法過(guò)度集中于還原論方法，幾乎未涉及綜合論方法和整體論方法。這就造成學(xué)生畢業(yè)后面對(duì)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、文化、道德等復(fù)雜的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題時(shí)，常常束手無(wú)策。

3.技術(shù)課程和非技術(shù)課程缺乏有機(jī)整合

無(wú)論是必修的還是選修的非技術(shù)課程，如道德、法律、經(jīng)濟(jì)學(xué)、心理學(xué)、文化、哲學(xué)、批判性思維等課程，與技術(shù)課程的發(fā)展路徑幾乎沒(méi)有多少關(guān)聯(lián)性。從課程內(nèi)容和解決分析問(wèn)題的方法兩個(gè)方面，非技術(shù)課程都沒(méi)有融入學(xué)生的核心能力發(fā)展之中。這就造成工科學(xué)生將非技術(shù)課程當(dāng)作完成規(guī)定學(xué)分的一項(xiàng)硬性任務(wù)或有趣的知識(shí)，而沒(méi)有當(dāng)作是技術(shù)課程的有效補(bǔ)充。因此，非技術(shù)課程一直被邊緣化。

4.學(xué)習(xí)環(huán)境簡(jiǎn)單且封閉

在大學(xué)4年中，學(xué)生主要接受的是以傳授知識(shí)為目的、教師課堂講授為主導(dǎo)的單向線性信息傳遞模式。所有的作業(yè)都是有標(biāo)準(zhǔn)答案的教科書(shū)式習(xí)題，學(xué)生處于無(wú)錯(cuò)學(xué)習(xí)環(huán)境中。師生之間的學(xué)術(shù)交往僅限于課堂之中，課堂討論的問(wèn)題也主要是確認(rèn)事實(shí)的簡(jiǎn)單問(wèn)題。因此，學(xué)生難以得到系統(tǒng)且反復(fù)的學(xué)術(shù)訓(xùn)練和高級(jí)的思維培養(yǎng)。

多年來(lái)，學(xué)者已經(jīng)指出傳統(tǒng)培養(yǎng)模式的缺陷，并進(jìn)行了廣泛的探索，如重點(diǎn)課程建設(shè)、精品課程建設(shè)、公開(kāi)視頻課、特色專業(yè)建設(shè)、微課、慕課等，無(wú)一不寄予著教學(xué)改革的厚望，但所嘗試的改革舉措?yún)s收效甚微。因?yàn)槲覀兛偸清e(cuò)誤地用線性的思維來(lái)解決非線性的問(wèn)題，用處理簡(jiǎn)單系統(tǒng)問(wèn)題的方法來(lái)理解復(fù)雜系統(tǒng)現(xiàn)象。單純地對(duì)一門一門獨(dú)立的課程進(jìn)行改革，無(wú)法消解整個(gè)傳統(tǒng)培養(yǎng)模式的系統(tǒng)缺陷。

埃德加·莫蘭曾經(jīng)批評(píng)道：“今天，教育的問(wèn)題被趨向于劃歸為一些可量化的項(xiàng)目：‘更多的經(jīng)費(fèi)’‘更多的教員’‘更少的約束’‘更少的課程教材’‘更少的負(fù)擔(dān)’……但是如果僅有這些改革，那么它們只不過(guò)是遮蔽更重要的思想改革的小改小革。事實(shí)上，現(xiàn)有的改革規(guī)劃在圍繞著這個(gè)看不見(jiàn)的黑洞旋轉(zhuǎn)?！保郏輷Q句話說(shuō)，我們現(xiàn)在需要的是一種思想方式的改革，一種思維范式的革命。

五、復(fù)雜學(xué)習(xí)環(huán)境下的工科人才培養(yǎng)新模式

（一）復(fù)雜學(xué)習(xí)環(huán)境下的人才培養(yǎng)模式及解空間映射

根據(jù)解空間分析，傳統(tǒng)的工科人才培養(yǎng)模式的根本問(wèn)題是，課堂教學(xué)的還原論范式與畢業(yè)后求解現(xiàn)實(shí)社會(huì)問(wèn)題的整體論范式之間存在沖突。為了調(diào)和這兩者之間的沖突，本研究構(gòu)建了融合RBL的工科人才培養(yǎng)新模式（如圖6）。RBL是指研究性學(xué)習(xí)（Research－based Learning）。該模式與傳統(tǒng)教學(xué)模式融為一體，在開(kāi)放式學(xué)習(xí)環(huán)境中不斷迭代學(xué)生的核心能力發(fā)展，使學(xué)生在動(dòng)態(tài)演化過(guò)程中發(fā)展適應(yīng)未來(lái)社會(huì)的問(wèn)題解決能力。

