張劍妹，劉秀平，韓麗麗

（1.長治學(xué)院，山西 長治 046011；2.西安工程大學(xué)，陜西 西安 710048；3.西京學(xué)院，陜西 西安 710123）

世界工程組織聯(lián)合會（World Federation of Engineering Organizations，WFEO）與國際工程聯(lián)盟（International Engineering Alliance，IEA）在2019年11月成立工作組對2013年第3版的《畢業(yè)要求和職業(yè)能力》進(jìn)行審查與修訂，于2021年6 月21 日頒布第4 版。新的畢業(yè)要求為培養(yǎng)與科技發(fā)展新趨勢、產(chǎn)業(yè)變革新需求和可持續(xù)發(fā)展新要求相適應(yīng)的工程師人才提供了制度性參考框架[1]。

作為《華盛頓協(xié)議》成員國，我國工程教育必須跟蹤畢業(yè)要求框架的新變化，以適應(yīng)新技術(shù)、新問題、新挑戰(zhàn)、新使命對工程教育人才培養(yǎng)目標(biāo)、理念、模式、內(nèi)容、方法、標(biāo)準(zhǔn)等提出新要求。在新的畢業(yè)要求框架下，工程專業(yè)如何制定體現(xiàn)OBE 理念且實質(zhì)等效的畢業(yè)要求呢？文章試圖從思維引導(dǎo)角度分析畢業(yè)要求框架及內(nèi)涵的新變化，為工程專業(yè)畢業(yè)要求的制定提供新的思路。

1 新版畢業(yè)要求框架的變化

《華盛頓協(xié)議》畢業(yè)要求框架是在基于成果目標(biāo)導(dǎo)向教育（Outcome-Based-Education,OBE）理念下，制定了畢業(yè)要求的框架，也是協(xié)議成員互認(rèn)的實質(zhì)等效畢業(yè)要求標(biāo)準(zhǔn)的參照點。為了方便描述，將畢業(yè)要求項簡寫為WA（Washington Accord, WA）。從畢業(yè)要求框架整體結(jié)構(gòu)看，2021 版由2013 版的12 條要求變更為11 條，即“工程師與社會”與“環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展”合并為“工程師與世界”，如圖1 所示。

除畢業(yè)要求第4 項“研究”的內(nèi)容沒有變化，僅是詞序發(fā)展調(diào)整外，其余各項均有變化。在畢業(yè)要求“工程知識”項中增加了“計算基礎(chǔ)知識”，是用于適應(yīng)未來新興學(xué)科及數(shù)據(jù)科學(xué)的需要。在“問題分析”項中增加了問題分析時“結(jié)合可持續(xù)發(fā)展的整體考慮”，更強(qiáng)調(diào)突出了“第一性原理”的重要性，而非“基本原理”。在“設(shè)計/開發(fā)解決方案”中增加了“全壽命成本和零凈碳（碳中和）”的設(shè)計考慮。將畢業(yè)要求“使用現(xiàn)代工具”項變更為“使用工具”，拓展了相應(yīng)的知識，突出數(shù)據(jù)、建模和計算技術(shù)模擬的解決方案，理解所做假設(shè)的影響和所使用數(shù)據(jù)的局限性。將2013版中的畢業(yè)要求“工程師與社會”和“環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展”項目整合變更為“工程師與世界”，即將人文和自然整合為“世界”。強(qiáng)調(diào)社會科學(xué)知識（資源)有效利用、環(huán)境影響、全壽命成本、資源再利用、零凈碳等內(nèi)容。在畢業(yè)要求“倫理”中增加了“遵守國家和國際法律的倫理責(zé)任，及理解多樣性和包容性的倫理責(zé)任”，突出強(qiáng)調(diào)了“倫理”而非“道德”。在畢業(yè)要求第9 項“個人與團(tuán)隊”中增加了“面對面、遠(yuǎn)程和分布式環(huán)境，充分考慮了工作方式的新變化”，強(qiáng)調(diào)團(tuán)隊的多樣化和包容性。第10 項“溝通”中增加了溝通必須考慮到文化、語言和其他方面差異，強(qiáng)調(diào)包容性溝通的重要性。第11 項“項目管理”變更為“項目管理與財務(wù)”，即增加了“財務(wù)知識和應(yīng)用”。畢業(yè)要求第12 項“終身學(xué)習(xí)”增加了長遠(yuǎn)發(fā)展的技術(shù)要求（適應(yīng)新技術(shù)和未來技術(shù))和思維要求（在最廣泛的技術(shù)變革背景下進(jìn)行批判性思維），突出了適應(yīng)能力和批判性思維的培養(yǎng)。

