景文倩 聶金泉 吳華偉

[摘 要] 在工程教育專業(yè)認(rèn)證背景下，學(xué)校應(yīng)緊跟工程教育發(fā)展的新趨勢(shì)和新動(dòng)向，培養(yǎng)一批專業(yè)基礎(chǔ)扎實(shí)、實(shí)踐能力突出、科研思維靈活、能夠解決復(fù)雜工程問題的高素質(zhì)人才。文章以汽車測(cè)試技術(shù)課程為例，以培養(yǎng)學(xué)生分析解決復(fù)雜工程問題的能力為導(dǎo)向，從教學(xué)內(nèi)容優(yōu)化、實(shí)踐能力培養(yǎng)、考核方式改革等多個(gè)方面探討課程優(yōu)化改革問題，為其他課程改革提供借鑒意義。

[關(guān)鍵詞] 工程教育專業(yè)認(rèn)證;復(fù)雜工程問題;汽車測(cè)試技術(shù);課程改革

[中圖分類號(hào)] G640? ?[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A? ? [文章編號(hào)] 1674-9324（2021）03-0093-04? ?[收稿日期] 2020-09-07

一、引言

工程教育專業(yè)認(rèn)證是國際工程教育界與工程界相互溝通的固定渠道，可促進(jìn)國際工程人才對(duì)國際工程實(shí)踐的適應(yīng)性和互認(rèn)性。我國工程教育專業(yè)認(rèn)證旨在通過公平嚴(yán)格的質(zhì)量監(jiān)控體系，促進(jìn)工程教育體制改革和建設(shè)，提高工程教育教學(xué)質(zhì)量，促使我國工程專業(yè)教育質(zhì)量得到國際的認(rèn)可[1]。工程教育認(rèn)證基于先進(jìn)的育人理念，有可操作的目標(biāo)指南，有科學(xué)明確的質(zhì)量監(jiān)控體系，深受國際工程界和工程教育界的推崇[2]。我校車輛工程專業(yè)順應(yīng)時(shí)代趨勢(shì)，加入申請(qǐng)工程教育專業(yè)認(rèn)證的大軍。工程教育專業(yè)認(rèn)證要求專業(yè)從面向?qū)W科辦學(xué)轉(zhuǎn)向面向社會(huì)需求辦學(xué)，要遵循面向行業(yè)、面向企業(yè)開放的新觀念，依社會(huì)需求確定培養(yǎng)目標(biāo)，培養(yǎng)具有綜合運(yùn)用所學(xué)科學(xué)理論和技術(shù)手段分析、解決復(fù)雜工程問題的能力，能適應(yīng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需要的綜合型人才[3]。

“汽車測(cè)試技術(shù)”是車輛工程專業(yè)的核心基礎(chǔ)課程[4]，課程內(nèi)容涉及信號(hào)處理、材料科學(xué)、機(jī)械力學(xué)、光學(xué)、聲學(xué)、物理學(xué)等專業(yè)的基礎(chǔ)知識(shí)，是一門典型的多學(xué)科交叉課程，具有較強(qiáng)的技術(shù)性和實(shí)踐性。由此，對(duì)該課程進(jìn)行改革優(yōu)化，對(duì)于探索如何培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力及跨界整合能力，建設(shè)一批體現(xiàn)專業(yè)工程教育特性的核心課程，具有重要的借鑒意義。

二、復(fù)雜工程問題的內(nèi)涵及核心

復(fù)雜工程問題是指具有多樣性、綜合性、跨學(xué)科交融性等特征的現(xiàn)代工程問題[5]。培養(yǎng)學(xué)生具有解決復(fù)雜工程問題的能力是工程教育專業(yè)認(rèn)證畢業(yè)要求中的核心內(nèi)涵，有很強(qiáng)的理論意義和現(xiàn)實(shí)意義。

工程教育專業(yè)認(rèn)證協(xié)會(huì)對(duì)“復(fù)雜工程問題”做出了明確定義，涵蓋七個(gè)方面：需要知識(shí)的深度、需要分析的深度、沖突需要的范疇、問題的熟悉度、使用準(zhǔn)則程度、利益相關(guān)者參與程度及沖突要求的程度、相互依賴性和高標(biāo)準(zhǔn)性[6，7]。其中，第一個(gè)特征“需要知識(shí)的深度”是必備的，即必須運(yùn)用深入的工程原理，經(jīng)過分析才能夠解決，其他六個(gè)特征，部分或全部具備均可。

