工科本科生跨學(xué)科能力評(píng)價(jià)框架構(gòu)建

楊小麗 雷 慶

(北京航空航天大學(xué) 高等教育研究院，北京 100191)

跨學(xué)科教育是培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的重要途徑，這已成為國內(nèi)外教育界、科技界和產(chǎn)業(yè)界的普遍共識(shí)。在我國工程教育領(lǐng)域，“卓越工程師計(jì)劃”和“新工科”建設(shè)都強(qiáng)調(diào)推動(dòng)工程學(xué)科之間、工程學(xué)科與其他學(xué)科的交叉融合。在這一背景下，跨學(xué)科能力就成為工科大學(xué)生應(yīng)具備的重要能力之一。本文嘗試對(duì)跨學(xué)科能力的內(nèi)涵進(jìn)行解讀，并構(gòu)建適用于我國工科大學(xué)生跨學(xué)科能力評(píng)價(jià)的基本框架，為進(jìn)一步研究工科大學(xué)生跨學(xué)科能力的現(xiàn)狀及其提升路徑奠定基礎(chǔ)。

一、概念界定

1.跨學(xué)科及相關(guān)概念

已有研究在涉及跨學(xué)科的內(nèi)容時(shí)，常常提及跨學(xué)科、多學(xué)科、交叉學(xué)科、超學(xué)科等概念。關(guān)于這些概念的產(chǎn)生與發(fā)展，我們?cè)谥暗难芯恐幸呀?jīng)進(jìn)行過系統(tǒng)地梳理(1)楊小麗，雷慶.跨學(xué)科發(fā)展及演變探討[J].學(xué)位與研究生教育，2018，(4)：54-59.，便于深入理解跨學(xué)科的核心內(nèi)涵，為進(jìn)一步研究跨學(xué)科能力提供理論基礎(chǔ)。

1970年9月，經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織(OECD)所屬教育研究與改革中心與法國教育部在法國尼斯大學(xué)聯(lián)合主辦跨學(xué)科問題國際學(xué)術(shù)研討會(huì)，會(huì)后出版的文集《跨學(xué)科：大學(xué)中的教學(xué)和研究問題》對(duì)相關(guān)概念做出界定。其中，“多學(xué)科”是指“不同學(xué)科的并置，有時(shí)它們之間并沒有明顯的聯(lián)系，例如音樂、數(shù)學(xué)和歷史”； 將“跨學(xué)科”定義為“兩門以上不同學(xué)科之間相互作用的一種形容詞性的描述。這種相互作用可能包括從簡單的觀點(diǎn)交流到在一個(gè)相當(dāng)大的領(lǐng)域內(nèi)組織概念、方法、程序、認(rèn)識(shí)論、術(shù)語、數(shù)據(jù)，以及研究和教學(xué)組織的相互整合”；而“超學(xué)科”則是“為一系列學(xué)科建立一種共同的公理系統(tǒng)”(2)OECD, Interdisciplinarity: Problems of Teaching and Research in Universities(Paris: OECD Publications, 1972), 25，106.。吉本斯等提出的“知識(shí)生產(chǎn)模式2”，即知識(shí)“在一個(gè)更廣闊的、跨學(xué)科的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)情境中被創(chuàng)造出來”(3)邁克爾·吉本斯等.知識(shí)生產(chǎn)的新模式：當(dāng)代社會(huì)科學(xué)與研究的動(dòng)力學(xué)[M].陳洪捷,沈文欽等譯.北京：北京大學(xué)出版社，2011.1.，進(jìn)一步豐富了超學(xué)科的內(nèi)涵。我們認(rèn)為，超學(xué)科強(qiáng)調(diào)在一個(gè)廣泛的范圍內(nèi)，將學(xué)科與非學(xué)科的經(jīng)驗(yàn)知識(shí)整合，以協(xié)調(diào)多方利益，實(shí)現(xiàn)問題的解決。

