复杂工程问题案例建设

卢冬华 钱平 孙国琴

[摘 要] 在工程教育专业认证和社会人才需求的背景下，提出了通过校企合作毕业设计工程实践环节进行复杂工程问题案例建设，达到实现“电气控制项目工程负责人人才培养”的目的，以满足社会对相关人才的需求。该文分别从案例建设的意义、内容及实施过程以及成果进行了论述。

[关键词] 复杂工程问题;案例建设;毕业设计;人才培养

[基金项目] 2019年度上海应用技术大学课程开发项目“一流人才-课程建设-上应金课建设”（1021ZK191402004-A22）

[作者简介] 卢冬华（1968—），女，江苏启东人，硕士，上海应用技术大学工程创新学院高级工程师，主要从事电气自动化和计算机技术研究。

[中图分类号] G642.0    [文献标识码] A    [文章编号] 1674-9324（2020）38-0046-02    [收稿日期] 2020-03-04

一、案例建设的意义

（一）问题的提出。工程教育专业认证工作已经在我国高校开始实施，该项工作对中国工程型人才走向国际舞台具有重要的意义，也是国家对高校人才培养的一种认可[2]。2015年新版工程教育认证标准将毕业要求修订完善至12条，还特别强调工程类本科专业对“解决复杂工程问题”的要求[3，4]。工科专业的毕业设计是学生进入社会前一个重要的工程实践环节，提高工程实践教学质量是高等工程教育体系中培養高素质工程科技人才的关键[1]。高素质工程科技人才也是社会迫切需要的人才。目前，社会上企事业单位都要求“有能力”的毕业生，而对“有能力”的含义，不仅是某专业的技术能力，而是要求复合能力、综合能力、项目组织实施能力，也就是俗称“项目负责人”能力，即能解决复杂工程问题的能力。而目前大学毕业生在学校实验中大多仅仅是本专业技术实验，缺乏综合项目能力的培养，也就缺乏项目综合能力。而这种能力必须要让学生从头到尾独立实施一个以上项目才能培养出来，同时也要有丰富教学经验和实践经验即“双师型”的教师队伍带教。另一方面，用人单位普遍反映大学毕业生刚工作时往往缺乏解决复杂工程问题的能力，对承接的任务往往无从入手，必须要经过大半年的训练才能逐渐上手。如何通过“复杂工程问题案例”的训练缩短学生从学校到工作岗位的适应时间，使学生具备承担中小型控制项目工程负责人的能力，为企业提供能独当一面的高素质工程科技人才？

2.解决的思路。基于工程教育专业认证要求和社会对高素质工程科技人才的需求，提出了“电气控制项目工程负责人人才培养”的复杂工程问题案例建设项目。通过校企合作毕业设计工程实践让学生从头到尾参加一个真实的、具有工程复杂问题特征的项目。在项目的整个实施过程中：（1）引导学生充分发挥主动积极性，主动找到差距和不足之处，主动发现问题;（2）运用所学理论知识和工程实践分析问题、解决问题;（3）针对学生的工程实践薄弱环节进行重点指导。通过真实项目的训练，不仅培养学生的技术能力，而且培养学生的综合能力、项目组织实施能力，即“项目负责人”能力，从而具备解决相应复杂工程问题的能力，缩短学生从学校到工作岗位的适应时间，为企业提供能独当一面独立承担中小型控制项目的工程负责人才。

二、案例建设的内容及实施过程

1.建设内容。案例研究的内容是以企事业的具体项目为背景，该项目具有复杂工程问题的特征，同时根据我们学校学生实际掌握的实践基础和专业技术知识等综合能力，通过毕业设计环节培养“电气控制项目工程负责人”应有的解决复杂工程问题的基本能力。通过校企合作毕业设计真题项目的实施，可以培养学生具有独立承担小中型以上项目的综合能力，除了本专业的专业能力外，能够对中型项目进行项目总体需求分析、项目分拆小项目的能力、方案比较能力、实施设备的选型比较和评估能力、小项目的实施能力、小项目之间综合、接口、协议管理能力以及整个项目实施和完成能力。

2.实施过程。（1）选择具有复杂工程问题特征的企业真实项目;（2）将该项目拆分成多个毕业设计任务（多个小项目），且各任务（小项目）相互关联;（3）进行项目总体需求分析，结合工程实际情况，综合考虑各种工程因素，进行方案比较;（4）进行设备的选型、比较和评估;（5）完成小项目之间的综合、接口、协议管理等;（6）技术实施（各人各组进行硬件连接、编程、调试）;（7）各小项目及大系统整体连接和整体联合调试;（8）完成毕业论文的撰写和答辩。