根據(jù)以上定義可知：首先，復(fù)雜工程問題是一個(gè)多因素作用且相互聯(lián)系的待解決的工程技術(shù)問題，那么如何發(fā)現(xiàn)和提出這樣的復(fù)雜工程問題呢？工程技術(shù)問題一般有三個(gè)來源：一是生產(chǎn)生活中的實(shí)際問題，即生產(chǎn)生活中遇到的實(shí)際困難，需要解決的問題;二是別人提出的需要，這種問題在工程專業(yè)認(rèn)證中通常以綜合性或設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)等為典型代表;三是以一定目的為前提的積極主動(dòng)的思考，由設(shè)計(jì)者自主發(fā)現(xiàn)并根據(jù)設(shè)計(jì)需要提出的問題。在“汽車測(cè)試技術(shù)”課程教學(xué)過程中，通?？梢钥紤]從綜合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的角度提出工程技術(shù)問題，或者以產(chǎn)學(xué)研項(xiàng)目為切入點(diǎn)，在生產(chǎn)實(shí)際中發(fā)現(xiàn)工程技術(shù)問題或者鼓勵(lì)學(xué)生參加學(xué)科競(jìng)賽，引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)思考、探索生活中的工程技術(shù)問題。其次，解決復(fù)雜工程問題需要運(yùn)用深入的工程專業(yè)知識(shí)和原理，可能涉及工程、技術(shù)和其他非技術(shù)因素之間的沖突，并且是一個(gè)優(yōu)化決策的過程。如何分析和解決復(fù)雜工程問題呢？工程教育認(rèn)證要求能夠運(yùn)用數(shù)學(xué)、自然科學(xué)和工程科學(xué)的基本原理，識(shí)別、表達(dá)復(fù)雜工程問題，并通過文獻(xiàn)研究分析、解決復(fù)雜工程問題，以獲得有效結(jié)論。因此，分析和解決復(fù)雜工程問題可概括為以下幾個(gè)環(huán)節(jié)：一是信息調(diào)研，針對(duì)某個(gè)問題，進(jìn)行文獻(xiàn)搜集和整理，形成對(duì)該問題的科學(xué)認(rèn)識(shí);二是剖析本質(zhì)，運(yùn)用工程原理和科學(xué)原理，將實(shí)際問題轉(zhuǎn)化為工程技術(shù)問題;三是建立模型，深入運(yùn)用工程原理和數(shù)學(xué)、物理方法，建立工程問題的數(shù)學(xué)或物理模型，并能夠有效表達(dá)工程問題;四是關(guān)鍵分析，抓住關(guān)鍵環(huán)節(jié)、關(guān)鍵參數(shù)等主要問題，采用定性分析或定量分析、邏輯分析、系統(tǒng)分析等方法，對(duì)所建立模型進(jìn)行深入研究和分析;五是得出結(jié)論，以最小的成本、最快的速度、最好的質(zhì)量、最高的效率解決復(fù)雜工程問題。

三、課程教學(xué)存在的問題

（一）教學(xué)內(nèi)容系統(tǒng)性不強(qiáng)

我?！捌嚋y(cè)試技術(shù)”課程的教學(xué)內(nèi)容主要包括測(cè)試系統(tǒng)和傳感器兩部分。測(cè)試系統(tǒng)部分涉及的理論知識(shí)及公式推導(dǎo)較多，其中信號(hào)的描述及分析中涉及的傅里葉變換、拉普拉斯變換等內(nèi)容，測(cè)試系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性和靜態(tài)特性，典型測(cè)試系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性分析等內(nèi)容更是晦澀難懂，學(xué)生學(xué)習(xí)起來比較吃力，容易產(chǎn)生厭學(xué)情緒。第二部分講授傳感器的教學(xué)內(nèi)容略顯凌亂，傳感器種類講解了很多，每一種傳感器都仔細(xì)介紹了工作原理、調(diào)理電路等，但各個(gè)章節(jié)都僅限于某一類傳感器，相互之間的區(qū)別、聯(lián)系和應(yīng)用環(huán)境的講解與討論明顯不夠。此外，從“汽車測(cè)試技術(shù)”課程的名字來講，測(cè)試方法、測(cè)試過程、數(shù)據(jù)分析研究的方法及過程等環(huán)節(jié)并沒有實(shí)際介紹和應(yīng)用?，F(xiàn)有教學(xué)內(nèi)容的前后兩部分相互獨(dú)立，要么只介紹理論方法，要么只介紹傳感器，缺少一個(gè)系統(tǒng)的綜合測(cè)試部分，因此可將二者結(jié)合起來呼應(yīng)課程的“測(cè)試技術(shù)”，幫助學(xué)生掌握測(cè)試流程、測(cè)試方法、數(shù)據(jù)分析方法等。