圖1《華盛頓協(xié)議》畢業(yè)要求框架2021 版和2013 版比較

2 思維引導(dǎo)下的畢業(yè)要求變化

2.1 第一性原理思維

第一性原理思維的基礎(chǔ)是批判性思維。在2021 版《華盛頓協(xié)議》畢業(yè)要求框架的“終身學(xué)習(xí)”中突出了對“適應(yīng)新技術(shù)和未來技術(shù)”的適應(yīng)能力，及在技術(shù)變革背景下的批判性思維。

利用第一性原理分析問題，恰恰是我國工程教育的短板。我們在工程人才培養(yǎng)方面應(yīng)重點構(gòu)建和提升第一性原理思維內(nèi)涵。

2.2 計算思維

計算思維（Computational thinking）是第四次工業(yè)革命下互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算、物信融合和人工智能深度集成的結(jié)果。

科學(xué)、技術(shù)、工程三者自成體系又相輔相成，充滿著辯證法。科學(xué)是技術(shù)的基礎(chǔ)，技術(shù)是工程的基礎(chǔ)。科學(xué)是人類以探索發(fā)現(xiàn)為核心的實踐活動；技術(shù)是人類以發(fā)明革新為核心的實踐活動；工程是人類以集成建構(gòu)為核心的實踐活動?？茖W(xué)旨在發(fā)現(xiàn)，技術(shù)旨在發(fā)明，工程旨在實踐，相互關(guān)聯(lián)，又相互獨立?，F(xiàn)代科學(xué)研究必須以技術(shù)、工程為手段，以儀器裝備為工具，以工程實踐的工程科學(xué)問題為研究對象。

數(shù)學(xué)是科學(xué)、技術(shù)和工程的基礎(chǔ)。數(shù)學(xué)完成了物理世界系統(tǒng)到現(xiàn)實世界的符號化從而形成數(shù)學(xué)模型。數(shù)學(xué)模型是形式科學(xué)，無法直接作用于科學(xué)、技術(shù)和工程。計算思維是通過建立系統(tǒng)的可計算模型將數(shù)學(xué)模型轉(zhuǎn)化為信息系統(tǒng)模型，再利用通用計算裝置自動解算。即運(yùn)用計算機(jī)科學(xué)實現(xiàn)問題求解、系統(tǒng)設(shè)計、人類行為理解等一系列思維活動，通過計算學(xué)科的原理、思想和方法，將數(shù)學(xué)應(yīng)用于科學(xué)、技術(shù)和工程等學(xué)科領(lǐng)域問題中。

第四次工業(yè)革命使得工程和工程領(lǐng)域的范式轉(zhuǎn)變，工程設(shè)計的模式從傳統(tǒng)“設(shè)計（Disign）—構(gòu)建（Constuct）—測試（Test）”向“模型（Model）—分析（Analysis）—構(gòu)建（Construct）”轉(zhuǎn)變[3]。獲取知識和其他價值信息拓展為由集成網(wǎng)絡(luò)、智能機(jī)器算法創(chuàng)造，算法使系統(tǒng)能自我決策、自主執(zhí)行任務(wù)。

