高職?？茖W(xué)生工程科學(xué)素養(yǎng)提升路徑研究

［摘? ? ? ? ? ?要］? 工程科學(xué)素養(yǎng)的高低直接表征了基于專業(yè)的工程能力的高低，即工程能力的培養(yǎng)是有效提高工程科學(xué)素養(yǎng)的重要途徑，在高職工科專業(yè)教育教學(xué)過程中，應(yīng)以能力培養(yǎng)為目標(biāo)，對培養(yǎng)理念、知識及技能體系重新進(jìn)行梳理、研究，構(gòu)建完整的以工程能力培養(yǎng)為載體、以工程科學(xué)素養(yǎng)培養(yǎng)為目標(biāo)的工程人才培養(yǎng)路徑。以工程科學(xué)素養(yǎng)提高為切入點(diǎn)，以有效提高高職工科教育質(zhì)量為目標(biāo)，闡述了高職?？茖W(xué)生工程科學(xué)素養(yǎng)提高的路徑。

［關(guān)? ? 鍵? ?詞］? 高職；工程科學(xué)素養(yǎng)；提升路徑

［中圖分類號］? G715? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ［文獻(xiàn)標(biāo)志碼］? A? ? ? ? ? ? ? ? ? ［文章編號］? 2096-0603（2023）20-0173-04

廣義上的科學(xué)包括自然科學(xué)、技術(shù)、信息、工程、數(shù)學(xué)等多個領(lǐng)域?；诠こ填I(lǐng)域的科學(xué)素養(yǎng)，即工程科學(xué)素養(yǎng)。錢學(xué)森提出“工程科學(xué)”概念，認(rèn)為純科學(xué)家與從事實用工作的工程師之間密切合作的需要，產(chǎn)生了新的職業(yè)——工程研究者或工程科學(xué)家。可見，工程科學(xué)素養(yǎng)是科學(xué)素養(yǎng)的一個專門領(lǐng)域。優(yōu)良的工程科學(xué)素養(yǎng)是高職專科學(xué)生在校期間高效學(xué)習(xí)、步入社會后獲得持續(xù)發(fā)展的一種基礎(chǔ)能力。提高高職?？茖W(xué)生工程科學(xué)素養(yǎng)是全面提高國民科學(xué)素質(zhì)和全面實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型的有效途徑。

調(diào)查顯示，2020年我國公民具備科學(xué)素質(zhì)的比例達(dá)到10.56%，基本達(dá)到了歐美發(fā)達(dá)國家20世紀(jì)末的水平。2021年6月，國務(wù)院正式印發(fā)《全民科學(xué)素質(zhì)行動規(guī)劃綱要（2021—2035年）》，明確提出了“到2025年超過15%，到2035年達(dá)到25%”的公民科學(xué)素質(zhì)水平的硬指標(biāo)，這個指標(biāo)已成為各級各類學(xué)校、社會機(jī)構(gòu)的工作重點(diǎn)之一。所以，研究和發(fā)展該領(lǐng)域的工作已經(jīng)成為各類高職院校的工作重點(diǎn)。

在我國的高等教育體系中，高職?？平逃龑嶋H上已經(jīng)占到了約50％的比重。而高職?？飘厴I(yè)生是企業(yè)生產(chǎn)、流通、建設(shè)領(lǐng)域中大量需要又不能為本科生所替代的對合理組織生產(chǎn)建設(shè)過程、保證生產(chǎn)安全和產(chǎn)品質(zhì)量、提高經(jīng)濟(jì)效益、改善企業(yè)對用戶服務(wù)的體驗、保證機(jī)電安裝與維保工程質(zhì)量具有舉足輕重作用的應(yīng)用型高級工程技術(shù)人才。在工業(yè)發(fā)達(dá)國家，這種人才和本科畢業(yè)生在大企業(yè)工程技術(shù)人員中所占比例為3 ∶ 1。

一、高職?？茖W(xué)生工程科學(xué)素養(yǎng)的基準(zhǔn)構(gòu)建

《中國公民科學(xué)素質(zhì)基準(zhǔn)》中對于工程科學(xué)素養(yǎng)有較為明確的要求和表述。如第7條“知道系統(tǒng)內(nèi)的各部分是相互聯(lián)系、相互作用的，復(fù)雜的結(jié)構(gòu)可能是由很多簡單的結(jié)構(gòu)構(gòu)成的；認(rèn)識到整體具備各部分之和所不具備的功能”，第107條“在本職工作中遵循行業(yè)中關(guān)于生產(chǎn)或服務(wù)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范”，均為針對工程科學(xué)領(lǐng)域的具體要求。該基準(zhǔn)大部分條文直接或間接對工程科學(xué)素養(yǎng)提出了明確的要求。