（二）實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)缺乏分析和思考

雖然“汽車測(cè)試技術(shù)”課程設(shè)置了多個(gè)實(shí)驗(yàn)，但這些實(shí)驗(yàn)都是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，僅僅對(duì)各種傳感器的輸出特性曲線進(jìn)行簡(jiǎn)單的測(cè)試和驗(yàn)證，且實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書對(duì)每個(gè)實(shí)驗(yàn)的操作流程和步驟都進(jìn)行了詳細(xì)的解釋和說明，學(xué)生基本不需要深入思考和分析，完全體現(xiàn)不出復(fù)雜工程問題的特征，談何培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的綜合能力。

（三）考核方式不能反映綜合能力

目前，“汽車測(cè)試技術(shù)”課程的考核方式比較重視結(jié)果，把期中/期末考試作為衡量學(xué)生成績(jī)的重要標(biāo)準(zhǔn)，占比高達(dá)60%，而考核學(xué)習(xí)過程的平時(shí)成績(jī)僅占20%，另外20%的比例是實(shí)驗(yàn)成績(jī)，而且期中/期末考試的試卷有大量的選擇題、填空題、判斷題、名詞解釋等客觀題，僅有的計(jì)算題、分析題等也是課堂講解的類似例題，學(xué)生只需機(jī)械掌握課堂講解的知識(shí)點(diǎn)即可獲取高分，基本不需要分析解決復(fù)雜的工程問題。不僅如此，平時(shí)成績(jī)也不能很好地反映學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，因其通常是以學(xué)生的課堂出勤率和平時(shí)作業(yè)為依據(jù)來進(jìn)行評(píng)定的，而平時(shí)作業(yè)一般都是課堂講解的基礎(chǔ)知識(shí)或簡(jiǎn)單例題，更算不上復(fù)雜的工程問題。實(shí)驗(yàn)成績(jī)主要依賴實(shí)驗(yàn)報(bào)告進(jìn)行評(píng)定，而實(shí)驗(yàn)報(bào)告也比較機(jī)械，如謄抄實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)步驟，唯一有考核意義的就是畫出傳感器的輸出特性曲線，但這依然算不上復(fù)雜工程問題的范疇。所以，現(xiàn)有的考核方式體現(xiàn)不出學(xué)生分析解決復(fù)雜工程問題的綜合素質(zhì)和綜合能力，亟待改革以滿足工程教育專業(yè)認(rèn)證的需求。

四、教學(xué)方法的幾點(diǎn)建議

（一）教學(xué)內(nèi)容優(yōu)化調(diào)整

首先，“汽車測(cè)試技術(shù)”課程中有關(guān)測(cè)試系統(tǒng)的理論部分應(yīng)適當(dāng)精簡(jiǎn)，講解晦澀難懂的公式時(shí)，應(yīng)當(dāng)深入淺出，注重引導(dǎo)學(xué)生理解其工程意義，切實(shí)讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到該課程的技術(shù)性和實(shí)踐性，而不局限在枯燥、晦澀難懂的理論知識(shí)中，培養(yǎng)學(xué)生的工程思維。

其次，從傳感器工作原理的角度考慮，重新梳理傳感器的分類。在講解其各自工作原理和工作特性時(shí)，要以工程案例舉例說明，并引導(dǎo)學(xué)生發(fā)散思維，真正理解掌握傳感器的工作原理和特性，同時(shí)系統(tǒng)性地對(duì)比分析各類傳感器的特性和應(yīng)用條件，且重點(diǎn)講解各種傳感器在汽車上的應(yīng)用和區(qū)別。

最后，增加一個(gè)綜合測(cè)試部分，將理論部分的測(cè)試、分析方法與傳感器的原理和特性等有機(jī)結(jié)合起來，設(shè)計(jì)2～3個(gè)常見測(cè)試工況，引導(dǎo)學(xué)生一步步地分析，比如測(cè)試目標(biāo)是什么、可采用何種測(cè)試方法、如何選用合適的傳感器、如何對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行分析研究，以及如何整理總結(jié)測(cè)試分析結(jié)果等，讓學(xué)生真切掌握整個(gè)測(cè)試流程，能夠運(yùn)用所學(xué)測(cè)試方法、數(shù)據(jù)分析方法等對(duì)實(shí)際工程技術(shù)問題進(jìn)行研究和分析。