在本文中，多學(xué)科、跨學(xué)科、超學(xué)科并不是指某一個(gè)或某一類學(xué)科，而是表征學(xué)科間相互整合程度的概念。多學(xué)科關(guān)注涉及不同學(xué)科的實(shí)踐活動(dòng)，在不同學(xué)科視角下對(duì)問題進(jìn)行深刻解讀，但學(xué)科間可以并無關(guān)聯(lián)?？鐚W(xué)科在多學(xué)科的基礎(chǔ)上突破了學(xué)科間固有的壁壘，強(qiáng)調(diào)不同學(xué)科知識(shí)的整合與重組。超學(xué)科是在解決實(shí)際問題過程中對(duì)知識(shí)的整合，這些知識(shí)既源于學(xué)科體系內(nèi)部，又來自外部的經(jīng)驗(yàn)世界，其整合對(duì)象與運(yùn)行范圍均超越了跨學(xué)科，是學(xué)科融合發(fā)展的更高層次。

與多學(xué)科、跨學(xué)科、超學(xué)科等概念不同，交叉學(xué)科是指這樣一類新的學(xué)科，它們由隸屬于不同學(xué)科的知識(shí)經(jīng)過整合而形成，與原學(xué)科有密切聯(lián)系，但又有不同于原學(xué)科的新的屬性?？梢哉f，交叉學(xué)科是跨學(xué)科研究和教育實(shí)踐的結(jié)果。2020年7月，國務(wù)院學(xué)位委員會(huì)決定在《學(xué)位授予和人才培養(yǎng)學(xué)科目錄》中增設(shè)“交叉學(xué)科”門類，下設(shè)“集成電路科學(xué)與工程”和“國家安全學(xué)”兩個(gè)一級(jí)學(xué)科，標(biāo)志著交叉學(xué)科被正式納入我國高校培養(yǎng)人才和開展科學(xué)研究所依托的學(xué)科體系。

2.能力框架

為應(yīng)對(duì)科技發(fā)展帶來的人與自然、人與人日益復(fù)雜的關(guān)系，年輕一代需要具備更加強(qiáng)大的能力。因此，OECD和歐盟等國際組織在系統(tǒng)、深入研究的基礎(chǔ)上，提出了一系列能力，并形成能力框架，對(duì)教育產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。

OECD在1997年底開展了一項(xiàng)名為“能力的定義與選擇：理論與概念的基礎(chǔ)”(Definition and Selection of Competencies：Theoretical and Conceptual Foundations，簡稱DeSeCo)的大型研究。研究人員討論了“能力”“技能”“質(zhì)量”“標(biāo)準(zhǔn)”“素養(yǎng)”等多種概念，建議將能力(Competence)界定為：成功地滿足個(gè)人或社會(huì)需求，或成功地實(shí)施一項(xiàng)活動(dòng)或任務(wù)的能力(ability)，包括認(rèn)知和非認(rèn)知的維度。同時(shí)，這種需求導(dǎo)向的能力定義還應(yīng)包含人的內(nèi)在心理結(jié)構(gòu)，即個(gè)體的能力(abilities/capacities)或性格(dispositions)。每種能力都是相互關(guān)聯(lián)的認(rèn)知和實(shí)踐技能、知識(shí)(包括隱性知識(shí))、動(dòng)機(jī)、價(jià)值取向、態(tài)度、情感，以及其他社會(huì)和行為因素的綜合(4)Dominique Simone Rychen and Laura Hersh Salganik, Definition and Selection of Competencies(DeSeCo): Theoretical and Conceptual Foundations(Neuchatel: Swiss Federal Statistical Office, 2002), 8.。