圖6 融合RBL的工科人才培養(yǎng)新模式

融合RBL新模式是為了彌補(bǔ)傳統(tǒng)教學(xué)模式忽視培養(yǎng)學(xué)生解決真實(shí)問(wèn)題能力的缺陷。RBL在大學(xué)不同的階段將采用不同的教學(xué)形式。一年級(jí)主要是通過(guò)開(kāi)設(shè)新生研討課，培養(yǎng)學(xué)生提問(wèn)與討論、批判性思維、小組合作學(xué)習(xí)、有效交流等高級(jí)學(xué)習(xí)技能，使學(xué)生從中順利過(guò)渡到大學(xué)的生活。二年級(jí)主要是通過(guò)基于問(wèn)題（Problembased Learning）的學(xué)習(xí)策略，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)術(shù)興趣、探究精神、創(chuàng)造性解決問(wèn)題的技能等。三年級(jí)主要是通過(guò)基于項(xiàng)目（Project－based Learning）的學(xué)習(xí)，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)、研究方法和解決復(fù)雜性問(wèn)題的技能。大學(xué)二、三年級(jí)的學(xué)術(shù)訓(xùn)練，目的是使學(xué)生從單純的課堂學(xué)習(xí)逐步進(jìn)入學(xué)術(shù)研究領(lǐng)域。基于問(wèn)題和基于項(xiàng)目的學(xué)習(xí)，既可以在原來(lái)的課程內(nèi)容基礎(chǔ)之上整合劣構(gòu)問(wèn)題和復(fù)雜性問(wèn)題的探究，也可以開(kāi)設(shè)全新設(shè)計(jì)的課程來(lái)進(jìn)行系統(tǒng)思維與模型思維訓(xùn)練。四年級(jí)主要是通過(guò)實(shí)踐環(huán)節(jié)和研究性服務(wù)學(xué)習(xí)（Research Service Learning，簡(jiǎn)稱RSL），培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用所學(xué)知識(shí)解決真實(shí)世界中的復(fù)雜問(wèn)題的能力，實(shí)現(xiàn)與社會(huì)的無(wú)縫連接。與一般的服務(wù)學(xué)習(xí)不同，RSL強(qiáng)調(diào)學(xué)生要應(yīng)用專業(yè)知識(shí)與技能解決社區(qū)遇到的實(shí)際問(wèn)題，從而實(shí)現(xiàn)在研究中鞏固學(xué)習(xí)，在學(xué)習(xí)中激發(fā)創(chuàng)新。

圖7 新的工程教育課程體系在解空間的映射

雖然只有少數(shù)大學(xué)生畢業(yè)后會(huì)從事高深的學(xué)術(shù)研究，然而每個(gè)大學(xué)生都應(yīng)該接受正規(guī)的學(xué)術(shù)訓(xùn)練，因?yàn)樵谶@個(gè)訓(xùn)練過(guò)程中，學(xué)生獲得的是應(yīng)對(duì)未來(lái)世界挑戰(zhàn)的核心能力與解決真實(shí)復(fù)雜性問(wèn)題的技能。核心能力的培養(yǎng)不能采用線性的一次性的訓(xùn)練模式，因?yàn)樗c許多操作性技能類似，不能依靠教授而主要應(yīng)通過(guò)學(xué)生的不斷體驗(yàn)來(lái)獲得。所以，只有在開(kāi)放的、迭代的學(xué)習(xí)環(huán)境中，通過(guò)不斷解決逐漸變得復(fù)雜的真實(shí)問(wèn)題，促使學(xué)生的核心能力得以提升。

將新模式中所有課程映射到解空間（如圖7），理論上應(yīng)涌現(xiàn)出一條非線性回歸的問(wèn)題解決路徑。由圖7可知，在大學(xué)4年中，課程的問(wèn)題類型已覆蓋了問(wèn)題全域，即從簡(jiǎn)單論良構(gòu)問(wèn)題到復(fù)雜論真實(shí)問(wèn)題。解決問(wèn)題的方法也覆蓋了方法全域，即從還原論的分析方法到整體論的系統(tǒng)方法。非技術(shù)性課程也整合進(jìn)了非線性學(xué)習(xí)路徑之中，與技術(shù)性課程融為一體。另外，學(xué)生的學(xué)術(shù)訓(xùn)練更為系統(tǒng)和深入，因?yàn)楹诵哪芰κ窃诮鉀Q問(wèn)題的迭代循環(huán)過(guò)程中進(jìn)行容錯(cuò)培養(yǎng)的。

（二）新模式的特點(diǎn)