（二）實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)綜合化

解決復(fù)雜工程問題的實(shí)質(zhì)是要學(xué)生以工程實(shí)際問題為研究對(duì)象，通過分析研究問題，從中找出最佳解決方案?，F(xiàn)有的無須深入思考分析的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)方案顯然不能滿足培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問題能力的要求，因此實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的復(fù)雜化、綜合化勢(shì)在必行。除了現(xiàn)有的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，再增設(shè)一個(gè)綜合測(cè)試實(shí)驗(yàn)，以課堂教學(xué)內(nèi)容增加的綜合測(cè)試部分為基礎(chǔ)，比如輪速傳感器的測(cè)量，引導(dǎo)學(xué)生自己動(dòng)手設(shè)計(jì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)流程，包括傳感器選型、測(cè)試手段、測(cè)試方法、設(shè)備調(diào)試、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析等，并撰寫完整的實(shí)驗(yàn)報(bào)告，且實(shí)驗(yàn)報(bào)告要能體現(xiàn)出學(xué)生個(gè)人或團(tuán)隊(duì)在設(shè)計(jì)操作實(shí)驗(yàn)的全過程中做到了主動(dòng)思考、主動(dòng)發(fā)現(xiàn)問題、主動(dòng)分析解決問題，從而培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜工程問題的能力。

（三）開展項(xiàng)目教學(xué)

工程教育專業(yè)認(rèn)證要求學(xué)生應(yīng)具備復(fù)雜工程問題的分析能力、設(shè)計(jì)/開發(fā)能力、研究能力、理解與評(píng)價(jià)現(xiàn)代復(fù)雜工程問題對(duì)社會(huì)影響的能力等。因此，“汽車測(cè)試技術(shù)”課程不能僅僅局限于實(shí)驗(yàn)室的教學(xué)實(shí)驗(yàn)，還應(yīng)當(dāng)鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)入企業(yè)參與一線的實(shí)習(xí)工作。目前，學(xué)校有多個(gè)產(chǎn)學(xué)研實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)基地，但出于安全考慮，學(xué)生只能觀摩學(xué)習(xí)，提交的實(shí)習(xí)報(bào)告也只是摘抄企業(yè)簡(jiǎn)介等，基本流于形式。

在保證學(xué)生安全的前提下，本文給出了三種學(xué)習(xí)企業(yè)一線的工程測(cè)試分析方法：一是邀請(qǐng)企業(yè)一線專家進(jìn)課堂，從企業(yè)的角度講解工程案例，既能提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，又能加深學(xué)生對(duì)工程問題的形象認(rèn)識(shí)，引導(dǎo)學(xué)生采用所學(xué)的測(cè)試知識(shí)、傳感器工作原理和特性等，在講解的工程案例中開展測(cè)試、分析工作，并總結(jié)整理得出結(jié)論。二是把學(xué)生實(shí)習(xí)實(shí)訓(xùn)落到實(shí)處，進(jìn)入一線可以只觀摩學(xué)習(xí)，但企業(yè)要安排專家針對(duì)某一個(gè)測(cè)試過程進(jìn)行系統(tǒng)介紹和闡述，并且以學(xué)習(xí)小組的形式鼓勵(lì)學(xué)生參與討論相關(guān)的測(cè)試知識(shí)，最終撰寫成實(shí)習(xí)報(bào)告。實(shí)習(xí)報(bào)告要能體現(xiàn)出學(xué)生個(gè)人或團(tuán)隊(duì)在測(cè)試過程中做到主動(dòng)思考、發(fā)現(xiàn)并提出問題，甚至給出解決方案，從而達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生分析和解決復(fù)雜工程問題能力的目標(biāo)。三是讓學(xué)生參與校企產(chǎn)學(xué)研項(xiàng)目，既達(dá)到學(xué)生的實(shí)習(xí)目標(biāo)，又能促進(jìn)產(chǎn)學(xué)研合作進(jìn)一步加深。學(xué)校與一些地方企業(yè)廣泛交流合作，校企產(chǎn)學(xué)研項(xiàng)目眾多，因此可以從中選取若干涉及汽車測(cè)試業(yè)務(wù)的企業(yè)，讓學(xué)生進(jìn)入實(shí)習(xí)，真正參與到一線生產(chǎn)中。作為產(chǎn)學(xué)研項(xiàng)目的參與者，學(xué)生應(yīng)當(dāng)緊跟教師的步伐，真正參與到項(xiàng)目中，切身地感受何為工程問題，并結(jié)合自己所學(xué)的專業(yè)知識(shí)，學(xué)習(xí)如何分析解決工程問題，協(xié)助教師一起為企業(yè)生產(chǎn)中遇到的工程問題提供分析解決方案。

