(3.3.2)--面向2035的新工科人才核心素养结构研究.pdf
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1、面向 的新工科人才核心素养结构研究【摘要】核心素养结构是构建工程教育“中国标准”和提升新工科人才培养质量的关键。新工科人才核心素养通过工程教育和工程情境联系起来,并最终体现在行为中。本文基于人机柔性结合与和谐共处、能力可迁移性与价值观稳定性的统一、能力的实践表征与行为素养的内在逻辑,构建了新工科人才核心素养结构金字塔模型,包括四个维度、十六项要素。为培养上述核心素养,新工科教育应该注重加强学生的价值观教育,涵养关键品格;实现由教到学的深度转变,培养深度学习能力;采取有效措施,创造利于核心素养养成的支撑条件。【关键词】新工科人才核心素养结构当今世界正经历百年未有之大变局,随着互联网和信息等技术正
2、在以指数级的速度增长,人类的生产生活方式、思维方式、学习方式都面临新的挑战。正如世界经济论坛创始人兼执行主席克劳斯施瓦布所言,“第四次工业革命以新技术的涌现为特点,将不断融合物理、数字与生物世界的界限,对世界上所有学科、经济体与行业产生重大影响,甚至撼动人类对自我的认知。”在上述背景下,中国在未来面临的风险和挑战也更加严峻。“面对越来越易变、不确定、复杂、模糊(通常用 表示)的世界,拥抱还是被击败,教育将起到至关重要的作用。”教育系统掀起新的革命,教育体系创新的新模式正在形成。一方面,教育系统更加关注人类认知和学习机制,对大脑学习的理解更加深入。斯坦福大学的丹施瓦茨()和坎迪斯蒂莉()表示,到
3、 年,科学会更好地理解人类的学习机制,从而创造出更好的学习环境。另一方面,信息技术的发展正在对高等教育产生重大影响。教学更突出“学”的主体性,教学方式更强调交互、情境、体验。年地平线报告指出,“在高等教育领域,教育技术将有重大发展和应用。未来年,移动学习和分析技术将得到应用,未来 年,混合现实、人工智能技术将得到应用,未来 年,区块链和虚拟助手将在高等教育领域得到应用。”工程学科与社会、经济、技术的发展息息相关,是最能体现变化的学科。面对工程学科的新变化,工程人才的核心能力标准和素养结构面临新的要求和挑战。“未来世界越来越需要将专业技能应用于不断扩大的情境之中、掌握新的技能、建立关系、并担任新
4、的角色的多面手。他们能够不断适应、学习和成长,在快速变化的世界中定位和再定位自己。”新工科教育是在新一轮产业革命和技术变革驱动下面向未来的工程教育,目的是培养出适应和引领未来工程发展方向的人才。新工科教育首先要回答的是培养什么样的人的问题。具体来说就是要回答未来的新工科人才应该具备哪些核心素养,进而明确人才培养质量标准的内核和维度。中国教育现代化 中提出“制定紧跟时代发展的多样化高等教育人才培养质量标准。”经济合作 与 发 展 组 织()、联 合 国 教 科 文 组 织()等国际组织,以及世界各国都在从不同视角研究人才的核心素养结构。到目前为止,各类关于核心素养的研究多达 余项。未来新工科人才
5、的核心素养结构是构建工程教育“中国标准”和提升新工科人才培养质量的关键。本文在阐明新工科人才核心素养内涵基础上,尝试构建新工科人才核心素养结构模型,解读其核心要素,进而提出培养这些核心素养的具体策略。一、新工科人才核心素养的内涵(一)核心素养的内涵。目前教育领域关于“核心素养”的研究已经非常丰富,但对于何谓“素养”尚无统一定义。有学者对素养、能力、技能的概念进行了辨析,认为“能力”是个体所具有的、能胜任某种活动的实力,或者是能够开展或胜任某一项工作的技术能力;“素养”比能力的内涵更为广泛,它不仅包括能力,还包括知识、态度、情感、价值观等层面;“技能”则是操作动作中所展现出来的技巧或技术,它与态
6、度、知识综合构成了素养的内涵。相对于能力和技能,素养所涵盖的内容更为广泛,其内涵也更符合现代社会对人才多方面的要求。欧盟认为,素养是用于特定情境的知识、技能和态度的综合。将素养分为知识、技能、态度、价值观四个维度,认为素养不仅意味着知识和技能的获得,更涉及知识、技能、态度与价值观的综合运用。联合国教科文组织认为,素养的范围非常广,从核心技能、内容知识、认知技能、软技能到职业技能,使学习者能够在特定情况下满足复杂需求,或有效完成复杂任务。等提出了界定素养的五个标准:关注最终绩效或教学的目标状态;反映出对直接教学计划中所学知识的应用;可以用可测量的行为来表征;不依赖于其他学习者的表现作为判断标准;
