中国工程教育认证协会在颁布的2015版标准对“复杂工程问题”给出了明确的界定。这七个特征是:(1)必须运用深入的工程原理经过分析才能得到解决;(2)需求涉及多方面的技术、工程和其他因素,并可能相互有冲突;(3)需要建立合适的抽象模型才能解决,在建模过程中需要体现出创造性;(4)不是仅靠常用方法即可解决;(5)问题中涉及的因素可能没有完全包含在专业标准和规范中;(6)问题相关的各方利益不完全一致;(7)具有较高的综合性,包含多个相互关联的子问题。具备了第(1)和第(2)-(7)中的一个或多个特征才成为“复杂工程问题”。
就植入“复杂工程问题”的本科毕业设计改革而言,首先要准确把握7个特征的内涵。从工程知识、学科范畴、综合因素和解决措施等四个方面去理解“复杂工程问题”。
特征1:必须运用深入的工程原理,经过分析才可能得到解决。该特征的关键在于“运用”、“深入”和“分析”三个词,强调了工程知识需求的深度,其包含了知识的要求、知识的使用和知识运用的程度。
特征2:涉及多方面的技术、工程和其它因素,并可能相互有一定冲突。该特征的关键在于“多方面”和“冲突”两个词,强调了宽范围相冲突的工程技术,从解决问题的角度强调了复杂工程问题的复杂性,包含了外部因素(包括技术、工程和其他多方面因素)和内部因素(构成复杂工程问题的各要素之间存在矛盾和冲突)。
特征3:需要通过建立合适的抽象模型才能解决,在建模过程中需要体现出创造性。该特征的关键在于“抽象”和“创造性”两个词,强调了工程问题的深度,从解决问题的角度强调了解决复杂工程问题的难度,难度体现在三个方面:一是复杂工程问题的解决方案需要进行系统分析,理清问题目标要求、工程问题内部要素和外部因素之间的关系;二是要运用抽象思维和创造性思维对复杂工程问题进行分析和建模;三是建模的思路、手段和方法要体现一定的创新性。
特征4:不是仅靠常用方法就可以完全解决的。该特征的关键在于“常用”和“完全”两个词,明确指出常用方法不能完全解决问题,需要综合运用多学科的知识、方法和手段,需要有方法上的突破和创新,强调了问题的罕见度,从解决问题的方法选择上也反映出工程问题的复杂性。
特征5:问题中涉及的因素可能没有完全包含在专业工程实践的标准和规范中。该特征的关键在于“标准”和“规范”两个词,强调复杂工程问题所涉及的非本学科的知识问题,反映了非技术性因素(工程伦理、健康安全、能源环境和经济决策等)对解决复杂工程问题的影响,已超越了专业工程实践标准和规范涵盖的范围,需要变革现有的标准和规范,以及突破现有的方式、方法和手段,寻求新的解决思路和方法。
特征6:问题相关各方利益不完全一致。该条特征的关键在于“相关方”和“利益”两个词,强调复杂工程问题的多方和矛盾的利益协调,已经超越了传统意义上的工程技术范畴,通过寻求各方利益平衡点的体现了解决问题的复杂性。
特征7:具有较高的综合性,包含多个相互关联的子问题。该特征的关键在于“综合性”和“相互关联”两个词,通过复杂工程问题的系统构成来反应系统的综合性,即复杂工程问题应由多个相互关联、相互依赖、相互制约、相互作用的子系统构成,这就意味着问题的解决要充分处理好各个子系统之间的关系和子系统与整体系统的关系。
显然,准确理解和把握了复杂工程问题的特征,才能在毕业设计中植入“复杂工程问题”,有的放矢地进行毕业设计改革。