2006年，歐盟正式發(fā)布8項(xiàng)“關(guān)鍵能力”(Key Competences / Key Competencies)，建議各成員國將其作為推進(jìn)終身學(xué)習(xí)和教育與培訓(xùn)改革的參照框架。歐盟對(duì)關(guān)鍵能力的定義是：“能力是適用于特定情境的知識(shí)、技能和態(tài)度的綜合”，這里的“情境”(context)主要指個(gè)人情境、社會(huì)情境和職業(yè)情境(5)Jean Gordon et al.,“Key Competences in Europe: Opening Doors for Lifelong Learners Across the School Curriculum and Teacher Education,”Case Network Reports, January, 2009.。“關(guān)鍵能力”與傳統(tǒng)的“基本技能”(Basic Skills)內(nèi)涵有兩點(diǎn)不同：一是，Competence/Competency是較Skill/Ability更為上位、更具包容性的概念，涉及內(nèi)在品質(zhì)和外部行為?？梢赃@樣理解：Competence/Competency(能力)= Skill(技能)+ Knowledge(知識(shí))+ Attitude(態(tài)度)/ Aptitude(性向)。其中，Skill被認(rèn)為專指“能夠做某事”，必須通過外顯的可觀察的行為表現(xiàn)出來；而Knowledge包含外顯的和隱性的知識(shí)，Attitude/Aptitude也是非外顯的。因此，Competence/Competency不再局限于外顯的行為或結(jié)果。二是，人們往往認(rèn)為Basic一詞所傳達(dá)的是“最基本的、謀生必需的”這樣的含義，用Key取代Basic，與強(qiáng)調(diào)“面向個(gè)人與社會(huì)發(fā)展”的基本價(jià)值取向更加切合(6)裴新寧，劉新陽.為21世紀(jì)重建教育——?dú)W盟“核心素養(yǎng)”框架的確立[J].全球教育展望，2013，(12)：89-102.。

國際上其他有代表性的能力框架還有OECD提出的全球勝任力(The OECD Global Competency)、聯(lián)合國教科文組織提出的跨文化能力(The UNESCO Intercultural Competences)等。對(duì)這些能力框架進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)它們具有以下共同特征：一是強(qiáng)調(diào)適應(yīng)變化，以及未來不斷變化對(duì)能力的需求，并將其視為能力框架的主要出發(fā)點(diǎn)和理由。二是包含了不同的能力，其內(nèi)容都超越了認(rèn)知技能，強(qiáng)調(diào)非認(rèn)知技能、態(tài)度或價(jià)值觀。三是將知識(shí)、技能和態(tài)度界定為能力的關(guān)鍵要素。此外，一些涉及多個(gè)關(guān)鍵要素的能力，如批判性思維、創(chuàng)造力和解決問題的能力等，在這些能力框架中都處于突出的位置(7)Council of the European Union, Proposal for a COUNCIL RECOMMENDATION on Key Competences for LifeLong Learning(Brussels: Publications Office of the European Union, 2018), 19, https://eur-lex.europa.eu/legal-content/EN/TXT/PDF/?uri=CELEX:52018SC0014.。

3.跨學(xué)科能力

跨學(xué)科能力是一個(gè)廣義的概念，指個(gè)體綜合運(yùn)用或整合多個(gè)學(xué)科的知識(shí)，以及經(jīng)驗(yàn)世界的知識(shí)，解決復(fù)雜問題的能力。基于前面對(duì)跨學(xué)科內(nèi)涵的闡釋，以及歐盟對(duì)“能力”的定義，本研究將跨學(xué)科能力界定為：適用于跨學(xué)科問題解決情境的知識(shí)、技能、態(tài)度和意識(shí)的綜合，并按照學(xué)科整合的不同程度，分為多學(xué)科、跨學(xué)科、超學(xué)科3個(gè)水平。需要強(qiáng)調(diào)的是，在本文中，“跨學(xué)科”既是指整合知識(shí)的能力，也用來表征知識(shí)整合的程度。