就現(xiàn)代工程而言，高職工科專業(yè)學(xué)生具體的工程科學(xué)素養(yǎng)的基準(zhǔn)應(yīng)建構(gòu)于所關(guān)心工程問題的信息、對于常見或?qū)I(yè)領(lǐng)域內(nèi)工程問題的見解和分析方法這三個維度上。從工程教育的層次上看，高職學(xué)生的培養(yǎng)有別于本科及研究生階段的工程研發(fā)與設(shè)計、中小學(xué)的工程認(rèn)知教育，其具體定位于工程應(yīng)用教育。對于培養(yǎng)應(yīng)用型人才的高職工科專業(yè)，其工程科學(xué)素養(yǎng)基準(zhǔn)還應(yīng)包括以操作能力為主的工程實踐能力，結(jié)合《中國公民科學(xué)素質(zhì)基準(zhǔn)》和專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)的工程科學(xué)素養(yǎng)，相關(guān)工科專業(yè)大類應(yīng)構(gòu)建各自的“工程科學(xué)素養(yǎng)基準(zhǔn)”要求，該素養(yǎng)應(yīng)具體體現(xiàn)在相關(guān)專業(yè)的人才培養(yǎng)方案中，并以此重新定義專業(yè)課程體系、培養(yǎng)目標(biāo)、培養(yǎng)策略等。

二、高職專科學(xué)生工程科學(xué)素養(yǎng)現(xiàn)狀

隨著時代的進(jìn)步和科技的發(fā)展，我國工程教育與工程人才所具有的職業(yè)能力之間缺乏聯(lián)系，嚴(yán)重脫節(jié)，這導(dǎo)致工程教育與工程實踐的分離，工科畢業(yè)生很難勝任現(xiàn)代工程項目的工作。

高職課程體系目前主要側(cè)重于“知識傳授”“技能訓(xùn)練”這兩個領(lǐng)域，在知識傳授領(lǐng)域，偏重于以應(yīng)試為目的的傳統(tǒng)知識體系；在技能訓(xùn)練領(lǐng)域，偏重于單調(diào)的操作訓(xùn)練；而現(xiàn)代工程要求學(xué)生具備較高的基于工程應(yīng)用思維的科學(xué)素養(yǎng)，同時具備以廣度為主、兼具深度的知識結(jié)構(gòu)。

在技能訓(xùn)練領(lǐng)域，主要以既定的操作流程和工藝規(guī)范為主，對于技能操作所涉及的原理性知識甚少涉及，即沒有解決技能操作流程中的“為什么要這樣做”“我還可以怎樣做”這兩個根本性問題。這些傳統(tǒng)的做法導(dǎo)致學(xué)生所接受的知識和技能片面、單一，缺乏延展性，使學(xué)生的未來發(fā)展受到較大的局限，不利于學(xué)生在專業(yè)領(lǐng)域的持續(xù)發(fā)展。

總體來說，我國的高職工科教育并沒有完全脫離學(xué)歷教育的影響，高職工科教育畢業(yè)生在專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)利用工程科學(xué)素養(yǎng)來解決專業(yè)問題的能力還相當(dāng)薄弱。從長遠(yuǎn)來看，工科人才培養(yǎng)質(zhì)量的不足將給我國工業(yè)化進(jìn)程、工業(yè)文明的建設(shè)及未來的產(chǎn)業(yè)升級轉(zhuǎn)型帶來不利影響。

三、高職專科院校人才培養(yǎng)理念及培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)

面對人工智能、大數(shù)據(jù)、數(shù)字經(jīng)濟(jì)等高速發(fā)展帶來的挑戰(zhàn)，以全方位工程科學(xué)素養(yǎng)培養(yǎng)為目標(biāo)的工程教育不僅要培養(yǎng)學(xué)生勝任未來工作的關(guān)鍵能力，更要培育他們在實現(xiàn)終身發(fā)展、推動社會進(jìn)步方面的必備品格和價值觀。

職業(yè)教育的人才培養(yǎng)是面向社會生產(chǎn)和服務(wù)一線的定向、定崗培養(yǎng)，各類型、各層次的職業(yè)教育應(yīng)有明確的培養(yǎng)定位。中等職業(yè)教育的人才培養(yǎng)應(yīng)主要定位于生產(chǎn)和服務(wù)一線的熟練操作崗位，高職教育的人才培養(yǎng)應(yīng)主要定位于具有解決專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)一般問題的能力并兼具生產(chǎn)和服務(wù)一線設(shè)施設(shè)備熟練操作的能力。