2021 版《華盛頓協(xié)議》將自然科學(xué)定義為：在每個工程學(xué)科或?qū)嵺`領(lǐng)域適用情況下，提供對物理世界的理解，包括物理、力學(xué)、化學(xué)、地球科學(xué)和生物科學(xué)等。數(shù)學(xué)、計算思維、編程、預(yù)測分析等能力是未來工科人才的必要能力。在2021 版畢業(yè)要求框架中增加了計算思維能力要求，對工程專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量具有重要意義。

公立醫(yī)院預(yù)算管理存在一些問題，如部門預(yù)算不準(zhǔn)確，財務(wù)權(quán)利不匹配等，導(dǎo)致預(yù)算與預(yù)算執(zhí)行脫節(jié)，也給預(yù)算調(diào)整內(nèi)部控制帶來風(fēng)險。 財務(wù)主管或公立醫(yī)院主管的不準(zhǔn)確信息導(dǎo)致任意預(yù)算調(diào)整和部門預(yù)算不足，因此他們開始逐步或甚至跨越報告。 未能建立健全的問責(zé)機(jī)制導(dǎo)致缺乏使用項目資金的計劃，嚴(yán)重影響資金使用效率。

2.3 可持續(xù)發(fā)展思維

2015 年09 月25 日聯(lián)合國大會第70/1 號決議通過《變革我們的世界：2030 年可持續(xù)發(fā)展議程》中確定了17 個可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)（Sustainable Development Goals，SDGs）[4]，包括消除貧困、消除饑餓、良好健康與福祉、優(yōu)質(zhì)教育、性別平等、清潔飲水與衛(wèi)生設(shè)施、廉價和清潔能源、體面工作與經(jīng)濟(jì)增長、工業(yè)創(chuàng)新和基礎(chǔ)實施、減少不平等、可持續(xù)城市和社區(qū)、負(fù)責(zé)任的消費(fèi)和生產(chǎn)、氣候行動、水下生物、陸地生物、和平正義與強(qiáng)大機(jī)構(gòu)、促進(jìn)目標(biāo)實現(xiàn)的伙伴關(guān)系。以綜合方式徹底解決社會、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境三個維度的發(fā)展問題轉(zhuǎn)向可持續(xù)發(fā)展道路。

《華盛頓協(xié)議》2021 版畢業(yè)要求框架中強(qiáng)化了可持續(xù)發(fā)展思維，至少7 處描述了相關(guān)的要求。在“設(shè)計/開發(fā)解決方案”中的“全生命成本”與SDGs 中的“廉價和清潔能源”、“工業(yè)創(chuàng)新和基礎(chǔ)實施”、“負(fù)責(zé)任的消費(fèi)和生產(chǎn)”、“持續(xù)城市和社區(qū)”、“氣候行動”等目標(biāo)緊密相關(guān)。全壽命成本包括設(shè)計、制造、采購、運(yùn)行、維護(hù)、報廢、回收、再利用等成本。在設(shè)計階段，必須考慮設(shè)計費(fèi)與維持費(fèi)，并充分考慮回收與再利用費(fèi)用，使全壽命達(dá)到最大化效益[5]。

“設(shè)計/開發(fā)解決方案”中的“零凈碳”與“負(fù)責(zé)任的消費(fèi)和生產(chǎn)”、“氣候行動”、“水下生物”、“陸地生物”等目標(biāo)緊密相關(guān)。為了響應(yīng)2015 年巴黎氣候大會通過《巴黎協(xié)定》，將零凈碳確立為2020 年后全球氣候治理新機(jī)制,即全面實施《聯(lián)合國氣候變化框架公約》(United Nations Framework Convention on Climate Change，UNFCCC）。中國政府2020 年9 月22日在第七十五屆聯(lián)合國大會上提出了中國將提高國家自主貢獻(xiàn)力度，采取更加有力的政策和措施，力爭于2030 年前二氧化碳排放達(dá)到峰值，爭取2060 年前實現(xiàn)碳中和”。