二、基于工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)的分析

工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)是對(duì)工科本科專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量的基本要求，其中的畢業(yè)要求是學(xué)生畢業(yè)時(shí)應(yīng)取得的學(xué)習(xí)成果。如前所述，工科本科生的跨學(xué)科能力是一種綜合能力，體現(xiàn)在學(xué)生的學(xué)習(xí)成果中。因此，分析工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)的畢業(yè)要求，可以從中提取跨學(xué)科能力的基本要素。中國工程教育專業(yè)認(rèn)證協(xié)會(huì)發(fā)布的《工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)本科生的畢業(yè)要求共有12條(8)中國工程教育專業(yè)認(rèn)證協(xié)會(huì).工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)：T/CEEAA 001—2022 [EB/OL]. http://www.ttbz.org.cn/Pdfs/Index/?ftype=st&pms=65001, 2022-07-15/2022-07-18.，協(xié)會(huì)還對(duì)每條要求的內(nèi)涵都作了詳細(xì)解釋(9)中國工程教育專業(yè)認(rèn)證協(xié)會(huì)秘書處. 工程教育認(rèn)證通用標(biāo)準(zhǔn)解讀及使用指南：2020版(試行)[EB/OL]. https://www.ceeaa.org.cn/gcjyzyrzxh/rzcxjbz/gjwj/gzzn/index.html, 2020-02-08/2022-07-18.。根據(jù)畢業(yè)要求的內(nèi)涵，可以將其分為三大類：

一是專業(yè)領(lǐng)域的知識(shí)和能力，包括“工程知識(shí)”“問題分析”“設(shè)計(jì)/開發(fā)解決方案”“研究”“使用現(xiàn)代工具”“項(xiàng)目管理”；

二是對(duì)工程與社會(huì)關(guān)系的認(rèn)識(shí)，包括“工程與社會(huì)”“環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展”，還有“職業(yè)規(guī)范”；

三是非技術(shù)能力，包括“個(gè)人和團(tuán)隊(duì)”“溝通”以及“終身學(xué)習(xí)”。

上述12條畢業(yè)要求，從內(nèi)涵上看，并不是相互獨(dú)立的，有些要求包含著其他的要求(見表1)。例如，“問題分析”和“研究”在內(nèi)涵上很接近，都是解決問題的過程和方法，前者主要是思考，后者則是用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證?！肮こ讨R(shí)”包括掌握知識(shí)和運(yùn)用知識(shí)兩個(gè)方面，而運(yùn)用知識(shí)與“問題分析”“研究”又有部分重合。“設(shè)計(jì)/開發(fā)解決方案”是綜合性的要求，涵蓋了“工程知識(shí)”“問題分析”“使用現(xiàn)代工具”“研究”等多方面的要求。再比如，“工程與社會(huì)”“環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展”的內(nèi)涵也很接近，都包括了解相關(guān)知識(shí)，能夠分析和評(píng)價(jià)工程對(duì)自然界或社會(huì)的影響；而且，“工程與社會(huì)”和“設(shè)計(jì)/開發(fā)解決方案”的內(nèi)涵有交集，都要求從整體上認(rèn)識(shí)工程，把握對(duì)工程起制約作用的各種因素?！皞€(gè)人和團(tuán)隊(duì)”中肯定離不開溝通、交流，而“溝通”作為單獨(dú)一項(xiàng)畢業(yè)要求，則超出了團(tuán)隊(duì)的范疇。

