如何理解和解决复杂工程问题
基于《华盛顿协议》的界定和要求
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WP7分析：本条特征强调的是，复杂工程问题是由多个部分或子系统构成的高水平问题。因此，既要认识到这类问题的构成，又要处理好整体与局部的关系。也就是说，一方面要认识到，复杂工程问题是一种复杂系统，具备复杂系统的各种特征，是由多个相互关联、相互依赖、相互制约、相互作用的子系统构成的整体；另一方面要意识到，解决复杂工程系统的核心是处理好各局部子系统与整体系统的关系，要遵循局部服从整体的原则，并以实现整体目标要求为出发点处理好局部之间的关系。
图1表达的是复杂工程问题及其具有的特征。正如《华盛顿协议》所规定，图中WK1为任何复杂工程问题必须具备的基本特征，此外，一个复杂工程问题还应具备图中选择性特征WK2到WK7的一项或多项。这样，WK1与一项或多项其他特征进行组合就能够形成众多类型的复杂工程问题。
图1 复杂工程主其具有的特征
工程教育的主要目标就是要培养学生能够深入运用工程原理和各种工程知识，分析和解决具有上述特征要求的复杂工程问题。为了实现这一目标，工程专业必须回答三个问题：①如何选择、准备或设计具有上述特征的用于工程师培养的复杂工程问题；②如何围绕复杂工程问题设计和实施主要教学环节，如课程设计、综合设计、项目参与、企业学习、毕业设计等；③如何把复杂工程问题所需要的工程原理和各种工程知识在主要教学环节中得到充分地深入的运用，以培养学生分析解决复杂工程问题的能力。
三、解决复杂工程问题的能力要求分析
1.《华盛顿协议》规定的毕业生素质。
解决复杂工程问题的能力是工程专业合格毕业生必须具备的最本质的素质或要求。针对工程师培养的需要和现代社会对工程师的要求，《华盛顿协议》对通过4至5年的学习获得毕业文凭的毕业生提出了知识和素质的要求，分别如表2、表3所示。[1]事实上，毕业生素质是对毕业生所应具备的各种能力的清晰、简明的阐述，表3中的WA1至WA7、WA10等8项要求均是直接针对解决复杂工程问题而提出的能力要求，它们分别反映出对毕业生在解决复杂工程问题的能力要求的不同方面。
表3 《华盛顿协议》规定的毕业生素质[1]
区别特征 | Attribute Profiles for Washington Accord Graduate |
工程知识 | WA1：应用数学、自然科学、工程原理和工程专业知识解决复杂工程问题；(分别指表2中的WK1到WK4)握手的礼仪常识和讲究 |
问题分析：分析的复杂性 | WA2：能够应用数学、自然科学和工程科学的基本原理，识别、表达、研究文献和分析复杂工程问题，以获得被证实的结论；(WK1到WK4) |
设计/开发解决方案：工程问题的广度和独特性，即问题的原始程度以及解决方案被识别和规范的程度 | WA3：适当考虑公共健康、安全、文化、社会、环境，设计复杂工程问题的解决方案以及设计满足特定需求的系统、构成(部件)或(工艺)流程；(WK5) |
调查研究：调查和实验的广度和深度 | WA4：运用基于文献研究的知识(WK8)和包括实枯矾的功效与作用验设计、数据分析和解释、以及信息综合等研究方法，开展复杂问题调查研究以得到有效的结论； |
现代工具的使用：工具适切性的理解水平 | WA5：针对复杂工程问题，开发、选择和使用适当的技术、资源、和现代工程和IT工具，包括预测和模拟，并理解其局限性；(WK6) |
工程师和社会：知识和责任的水平 | WA6：应用相关背景知识的论证分析餐桌上的礼仪，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、法律和文化问题的影响以及产生的责任；(WK7) |
环境与可持续发展：解决方案的类型 | 月经期能喝茶吗WA7：理解和评价针对复杂工程问题解决方案的专业工程工作对环境和社会可持续性发展的影响；(WK7) |
伦理：理解和实践水平 | WA8：运用伦理原则，在工程实践中遵守职业道德和规范，履行责任；(WK7) |
个人和团队工作：团队中的角色和多样性 | WA9：在各种团队和多学科背景下有效地发挥个人、成员和领导角色的作用； |
美女图库沟通：根据从事活动类型的沟通水平 | WA10：能够在复杂工程活动中与工程界和全社会进行有效沟通，例如，能够理解和撰写有效的报告和设计文档，做有效的展示，给出和接收清晰的指令； |
项目管理和财务：不同类型活动需要的管理水平 | WA11：展示对工程管理原理和经济决策的认知和理解，并应用到作为一个团队成员和领导者自己的工作中，在多学科环境下管理项目； |
终身学习：准备继续学习及其深度 | WA12：认识到在最广泛的技术变化的情景下独立地开展终身学习的必要性，并具备在这种情景下的终身学习能力。 |