融合RBL的工科人才培養(yǎng)新模式，一方面保留了傳統(tǒng)模式注重邏輯與技術(shù)分析的優(yōu)點(diǎn)，另一方面克服了傳統(tǒng)模式與現(xiàn)實(shí)嚴(yán)重脫節(jié)的問(wèn)題。與傳統(tǒng)模式相比，新模式具有以下特點(diǎn)：（1）創(chuàng)建復(fù)雜學(xué)習(xí)環(huán)境。新的學(xué)習(xí)環(huán)境是開(kāi)放的、容錯(cuò)的、迭代的，問(wèn)題解決路徑是一個(gè)復(fù)雜的非線性過(guò)程。（2）培養(yǎng)學(xué)生求解真實(shí)世界復(fù)雜問(wèn)題的能力。即以培養(yǎng)學(xué)生解決真實(shí)的復(fù)雜性問(wèn)題作為核心目標(biāo)之一，讓學(xué)生在解決問(wèn)題的過(guò)程中提升價(jià)值觀、積極情感、專業(yè)知識(shí)和核心技能。（3）發(fā)展學(xué)生的綜合素質(zhì)。相對(duì)知識(shí)而言，更加重視有效交流、批判性思維、信息素養(yǎng)、團(tuán)隊(duì)合作等能力素質(zhì)的養(yǎng)成，并認(rèn)識(shí)到這一養(yǎng)成是一個(gè)非線性迭代的演化過(guò)程。

六、結(jié)語(yǔ)

21世紀(jì)是一個(gè)快速多變、復(fù)雜多樣、危機(jī)四伏的時(shí)代。自然科學(xué)和社會(huì)科學(xué)領(lǐng)域中的簡(jiǎn)單問(wèn)題已基本得到解決，而復(fù)雜系統(tǒng)問(wèn)題卻層出不窮。繼續(xù)用還原論方法已經(jīng)無(wú)力應(yīng)對(duì)高等教育教學(xué)中的復(fù)雜性問(wèn)題。我們必須拋棄傳統(tǒng)的簡(jiǎn)單線性范式，采用復(fù)雜的非線性范式。教學(xué)模式和學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)應(yīng)該建立在復(fù)雜性范式及網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)基礎(chǔ)之上，重點(diǎn)引導(dǎo)學(xué)生深度學(xué)習(xí)，轉(zhuǎn)變心智模式。在教學(xué)過(guò)程中，激發(fā)師生之間、生生之間的互動(dòng)涌現(xiàn)，幫助學(xué)生達(dá)到最佳的認(rèn)知狀態(tài)。為此，本文在分析傳統(tǒng)培養(yǎng)模式不足的基礎(chǔ)上，提出復(fù)雜學(xué)習(xí)理論，強(qiáng)化大學(xué)生有效交流、批判性思維、信息素養(yǎng)、團(tuán)隊(duì)合作等核心素養(yǎng)的培育，增強(qiáng)學(xué)生求解復(fù)雜真實(shí)問(wèn)題的能力，以應(yīng)對(duì)信息化和全球化時(shí)代的挑戰(zhàn)。

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（責(zé)任編輯 張海生）

A New Talents Training Mode of Undergraduate Education from the——Perspective of Complexity Science Taking the Talents Training of Engineer Education as an Example

ZHOU Kaifa1，ZENG Yuzhen2

（1．Civil Engineering School，Chongqing Jiaotong University，Chongqing 400074，China；2．Library，Chongqing Jiaotong University，Chongqing 400074，China）

In order to meet the challenges of informationization and globalization，based on the complexity science and solution space theories，a new talents training mode integrating research based learning mode was constructed.Through the analysis of solution space mapping，the results show that based on the traditional model focusing on the logic and technology analysis，this new model highlights the complex problem solving skills in natural and social fields，and emphasizes on the developing student’s core competencies，such as the effective communication，critical thinking，information literacy，teamwork，academic research and analysis in the nonlinear regression problem solving path.It is an open and fault－tolerant lear ning environment.

undergraduate education；talents training model；complexity science；paradigm；solution space

G642.0

A

1673－8012（2017）02－0091－10

10.15998／j.cnki.issn1673－8012.2017.02.012

2016－07－22

重慶市教育科學(xué)“十二五”規(guī)劃重點(diǎn)資助項(xiàng)目“探究性學(xué)習(xí)環(huán)境下混合教學(xué)模式的研究與實(shí)踐”（2015－GX－02）；重慶市研究生教育教學(xué)改革研究一般項(xiàng)目“基于國(guó)家創(chuàng)新體系的重慶高校跨學(xué)科研究生培養(yǎng)模式的研究與實(shí)踐”（yjg133084）

周開(kāi)發(fā)（1963—），男，江西貴溪人，重慶交通大學(xué)土木工程學(xué)院副教授，主要從事高等教育哲學(xué)和彈塑性力學(xué)研究；曾玉珍（1964—），女，江西吉安人，重慶交通大學(xué)圖書(shū)館副研究館員，主要從事圖書(shū)館學(xué)和信息素養(yǎng)教育研究。

周開(kāi)發(fā)，曾玉珍.復(fù)雜性科學(xué)視域下本科人才培養(yǎng)新模式［J］.重慶高教研究，2017，5（2）：91－100.

format： ZHOU Kaifa，ZENG Yuzhen.A new talents training mode of undergraduate education from the perspective of complexity science——taking the talents training of engineer education as an example［J］.Chongqing higher education research，2017，5（2）：91－100.