對于高職工科專業(yè)，人才培養(yǎng)應(yīng)著眼于學(xué)生的近期和長期發(fā)展兩個方面，近期發(fā)展主要依托熟練的崗位操作技能，而長期發(fā)展需要以扎實的理論知識和工程科學(xué)素養(yǎng)做鋪墊的專業(yè)素養(yǎng)。

所以，高職工科專業(yè)應(yīng)從“緊跟科技發(fā)展”“服務(wù)現(xiàn)代工程”“關(guān)注學(xué)生全面發(fā)展”三個基本理念構(gòu)建人才培養(yǎng)體系及相關(guān)培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)（見文末表1）。

四、高職專科學(xué)生工程科學(xué)素養(yǎng)提升的措施與路徑

（一）重構(gòu)知識體系

傳統(tǒng)的工程科學(xué)知識體系在一定程度上偏離了“工程知識是用來服務(wù)工程實踐的”這一基本邏輯，過分強(qiáng)調(diào)其理論性，弱化了其實踐性。綜合研究美、日、德等發(fā)達(dá)國家工程科學(xué)教育的成果和經(jīng)驗發(fā)現(xiàn)，依托實踐性構(gòu)建的知識體系是培養(yǎng)應(yīng)用型高質(zhì)量工程人才的重要途徑，是有效提高學(xué)生工程科學(xué)素養(yǎng)的必要手段。

高職工科專業(yè)的知識體系應(yīng)緊扣以“用”為目標(biāo)的基本原則，以現(xiàn)代工程所需要的工程思維訓(xùn)練為手段，一改傳統(tǒng)的以知識點(diǎn)的理論講授為主，在工程設(shè)施和設(shè)備的應(yīng)用解析導(dǎo)入知識傳授的策略，使知識體系中的每個知識點(diǎn)均有明確的落腳點(diǎn)，知識不再是空中樓閣。

知識體系的重構(gòu)應(yīng)突出知識的應(yīng)用，同時，對于工程產(chǎn)品和工程設(shè)施，還應(yīng)突出“標(biāo)準(zhǔn)”與“非標(biāo)”之間的引用與區(qū)別。對于標(biāo)準(zhǔn)工程產(chǎn)品和工程設(shè)施，知識體系可以沿著標(biāo)準(zhǔn)體系做深度解析和描述；而對于非標(biāo)工程產(chǎn)品和工程設(shè)施，則應(yīng)闡述兩種以上有明顯對比性區(qū)別的工程知識構(gòu)成。

動手能力本質(zhì)上仍然是以專業(yè)及技能知識作為支撐的應(yīng)用型能力，是基于專業(yè)認(rèn)知和專業(yè)素養(yǎng)的應(yīng)用轉(zhuǎn)化。知識體系中涵蓋的技能知識應(yīng)突出其操作原理，而非簡單的動手能力訓(xùn)練?；诠こ炭茖W(xué)素養(yǎng)培養(yǎng)的知識體系的重構(gòu)需要將思維訓(xùn)練與技能訓(xùn)練進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，構(gòu)建一條從能力訓(xùn)練到專業(yè)素養(yǎng)提高的合理路徑。

傳統(tǒng)的工程科學(xué)知識體系構(gòu)成注重深度，在工程知識的廣度上有所欠缺。重構(gòu)以應(yīng)用為主的知識體系能從根本上解決目前高職?？茖W(xué)生工程科學(xué)素養(yǎng)培養(yǎng)中面臨的培養(yǎng)質(zhì)量不高的問題。

廣義的工程產(chǎn)品和設(shè)施的探究學(xué)習(xí)應(yīng)成為高職?？茖W(xué)生首要的學(xué)習(xí)目標(biāo)與學(xué)習(xí)內(nèi)容。深入研究如何在現(xiàn)有條件下逐步落實這些新的課程理念是極大的挑戰(zhàn)。通過長期研究發(fā)現(xiàn)，高職工科專業(yè)知識體系應(yīng)沿著現(xiàn)象觀察、概念描述、應(yīng)用領(lǐng)域呈現(xiàn)、原理解析、知識運(yùn)用這一脈絡(luò)構(gòu)建邏輯嚴(yán)謹(jǐn)?shù)南到y(tǒng)性專業(yè)知識（見圖1）。