此外，學(xué)生可以依托教師的科研項(xiàng)目參與學(xué)術(shù)課題研究。目前雖有本科生參與教師科研項(xiàng)目的現(xiàn)象，但學(xué)生數(shù)量非常少，且他們大多是為了獲取創(chuàng)新學(xué)分，并沒有像研究生一樣真正地參與到科學(xué)研究中，因此建議教師多鼓勵(lì)本科生進(jìn)入科研項(xiàng)目組，并且讓他們切實(shí)地參與項(xiàng)目研究工作：一方面，學(xué)生可以向師兄師姐、教師、企業(yè)專家等學(xué)習(xí)如何開展學(xué)術(shù)研究、如何解決工程問題等;另一方面，教師給學(xué)生分配具體的任務(wù)，引導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立的或以團(tuán)隊(duì)協(xié)作的方式分析解決項(xiàng)目進(jìn)展過程中遇到的各種問題，積累科研經(jīng)驗(yàn)，提高科學(xué)素養(yǎng)，提升科研素質(zhì)，培養(yǎng)學(xué)生分析解決復(fù)雜工程問題的綜合能力。

（四）考核方式改革

在專業(yè)認(rèn)證背景下，建立多元化、綜合化的課程考核方式已迫在眉睫。所謂多元化考核，即課程考核可以有多種形式，比如學(xué)術(shù)論文、學(xué)科競(jìng)賽項(xiàng)目、參與教師科研項(xiàng)目，以及有限開卷考試等。其中，學(xué)術(shù)論文考核指學(xué)生撰寫發(fā)表1篇及以上高水平學(xué)術(shù)論文，且論文與“汽車測(cè)試技術(shù)”課程內(nèi)容有一定的相關(guān)性;學(xué)科競(jìng)賽項(xiàng)目考核指學(xué)生參加涉及汽車測(cè)試技術(shù)的學(xué)科競(jìng)賽，并獲得相關(guān)獎(jiǎng)項(xiàng)或榮譽(yù);參與科研項(xiàng)目考核指學(xué)生加入教師的科研團(tuán)隊(duì)，并在教師的指導(dǎo)和幫助下取得一定的科研成果;有限開卷考試考核指學(xué)生能且只能攜帶1頁A4紙的課程筆記進(jìn)入考場(chǎng)，應(yīng)用自己整理記錄的筆記進(jìn)行答題，且試題全部是設(shè)計(jì)、分析、計(jì)算類綜合考題，能全面考核學(xué)生分析解決復(fù)雜工程問題的能力。而綜合化考核是指學(xué)生應(yīng)當(dāng)具備各方面的能力，包括自學(xué)能力、動(dòng)手能力、分析能力、創(chuàng)新能力等，以保證學(xué)生具備分析解決復(fù)雜工程問題的綜合能力。

綜上，多元化、綜合化的考核方式打破了傳統(tǒng)的“一刀切”考核模式，不再局限于試卷考試，充分調(diào)動(dòng)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性，促使學(xué)生充分發(fā)揮自己的優(yōu)勢(shì)特長(zhǎng)，比如發(fā)表學(xué)術(shù)論文、參與學(xué)科競(jìng)賽、參與科研項(xiàng)目等，鼓勵(lì)引導(dǎo)學(xué)生提升自己的學(xué)術(shù)能力、創(chuàng)新意識(shí)、工程思維、科研素質(zhì)等，培養(yǎng)學(xué)生分析解決復(fù)雜工程問題的能力。

五、結(jié)語

本文探討了在工程教育專業(yè)認(rèn)證背景下，以解決復(fù)雜工程問題為導(dǎo)向的“汽車測(cè)試技術(shù)”課程改革優(yōu)化問題。首先討論了課程教學(xué)中存在的教學(xué)內(nèi)容系統(tǒng)性不強(qiáng)、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)缺乏分析和思考、考核方式不能反映綜合能力等三個(gè)方面的問題，然后從教學(xué)內(nèi)容優(yōu)化調(diào)整、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)綜合化、開展項(xiàng)目教學(xué)、考核方式改革等四個(gè)角度給出了思考和建議，以達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生分析解決復(fù)雜工程問題能力的目標(biāo)。

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