對(duì)畢業(yè)要求內(nèi)涵的分析，還可以發(fā)現(xiàn)，每一條畢業(yè)要求都會(huì)涉及知識(shí)、技能、態(tài)度和意識(shí)等跨學(xué)科能力的一個(gè)或多個(gè)維度，并處于多學(xué)科、跨學(xué)科、超學(xué)科等某一個(gè)或多個(gè)跨學(xué)科能力水平上。如前所述，“工程知識(shí)”和“項(xiàng)目管理”包含對(duì)工程、數(shù)學(xué)、自然科學(xué)、管理、經(jīng)濟(jì)知識(shí)的掌握和運(yùn)用，前者屬于知識(shí)維度，后者屬于技能維度；由于它們局限在學(xué)科知識(shí)領(lǐng)域內(nèi)部，所以處在多學(xué)科和跨學(xué)科的水平上?！皢栴}分析”“使用現(xiàn)代工具”“研究”等是工程領(lǐng)域內(nèi)方法、工具的運(yùn)用，因此主要涉及技能維度，并處于多學(xué)科和跨學(xué)科水平。“設(shè)計(jì)/開發(fā)解決方案”“工程與社會(huì)”“環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展”等是對(duì)知識(shí)、技能的綜合運(yùn)用，并且要系統(tǒng)考慮工程領(lǐng)域內(nèi)外的各種因素，因而涉及跨學(xué)科能力的各個(gè)維度和水平?！奥殬I(yè)規(guī)范”既要求掌握相關(guān)知識(shí)，又要求具有相應(yīng)的態(tài)度和意識(shí)，同時(shí)它也不局限于工程實(shí)踐本身，因而涉及知識(shí)、態(tài)度和意識(shí)維度，并涵蓋跨學(xué)科能力的各個(gè)水平?！皞€(gè)人和團(tuán)隊(duì)”“溝通”“終身學(xué)習(xí)”等非技術(shù)能力主要在于方法、技巧和態(tài)度、意識(shí)，特別是“溝通”和“終身學(xué)習(xí)”超越了學(xué)科知識(shí)領(lǐng)域，需要更廣泛的經(jīng)驗(yàn)。表1呈現(xiàn)了每一條畢業(yè)要求可能涉及的跨學(xué)科能力維度和可以達(dá)到的跨學(xué)科水平。

三、基于國內(nèi)外已有研究的分析

已有研究中關(guān)于跨學(xué)科能力的討論非常少，相關(guān)研究多聚焦在跨學(xué)科教育和跨學(xué)科學(xué)習(xí)等方面。在國內(nèi)，尚未見到有研究者針對(duì)工科生的跨學(xué)科能力開展專門研究，只是在有關(guān)工程人才培養(yǎng)或跨學(xué)科主題的討論中提到跨學(xué)科能力和相關(guān)要素。國外關(guān)于工科生跨學(xué)科能力的系統(tǒng)研究也不多，比較有代表性的是美國密歇根大學(xué)拉圖卡(Lattuca)領(lǐng)導(dǎo)的研究項(xiàng)目。該項(xiàng)目得到美國國家自然科學(xué)基金的資助，由教育界和工程界的研究人員合作開展研究。研究團(tuán)隊(duì)經(jīng)過廣泛的文獻(xiàn)研究和對(duì)工程專業(yè)學(xué)生進(jìn)行為期兩年的調(diào)研，開發(fā)出針對(duì)工科學(xué)生的“跨學(xué)科能力量表”(10)Lisa R.Lattuca et al.,“Developing a Measure of Interdisciplinary Competence for Engineers,”International Journal of Engineering Education 29, no.3(January 2013):726-739.和“背景能力量表”(11)Hyun Kyoung Ro et al.,“Measuring Engineering Students’ Contextual Competence,”2012 ASEE Annual Conference & Exposition, June 10, 2012, https://peer.ase e.org/21677.。

分析已有研究可以發(fā)現(xiàn)，國內(nèi)外學(xué)者對(duì)工科學(xué)生的跨學(xué)科能力普遍強(qiáng)調(diào)綜合性知識(shí)結(jié)構(gòu)、跨學(xué)科合作與交流能力、系統(tǒng)性思維、工程實(shí)踐能力、人文情懷、職業(yè)倫理和社會(huì)責(zé)任感等。這些方面在工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)的畢業(yè)要求中均有提及，這也說明畢業(yè)要求可作為評(píng)價(jià)工科學(xué)生跨學(xué)科能力的重要參考。