“倫理”的“國家和國際法律的倫理、多樣性和包容性的倫理”與“和平正義與強(qiáng)大機(jī)構(gòu)”、“促進(jìn)目標(biāo)實現(xiàn)的伙伴關(guān)系”等目標(biāo)緊密相關(guān)?！皞惱怼迸c“道德”有本質(zhì)區(qū)別，“倫理”是外在社會對人行為的規(guī)范和要求，常指社會秩序、制度、法制等；“道德”是個體的行為、態(tài)度和心理狀態(tài)的內(nèi)在規(guī)范。因此，通過“包容性強(qiáng)調(diào)外在的規(guī)范和要求的重要性。

“工程師與世界”中的“可持續(xù)發(fā)展”則直接點題可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)，尤其與“促進(jìn)目標(biāo)實現(xiàn)的伙伴關(guān)系”目標(biāo)緊密關(guān)聯(lián)。

“個人與團(tuán)隊”中的“多樣化和包容性”和“溝通”中的“包容性”則與“性別平等”、“和平正義與強(qiáng)大機(jī)構(gòu)”等目標(biāo)緊密相關(guān)，使得有利于工程師在多樣性、包容性、可持續(xù)實踐和工程倫理等價值觀塑造。工程多樣性和包容性已成為世界工程組織的主流話題[6]，多樣化的跨學(xué)科方法和包容性的思維方式有助于解決全球面臨的挑戰(zhàn)，對成功設(shè)計和實施解決方案、實現(xiàn)多元化目標(biāo)至關(guān)重要[7]。保證工程參與者多樣性是避免偏見的重要手段。因此，為工程教育創(chuàng)造多樣化的教育環(huán)境、包容性教學(xué)，形成讓人感到舒適和包容的工程文化，有利于培養(yǎng)未來工程師的包容性思維。

“終身學(xué)習(xí)”中的“新技術(shù)和未來技術(shù)”與“優(yōu)質(zhì)教育”、“體面工作和經(jīng)濟(jì)增長”、“減少不平等”等目標(biāo)相關(guān)，突出了新技術(shù)和未來技術(shù)對工程師的作用和價值。

可見，聯(lián)合國可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)與工程、工程師關(guān)系密不可分。為實現(xiàn)全球可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)，新型工程師必須將可持續(xù)發(fā)展價值觀和目標(biāo)融入日常工作中。

3 新版畢業(yè)要求與課程關(guān)系的變化

畢業(yè)要求是描述或例證畢業(yè)生期望從專業(yè)教育中獲得的知識、能力和態(tài)度，可評估的學(xué)習(xí)成果[8]。它是該專業(yè)為特定目的（包括特定工程職業(yè)實踐）提供教育基礎(chǔ)。知識、能力和態(tài)度（素質(zhì)）（Knowledge，Skill and Attitude，KSA）是工程教育的“鐵三角”。知識是期望學(xué)生畢業(yè)時應(yīng)知道的事實和理解的概念，是專業(yè)工程師的數(shù)據(jù)庫，是構(gòu)建課程體系的基礎(chǔ)。能力是期望學(xué)生畢業(yè)時應(yīng)能應(yīng)用這些知識的能力，是用于操縱知識的工具，如溝通、領(lǐng)導(dǎo)、分析、綜合/設(shè)計、計算、實驗、評估和團(tuán)隊合作。態(tài)度是期望學(xué)生畢業(yè)時應(yīng)能按正確方向應(yīng)用知識，其決定能力和知識所針對的目標(biāo)，即個人價值觀、關(guān)注點、偏好和偏見。