7、对学习者或 其 他 利 益 相 关 者 来 说 行 动 期 望 是 清 晰 明 确的。总体而言,素养是个体自身具备的各种知识、技能、态度、价值观的集合和内化,使个体能够自主支配并用于解决实际问题,具有复杂性、广泛性和发展性的特点。“核心素养”不同于一般素养,它是适应个人幸福生活、实现终身发展、融入并推动社会进步所必需的核心内容,这些素养应当是具有核心价值的“关键素养”。这一关键素养既反映个体需求,更反映社会需要,是对于知识、能力、态度的综合与超越,是一种高级素养。欧盟认为,核心素养是一系列知识、技能和态度的集合,它们是可迁移的、多功能的,是每个人发展自我、融入社会及胜任工作所必需的。将核心素养
8、界 定为:在特定情境中,通过利用和调动心理社会资源(包括技能和态度)、以满足复杂需要的能力。中国学生发展核心素养 认为:核心素养是学生应当具备的、能够适应终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力。核心素养的内涵随时代发展和社会需求不断变化,越来越具有综合性和包容性。本文认为,核心素养是个体适应社会需求和职业要求,并促进自身可持续发展的关键素养,是关键能力、必备品格和价值观的综合。核心素养有三个基本特征:超越所教的知识与技能;核心素养的本质 反思性;在变化的情 境 中 各 个 核 心 素 养 是 联 结 在 一 起 发 挥 作 用的。(二)新工科人才核心素养。面对人工智能、大数据、数字经济等带
9、来的挑战,工程教育不仅要培养学生胜任未来工作的关键能力,更要培育他们在实现终身发展、推动社会进步方面的必备品格和价值观。工程人才的培养目标通常包括两个方面:一是通常可测量的表明经过学习的确定的行为,一是通常不可测量的表明经过发展的内化的品性,即行为目标和品性目标。行为目标主要培养能力,具体包括知识和技能;品性目标主要养成品性,包括心理品质、精神品质、思想品质、道德品质、个性品质、个人品质等。品性是人的行为的动力,良好的品性是在个体与环境的相互作用中逐渐养成的,在智能时代对于工程教育而言更加重要。核心素养是人才培养目标的结果。根据工程人才的培养目标和核心素养的内涵,新工科人才的核心素养指面对新一
10、轮科技革命和产业变革带来的新需求,以及工程领域的新要求,通过教育培养的能够综合、有效运用知识、技能、态度、价值观等,胜任新时代工程问题解决、工程创新和创业等任务的关键素养。新工科人才核心素养超越了知识和技能层次,包括先天所具有的、以及通过环境和教育逐步形成的关键素养,具体体现在创新精神、应变能力和责任感等方面,这些关键素养通过工程情境发挥作用,促使新时代工程问题的解决与工程领域的创新。具体而言,新工科人才的核心素养可以分为能力和品性两方面,能力方面指新工科人才运用所学知识、技能解决实际问题的核心能力;品性方面指新工科人才在环境和教育的作用下养成的态度、价值观等关键品性。核心素养是一个矢量,核心
11、能力的大小影响核心素养的强弱,关键品性影响核心能力发挥作用的方向,进而影响核心素养。新工科人才核心能力与关键品性的关系如图面向 的新工科人才核心素养结构研究:首先,二者都以先验知识和个人特质为基础,经过新工科教育形成工程人才所需的核心素养,即核心能力和关键品性。其次,核心能力与关键品性相互联系、相互影响,核心能力在一定情境中能够有效运用关键品性来发挥其作用,关键品性则通过核心能力的作用得以体现,二者通过工程教育和工程情境联结起来;第三,核心能力和关键品性最终体现在行为之中,在具体情境中表现出能够胜任某项工作。图新工科人才核心素养关系图二、新工科人才核心素养结构模型核心素养所涵盖的知识、技能、态
