复 杂 工 程 问 题 的 理 解
与 教 学 实 施 案 例
上海交通大学 陈关龙
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毕业要求关于复杂工程问题的条目
1.工程知识:能够将数学、自然科学、工程基础和专业知识用于解决复杂工程问
题。
2.问题分析:能够应用数学、自然科学基本原理,并通过文献研究,识别、表达、
分析复杂工程问题,以获得有效结论。
3.设计/开发解决方案:能够设计针对复杂工程问题的解决方案,设计满足特定
需求的系统、单元(部件)或工艺流程,并能够在设计环节中体现创新意识,考
虑法律、健康、安全、文化、社会以及环境等因素。
4.研究:能够基于科学原理并采用科学方法对复杂工程问题进行研究,包括设计
实验、分析与解释数据、并通过信息综合得到合理有效的结论。
5.使用现代工具:能够针对复杂工程问题,开发、选择与使用恰当的技术、资源、
现代工程工具和信息技术工具,包括对复杂工程问题的预测与模拟,并能够理解
其局限性。
6.工程与社会:能够基于工程相关背景知识进行合理分析,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、法律以及文化的影响,并理解应承
担的责任。
7.环境和可持续发展:能够理解和评价针对复杂工程问题的工程实践对环境、社
会可持续发展的影响。
10.沟通:能够就复杂工程问题与业界同行及社会公众进行有效沟通和交流,包
括撰写报告和设计文稿、陈述发言、清晰表达或回应指令。并具备一定的国际视
野,能够在跨文化背景下进行沟通和交流。
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复杂工程问题的特征
“复杂工程问题”必须具备下述特征(1),同
时具备下述特征(2)-(7)的部分或全部:
(1)必须运用深入的工程原理,经过分析才可能得到解决
(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
(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
(4)不是仅靠常用方法就可以完全解决的
(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
(6)问题相关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
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复杂工程问题的特征
复杂工程问题
复杂工程问题属性
综合性
相关利益
不一致性
涉及多方面
技术、工程
和其它因素
运用深入的
工程原理
标准和规范
未完全包含
建立合适的
抽象模型
常用方法不
能完全解决
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复杂工程问题的特征
必须运用深入的工程原理经过分析才可能得到解
决---知识深度
从“掌握”知识提升为“应用”知识
不是空头理论和玄妙的数学游戏,是源于实践又用于实践
的深入的工程原理
方案的设计能力是核心,方案应包含系统的构成、总成和
部件、工艺流程和加工方法等
在课程设计、课程作业、综合练习、综合实验、生产实习
、毕业设计、科技训练等教学环节中,应主动的将工程问
题的复杂性融入到教学内容中。
强调复杂工程问题有利于避免工程教育的科学化倾向。
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复杂工程问题的特征
需求涉及多方面的技术与工程因素,并可能相互
有一定冲突---矛盾与冲突
任何系统总处在特定环境中,并与环境不断地进行物质、
能量、信息的交换,系统离不开环境,而且必须适应环境
的变化
各技术与工程因素的相互关系决定整体性,要设法明确这
些因素间的关系,可能的冲突
结合专业工程实践和复杂工程问题解决方案,分析工程对
社会、健康、安全、法律以及文化的影响
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复杂工程问题的特征
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---分析深度
对复杂工程问题进行提炼、定义、建模、分析,即“源于
工程,又用于工程”,“研究”是工程性研究,不是基础
科学的探究
从实际工程问题建立合适的抽象模型,并体现出创造性
体现创新意识不能超越对本科生的要求
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复杂工程问题的特征
不是仅靠常用方法就可以完全解决的 ---多方案
的选择与决策
传统的工程方法已经难以应付复杂的工程活动和工程系统
,出现了一些新思路和新方法, 存在多方案的选择和决策
问题
单独一个学科无法解决复杂的工程问题,团队应有多学科
背景
团队合作中的分工与协同、参与和分享、信任与尊重、一
定的国际视野、跨文化沟通和交流
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