3.实施案例-全自动立体仓库系统。全自动立体仓库由多个子系统组成。（1）该项目具有工程复杂问题的特征：以自动控制原理为基础，需要考虑各种工程因素（现场干扰源特点及解决措施;是否需要防尘防潮防爆、现场环保要求;项目成本因素以及用户的特殊需求等等）需要经过综合分析才可能解决（符合复杂工程问题必备的第一条）。该项目由主控制机、辊道输送链站点和堆垛机站点、工业机器人、AGV等多个子系统组成，由主控制机协调整个全自动立体仓库的自动运行;项目涉及PLC技术、电机技术、传感器技术、自动分拣技术、OPC技术、变频技术、无线技术、网络技术、RFID技术等多方面的技术，具有较高的综合性。（2）将项目拆分成相对独立的几个小项目。例如：“全自动立体仓库系统”可以分成3个相对独立的项目，对每个小项目根据毕业设计要求编写“毕业设计（论文）任务书”：基于PLC的全自动立体仓库输送链控制系统设计实施;基于PLC的全自动化立体仓库堆垛机控制系统设计实施;基于Wincc的全自动立体仓库监控系统设计实施。三个任务既有一定的独立性，相互之间又必须进行协调通信才能完成任务。（3）小项目分别进行，又整体协调：几个学生组成项目组，指定一个为项目组长，协调小项目之间的接口协议和交互工作，保证整个项目按时完成;项目组所有学生根据提供的系统描述了解整个系统的功能，每人重点需要完成的任务;学生根据任务书、系统功能查阅相关文献资料，理解需要完成的任务，整理出需要解决的问题;学生带着问题到项目现场去实地参观考察、了解真实系统需要完成的控制功能和现场各种工程因素以及项目相关的软硬件系统;项目组长组织各成员进行系统分析、确定各个小项目的接口和交互协调方式，进行该系统总体控制方案（包括各小项）的设计、评估及比较;学生进行大系统中各个小项目设计（控制方式、软件硬件设备选型、技术参数确定、小项目间通信、接口设计等等）和技术实施（进行硬件选型、连接、编程、调试）;项目组长组织各小项目及大系统整体连接和整体联合调试;完成毕业论文的撰写和答辩。

以项目组形式完成具有工程复杂问题项目的毕业设计环节，不仅提高了学生分析和解决技术问题的能力，而且也提高了相互协作、相互沟通以及表达能力，达到培养学生成为电气控制项目工程负责人的目的。

三、案例建设的成果

此案例建设使学生能够把理论知识和企业实际结合，锻炼了学生分析解决复杂工程问题的能力及相互协作相互沟通的能力，毕业设计达到良好的效果，因而学生在应聘中表现出良好的专业基础理论知识和综合实践的应用能力，获得企业的认可。

2018年和2019年利用课题组教师承接的多个企业项目，课题组完成了“校企联合指导毕业设计8个”，8位学生毕业时均已签约企业，1人在捷普科技、1人在航天部门、1人在BOSCH、2人在外企，3人在民企。8位学生均从事与本专业相关的工作，学生就业的工作专业对口率100%，毕业设计校企合作课题在一定程度上提高了學生解决负责工程问题的能力，为学生顺利就业及以后的发展提供了很大的帮助。

参考文献

[1]李善寿.“CDIO”工程教学模式在实践教学中的实施方法研究[J].重庆科技学院学报（社会科学版），2010（20）：164-166.

[2]陈平.专业认证理念推进工科专业建设内涵式发展[J].中国大学教学，2014（1）：42-47.

[3]万林林，伍俏平，邓朝晖.工程教育专业认证下机械制造装备设计课程改革[A].当代教育理论与实践，2015，7（S4）：40-42.

[4]陈耿彪，杜荣华.基于工程教育专业认证的机械类专业课程实践教学[J].教学研究，2015（01）：108-109.

Case Construction of Complex Engineering Problems：Talent Training of Electrical Control Project Principals

LU Dong-hua，QIAN Ping，SUN Guo-qin

（School of Engineering Innovation，Shanghai Institute of Technology，Shanghai 201418，China）

Abstract：Against the background of professional certification of engineering education and social talent demand，the present paper puts forward the case construction of complex engineering problems through the engineering practice part of graduation project in the form of school-enterprise cooperation，so as to achieve the goal of "talent training of electrical control project principals" and meet the social demand for related talents.In this study，the significance，content，implementation process，and achievements of case construction are discussed.

Key words：complex engineering problems;case construction;graduation project;talent training