知識、能力和態(tài)度三者同等重要，其中任一項被弱化，相應(yīng)的人才質(zhì)量體系也必將轟然倒塌。知識表現(xiàn)為把事情做成的能力傾向，即行動力。能力是知識（包括顯性和隱性）的外顯，態(tài)度是知識的內(nèi)化。畢業(yè)時的能力產(chǎn)出是依托于課程體系的產(chǎn)出，構(gòu)建課程體系的依據(jù)是知識和態(tài)度框架。畢業(yè)要求框架給出了學(xué)生畢業(yè)應(yīng)具備的能力結(jié)構(gòu)，知識和態(tài)度框架則給出了形成該能力結(jié)構(gòu)必備的知識和態(tài)度結(jié)構(gòu)。知識是能力產(chǎn)出，能力是產(chǎn)出能力。在專業(yè)課程教學(xué)設(shè)計、實施、評價中，遵從認(rèn)知規(guī)律、重視知識在能力和態(tài)度形成中的基礎(chǔ)性作用?！度A盛頓協(xié)議》2021 版畢業(yè)要求中，增加了相應(yīng)的知識和態(tài)度內(nèi)容，如圖2 所示。圖中加粗下劃線為新增的知識和態(tài)度，其中，圖中知識和態(tài)度利用WK 和WT 簡寫代替，分別為Washington Knowledge 和Washington aTtitude的簡寫。

圖2《華盛頓協(xié)議》畢業(yè)要求的知識和態(tài)度的變化

從知識和態(tài)度上看，和2013 版相比，2021版共有9 條內(nèi)容，其中新增1 條態(tài)度方面的內(nèi)容，原有的8 條內(nèi)容都有不同程度的增加和修改，分別為：（1）WK1 增加了社會科學(xué)知識，即課程體系不僅要包括基礎(chǔ)自然科學(xué)課程，還包括本學(xué)科相關(guān)的社會科學(xué)課程，或者通過個人體驗對相應(yīng)社會科學(xué)來代替社會科學(xué)課程。（2）WK2 增加了數(shù)據(jù)分析；（3）WK5 增加了支持運(yùn)行的知識，強(qiáng)調(diào)資源有效利用、環(huán)境影響、全壽命成本、資源再利用、零凈碳等知識，體現(xiàn)聯(lián)合國可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)。（4）WK7 增加了批判性思維和創(chuàng)造性方法的意識。課程設(shè)置應(yīng)反映學(xué)科前沿的新知識和新方法，具有批判性、創(chuàng)新性和挑戰(zhàn)性。使用或應(yīng)用所學(xué)的東西時，認(rèn)識到背景和含義，意識的展示可以比知識更多樣化。（5）針對于態(tài)度方面的內(nèi)容，強(qiáng)調(diào)倫理和包容性。課程設(shè)置應(yīng)讓學(xué)生學(xué)習(xí)在不同專業(yè)背景下，以不同的團(tuán)隊合作方式，將包容和倫理的方法融入工作實踐。多樣性是人類差異的范圍，包括個體或群體不同的特征，如種族、民族、文化、性別認(rèn)同、年齡、國籍、宗教信仰等特征。包容性指成員間相互尊重、支持，在其環(huán)境下提供公平的機(jī)會和資源，使每個人能夠平等地參與，并在言語和行為上受到尊重。

4 新版畢業(yè)要求與復(fù)雜工程關(guān)系的變化

任何一個工程項目都不是完全相同，所以，工程師職業(yè)必須具備處理復(fù)雜和不確定工程問題的能力。國際工程聯(lián)盟IEA 針對《華盛頓協(xié)議》、《悉尼協(xié)議》和《都柏林協(xié)議》協(xié)議的《畢業(yè)要求和職業(yè)能力》中“工程問題的范圍”和“工程活動的范圍”有明確的界定，如表1 所示。