12、度、价值观并非单独发挥作用,而是具有一定结构的素养集协同发挥作用。在遴选核心素养时有三条原则:一是对每个人都有重要意义的素养,并且这些素养是能够发展与维持的;二是能够帮助个人满足各个领域(生活、工作、健康等等)的重要需求,并能带来益处;三是有益于实现预期结果,即实现个人的成功和社会的良好运行。新工科人才核心素养结构除遵循上述原则外,还应体现工程人才的核心特征。(一)新工科人才核心素养结构特征。人机柔性结合与和谐共处。随着以人工智能和机器人技术为特征的新科技革命的到来,未来的工科人才需要通过分解和分派能力对机器赋能,从而静下心来提升自我特有的和应该具备的机器所不能替代的核心素养。和 探讨了人工智
13、能(,)与人类智能(,)的关系,提出 了 人 类 智 能()的个方面。其中有项是基于价值观和态度,与人脑科学相关的能力,这无疑是最核心和最重要的。即:元背景智能()、元 认 知 智 能()、社交智能()和自我效能感()。它们相互交织,共同推进人类文明与进步。面向 的新工科人才的核心素养应该具有双重使命和角色,即既是满足和适应社会进步和经济社会发展所需的“硬核”,同时也应该是人类家园建设和引导社会文明发展前进的“灯塔”。要满足这一刚性要求,就要时刻把握人工智能的发展方向和效能边界,实现人机柔性结合与和谐共处。不断构建和升级人工智能所不能代替的、以人类智能为核心特征的能力和素养集。在保持多样性和包
14、容性的基础上,更加重视交叉融合、沟通交往、元认知、自我效能感、社会责任感、工程伦理等方面的素养。能力可迁移性与价值观稳定性相统一。学生毕业后会从事多种不同的职业,即便是同一种职业,在飞速发展的经济、社会、科技背景中,其内涵也在不断丰富,呈现出多样性、包容性和规范性等特征。新工科教育的重要内容之一就是要为学生未来的多种职业发展方向和路径做好准备。等人提出了“为未来学习做好准备”()的迁移概念。提出了迁移不仅仅是将所学知识直接、独立地应用于一种环境之中,更是强调人在知识丰富的环境中的学习能力。在职业发展中,这种迁移能力是应对未来挑战所必须具备的。面向未来的新工科人才核心素养中,可迁移性是重要特征,
15、包括三个层次的内涵:第一个层次是学习内部学科间的迁移,强调知识学习层面的跨学科知识的融会贯通;第二个层次是从学习向应用的迁移,强调的是教育中学到的知识、能力应用于职业环境中解决实际问题,即从输入向输出迁移;第三个层次是应用领域的迁移,相对固化成型的素养结构在不同实际场景、情境中的迁移应用,能够在新的环境中综合不同领域的方法和手段,系统解决新的问题。我国在高铁、核能等核心技术领域的发展表明:在某种意义上,迁移的能力大小决定和影响着社会的发展速度以及我们的生活质量。与能力迁移相伴随的是价值观的稳定。价值观的稳定与否决定或影响了迁移的方向和结果,尤其是某种迁移有可能形成一项颠覆性技术的时候。工程人才
16、如何与其他界别的人才一起应对和解决人类发展的资源短缺、生物危机、环境恶化等问题,工程人才制定和选择的不仅仅是技术和方法,更是价值和文化。我们的迁移,无论是在同一领域中纵向攻关还是跨界领域间横向拓展,都面临着优与劣、善与恶的选择,都应该受到价值和灵高等工程教育研究 年第期魂的拷问。我们的每一步迁移都要考虑到是否尽到社会责任,是否都遵从于工程伦理,是否都有利于人类文明与进步。能力的实践表征与行为素养的内在逻辑一致。工程活动的目的在于利用自然资源和技术为人类社会造福,工程影响着我们的社会,直接关联着我们的生活。大型的工程活动必然兼具科学性、实践性、集成性、人文性、生态性等特征。工程人才的核心素养决定
17、了工程的思维、决策、设计、建造、生产、运行、管理的理念、制度、规范、行为规则等。由此可见,新工科人才核心素养以实践为导向,其素养体现在实际行动之中并用行为来表征,即将核心素养转化为可观察、可比较、可测量、可评价的综合性指标,其行为素养最终体现在了我们能感受到的工程文化中。工科人才的核心素养在内部形成“预期行动反思”的良性循环,在外部形成“工科教育改进评价再教育再改进”的良性循环,从而保证新工科人才的核心素养结构一直保持着与时俱进、自我更新的状态,始终面向未来。一切工程活动都基于一定的文化背景,同时也影响和造就着文化。在这一过程中,工程人才无疑是最具活力的因素,他们的素养影响着社会公平,影响着以
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