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2.解决复杂工程问题的能力要求分析。
对于拟认证工程专业而言，为了更好地制定本专业的毕业要求和开展学生解决复杂工程问题能力的培养工作，就需要对华盛顿协议上述8条素质要求的本质内涵有深刻的理解和把握。
WA1：本条能力聚焦工程知识，强调的关键是能够将所学的各种知识“用于”解决复杂工程问题，而不是像以往要求那样只是“学习了”知识；同时，“复杂性”在工程问题的体现是能力培养的关键。
WA2：本条能力聚焦问题分析，强调分析复杂工程问题是一项复杂工作，不仅需要应用多学科的基本原理，而且要从甄别确认、表达描述、通过研究文献等几方面分析复杂工程问题，并且获得明确且清晰的结论。其中基本原理指的是基本理论、基本规律和基本性质，这些构成某一学科最本质的东西。
WA3：本条能力聚焦设计/开发解决方案，强调复杂工程问题的独特性即原始程度及其涉及外部因素的广泛性。因此，在设计或开发复杂工程问题的解决方案时，一方面要适当充分
地考虑这些外部诸多非技术因素，另一方面要因复杂工程问题与以往问题的差异而注重在设计或开发环节体现创新意识。
WA4：本条能力聚焦调查研究，强调针对复杂工程问题而开展的调查和实验研究要具有一定的广度和深度，以得到有效的研究结果。这里调查指的是开展文献研究而获得研究复杂工程问题所需要的信息和数据等，研究指的是实验设计、数据分析和解释以及信息综合等分析性研究。
WA5：本条能力聚焦现代工具的使用，强调能够针对复杂工程问题的特征，开发、选择和使用恰当的技术、资源和各种现代工具，并了解这些工具的不足和局限性。其中“开发”是指在现有工具不足以满足需要时，或者对该工具进一步挖掘、强化、提升其功能，或者研究、设计和制造新的工具；“资源”是指除了技术和工具外的其他可用于解决复杂工程问题的物质的和非物质的手段。
WA6：本条素质聚焦工程师和社会，强调工程相关背景知识的论证分析在评价专业工程实践和复杂工程问题解决方案对外界社会影响的作用以及工程师对这些影响所应承担的的责任大小。其中“影响”既不能够泛泛而谈，也不能够过于宏观地讨论工程与社会的关系，而
是要针对一个具体的“专业工程实践”活动或“复杂工程问题解决方案”的“影响”；“应承担的责任”不仅要针对具体的“工程”本身，还要延伸到工程师身上。
WA7：本条素质聚焦环境与可持续发展，强调针对不同的复杂工程问题解决方案，能够理解和评价专业工程工作对环境和社会可持续性发展的影响。其中“理解”不是宏观的理解和讨论，而是能够针对具体的“解决方案”；而“评价”是本条要求的关键。
WA10：本条能力聚焦沟通，强调能够在各种所从事的复杂工程活动中与工程界和全社会进行有效沟通。需要注意的是，应该针对不同的沟通对象采取不同的沟通方式，这样才能取得有效的沟通效果。
为了准确把握以上各条素质要求并开展学生解决复杂工程问题能力的培养工作，基于以上分析，可以将这些素质要求分别概括为表4中的能力或素质。
表4 解决复杂工程问题需要具备的能力和素质
编号 | 能力/素质 | 类型 |
WA1 | 多学科知识应用能力 | 专业能力 |
联谊游戏WA2 | 复杂工程问题分析能力 |
WA3 | 复杂工程系统设计与开发能力 |
WA4 | 文献研究与实验分析能力 |
WA5 | 现代工具使用能力 |
WA6 | 工程师的社会责任意识 | 综合素质 |
WA7 | 环境与可持续发展意识 |
WA10 | 沟通交流能力 | 社会能力 |
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《华盛顿协议》的上述解决复杂工程问题的能力素质要求与整个毕业生素质一样，旨在帮助像中国这样的《华盛顿协议》正式签约成员和其他临时成员制定出一套以结果为导向的认证标准。仔细比较《华盛顿协议》的毕业生素质与中国工程教育专业认证协会的毕业要求，容易发现二者具有两方面的相似性：一是条目数相同，均为12条；二是后者每一条的内涵与前者相应条目的内涵是基本相似的。由此也不难看出，中国工程教育专业认证协会的毕业要求是基本参照《华盛顿协议》的毕业生素质而制定出来的。
然而，可能出于对《华盛顿协议》毕业生素质的理解上的差异以及中国工程教育具体情况的需要，在12条毕业要求中，除了第1和第5条完全一致外，中国工程教育认证协会毕业要求的其他条目与《华盛顿协议》毕业生素质的对应条目均存在或多或少的差异。但是，由于《华盛顿协议》的毕业生素质本身并不构成认证资格的一种“国际标准”，而只是为各认证组织描述实质等效性资格结果提供一种被广泛接受的共同参考[1]，这些差异是允许并可接受的。