表1 工程問題的范圍和工程活動的范圍

《華盛頓協(xié)議》的“復(fù)雜工程問題”和“復(fù)雜工程活動”是有進(jìn)階區(qū)別的。復(fù)雜工程活動包含了復(fù)雜工程問題，在學(xué)校教育過程中，主要定位在復(fù)雜工程問題中，即真實場景的提煉和模擬，但必須意識到復(fù)雜工程活動的能力。從整體結(jié)構(gòu)上看，2021 版對“復(fù)雜工程問題”的框架變化不大，仍然包含知識深度、沖突范圍、分析深度、熟悉程度、適用規(guī)則的范圍、利益相關(guān)方參與度及沖突程度、相互依賴性等7 個特征。其中，知識深度是構(gòu)成復(fù)雜工程問題的必要條件，其它6 項是構(gòu)成復(fù)雜工程問題的充分條件。因此，復(fù)雜工程問題定義為具備特征“沖突范圍”且同時具備特征其它6 項中的一個或全部，即“1+1/6”。從每個特征的內(nèi)容上看，在2021 版增加了相應(yīng)的內(nèi)容：在“沖突范圍”中增加了“非技術(shù)問題及對未來需求的考慮”，強(qiáng)調(diào)以全面的方式解決問題，并考慮限制因素，如資源和非技術(shù)問題，當(dāng)下和未來的影響。在“分析深度”中增加了分析問題的創(chuàng)造性，強(qiáng)調(diào)為學(xué)生提供系統(tǒng)思維分析問題的機(jī)會。在“熟悉程度”中增加了“新興問題，及應(yīng)對新興技術(shù)挑戰(zhàn)”。在“利益相關(guān)方參與度及沖突程度”中增加了“跨工程學(xué)科和其他領(lǐng)域”，強(qiáng)調(diào)應(yīng)鼓勵解決跨工程學(xué)科和其他領(lǐng)域合作的問題，以了解不同觀點和處理多種需求。在“相互依賴性”中增加了“系統(tǒng)方法”，強(qiáng)調(diào)采用系統(tǒng)方法解決多層次、多因素問題的重要性。

從整體結(jié)構(gòu)上看，2021 版對“復(fù)雜工程活動”的框架沒有變化，其依據(jù)依然是資源范圍、交互層次、創(chuàng)新、對社會和環(huán)境的影響、熟悉性等5個特征。具有其中一個或多個特征的工程活動成為復(fù)雜工程活動。在2021版中，增加的內(nèi)容為：（1）在“資源范圍”中增加了“計算、分析和設(shè)計軟件”，因為在表達(dá)工程問題及尋找最優(yōu)解過程中，不再是輔助性工具而是主要工具。（2）在“交互層次”中增加了“非技術(shù)問題，強(qiáng)調(diào)更廣泛的非技術(shù)性問題的影響”。（3）在“創(chuàng)新”中增加了“有意識的創(chuàng)新解決方案，強(qiáng)調(diào)了創(chuàng)新是自覺的行動”。

2021 版的畢業(yè)要求在復(fù)雜工程問題、復(fù)雜工程問題總體變化不大，但在若干方面有所側(cè)重，為畢業(yè)要求的達(dá)成提供了方向。

5 結(jié)語

畢業(yè)要求是工程人才教育的航標(biāo)。我國作為《華盛頓協(xié)議》下教育資格實質(zhì)等效的成員國，為保障工程認(rèn)證專業(yè)的本科畢業(yè)生具有實質(zhì)等效的畢業(yè)資格，必須跟蹤基于目標(biāo)導(dǎo)向OBE 理念下的畢業(yè)要求框架的變化。畢業(yè)要求的變化意味著畢業(yè)時的成果導(dǎo)向和標(biāo)準(zhǔn)發(fā)生變化，因此課程體系也必定將發(fā)生相應(yīng)的變化。新技術(shù)的出現(xiàn)，必將帶來新的挑戰(zhàn)和新的矛盾。聯(lián)合國可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)、社會需求變化、新的價值觀變化、新的需求變化都對工程教育提出了新的需求。通過新的畢業(yè)要求的分析，明確了工程教育人才培養(yǎng)的方向，為教育的廣度、深度和模式都提供了新的思路。