除共性要求外，也有的研究提出工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)畢業(yè)要求中沒有包含的跨學(xué)科能力。例如，工程教育認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)要求畢業(yè)生關(guān)注工程與社會(huì)的關(guān)系，即充分考慮工程的社會(huì)背景。有研究指出，雖然工程活動(dòng)及其環(huán)境日新月異，但有些因素始終不變，其中就包括對(duì)顧客需求和社會(huì)問題的關(guān)注。因此，工程教育應(yīng)立足于“以客戶的需求為本”“向市場(chǎng)提供完整的產(chǎn)品和服務(wù)”等理念(12)Edward F.Crawley等. 工程教育的環(huán)境[J].高等工程教育研究，2008，(4)：13-21.。還有研究者分析美國歐林工學(xué)院的“廣義工程教育模式”和“歐林三角”，指出完整的工程活動(dòng)不僅僅是產(chǎn)品設(shè)計(jì)，還應(yīng)包含前期對(duì)工程社會(huì)背景和后期對(duì)工程商業(yè)背景的調(diào)查分析。也就是說，工程產(chǎn)品要以顧客為中心，要具有市場(chǎng)潛力(13)曾開富，王孫禺.“工程創(chuàng)新人才”培養(yǎng)模式的大膽探索——美國歐林工學(xué)院的廣義工程教育[J].高等工程教育研究，2011，(5)：20-31.。這些研究表明，工程實(shí)踐中的社會(huì)背景不僅包括健康、安全、法律、藝術(shù)、文化、環(huán)境、政治、倫理等非技術(shù)因素，還要關(guān)注市場(chǎng)，重視用戶需求。這為我們構(gòu)建工科本科生跨學(xué)科能力評(píng)價(jià)框架提供了重要參考。

再比如，拉圖卡的研究團(tuán)隊(duì)在廣泛收集和分析工程、教育、商業(yè)、研究管理、認(rèn)知科學(xué)等領(lǐng)域的文獻(xiàn)后，界定了跨學(xué)科能力的8個(gè)維度，“反思性(Reflexivity)”是其中之一。它包括反思自己的偏見和可能帶來的影響，反思自己在定義問題、理解問題和解決問題過程中做出的選擇。由于反思通常是從不同視角思考以往的認(rèn)識(shí)和實(shí)踐，反思性應(yīng)成為跨學(xué)科能力的重要組成部分。

四、評(píng)價(jià)框架和表現(xiàn)期待

基于以上分析，本研究以工程教育專業(yè)認(rèn)證中的畢業(yè)要求為主要依據(jù)，并吸收國內(nèi)外相關(guān)研究的成果，構(gòu)建工科本科生跨學(xué)科能力評(píng)價(jià)框架(表2)。該框架是3×3的結(jié)構(gòu)，在跨學(xué)科能力的每一維度和水平上都有若干評(píng)價(jià)指標(biāo)，共計(jì)17項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)。同時(shí)，對(duì)每項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)都提出若干表現(xiàn)期待(表3)，使學(xué)生在每項(xiàng)指標(biāo)上的表現(xiàn)能夠被感知到，以便進(jìn)一步編制“工科本科生跨學(xué)科能力量表”。

隨后，本研究采用德菲爾調(diào)查法，邀請(qǐng)13位工程教育領(lǐng)域的專家，分別對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)和表現(xiàn)期待的重要性評(píng)分。其中，評(píng)價(jià)指標(biāo)采用5點(diǎn)評(píng)分法(1-非常不重要，2-比較不重要，3-中等，4-比較重要，5-非常重要)，表現(xiàn)期待采用3點(diǎn)評(píng)分法(1-不重要，2-中等，3-重要)。經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析，專家對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)和表現(xiàn)期待的重要性評(píng)分都比較高，肯德爾和諧系數(shù)分別為0.003、0.000。因此，專家們基本認(rèn)可本研究提出的“工科本科生跨學(xué)科能力評(píng)價(jià)框架”，并且對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)和表現(xiàn)期待的評(píng)價(jià)存在顯著一致性。

接下來，研究者將根據(jù)評(píng)價(jià)框架編制“工科本科生跨學(xué)科能力量表”。通過在一定范圍內(nèi)展開調(diào)查，了解工科本科生跨學(xué)科能力現(xiàn)狀，分析有關(guān)影響因素，并持續(xù)改進(jìn)量表，使本研究不斷深入。