（二）優(yōu)化課程設(shè)計

專業(yè)人才培養(yǎng)的課程體系是基于人才培養(yǎng)目標(biāo)構(gòu)建的，其知識體系和技能體系是對培養(yǎng)目標(biāo)最直接、最全面的體現(xiàn)。高效、科學(xué)的課程設(shè)計的本質(zhì)是高效完成課程教學(xué)內(nèi)容，基于工程科學(xué)素養(yǎng)提高的課程設(shè)計的基本思路應(yīng)以專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)的系統(tǒng)性思維、批判性思維、制作與操作、溝通與協(xié)作、工程倫理、積極樂觀、工程信息檢索與分析等工程能力為依托，以知識應(yīng)用解析、探究學(xué)習(xí)和技能訓(xùn)練為實施手段進(jìn)行最大限度的優(yōu)化。

在設(shè)計教學(xué)活動時，應(yīng)通過實踐性應(yīng)用，真正掌握工程知識和工程技能；通過體驗，深化對工程活動內(nèi)涵及運(yùn)行規(guī)律的理解。就工科專業(yè)而言，應(yīng)通過具體的工程設(shè)備和設(shè)施導(dǎo)入知識點(diǎn)和技能點(diǎn)教學(xué)，并以設(shè)計知識點(diǎn)和技能點(diǎn)討論、分析為主，為加深和鞏固知識點(diǎn)和技能點(diǎn)，應(yīng)對各種同類型、同功能的不同產(chǎn)商、品牌的設(shè)備、設(shè)施進(jìn)行性能、功能、結(jié)構(gòu)、運(yùn)行參數(shù)、工況特征深度剖析；對于技能訓(xùn)練，應(yīng)先設(shè)計操作原理解析，操作原理的解析應(yīng)從正確和錯誤兩個方面進(jìn)行，并設(shè)計對比操作演示，以證實其正確性和科學(xué)合理性，即以實踐應(yīng)用導(dǎo)入理論的課程教學(xué)設(shè)計。

對知識點(diǎn)的最佳體驗是各種類型的實驗，通過實驗現(xiàn)象的觀察和分析，學(xué)生直觀地了解知識點(diǎn)的意義。因此，各種類型的工科實驗是構(gòu)建工科專業(yè)基本思維訓(xùn)練體系的有效途徑，是由表及里進(jìn)行知識和技能解析與探究的有效策略。

從學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律出發(fā)，結(jié)合專業(yè)知識和技能的邏輯性，工科課程的設(shè)計應(yīng)遵循認(rèn)知體驗、概念解析、原理探究、工況解析這一循序漸進(jìn)的基本技術(shù)路線進(jìn)行。綜合以上研究，高職工科課程設(shè)計整體上應(yīng)包括工程應(yīng)用案例導(dǎo)入、實驗認(rèn)知體驗、知識點(diǎn)概念解析、知識和技能原理探究、設(shè)備及設(shè)施運(yùn)行工況解析五大要素。

（三）強(qiáng)化思維訓(xùn)練

工程科學(xué)素養(yǎng)不僅表現(xiàn)在外在的實踐操作能力上，更表現(xiàn)在基于專業(yè)的思考和分析能力上，即工程思維能力。工程思維是指導(dǎo)工程活動的核心思維方式，直接影響工程能力的塑造，是服務(wù)工程師、現(xiàn)場工程師實踐感悟與行為模式的內(nèi)在源泉與聯(lián)系紐帶。它區(qū)別于科學(xué)、人文等思維方式，強(qiáng)調(diào)以工程知識為質(zhì)料、以工程道德規(guī)范為骨架、以工程行動為催化劑、以工程哲學(xué)修養(yǎng)為核心要素的四種元素共同融合而成的思維方式。對于以培養(yǎng)服務(wù)工程師、現(xiàn)場工程師為目標(biāo)的高等職業(yè)教育的工程專業(yè)，其工程思維具體包括基于專業(yè)的系統(tǒng)性思維和批判性思維，而這兩種思維主要表現(xiàn)在專業(yè)分析能力和判斷能力。

在技能訓(xùn)練和知識傳授過程中，應(yīng)通過原理解析與探究、設(shè)施設(shè)備的運(yùn)行工況分析、設(shè)施設(shè)備各系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)分析等進(jìn)行專業(yè)思維訓(xùn)練。在教學(xué)內(nèi)容執(zhí)行過程中，應(yīng)摒棄傳統(tǒng)的知識傳授方法，基于專業(yè)的思維訓(xùn)練來促進(jìn)、帶動知識傳授和技能訓(xùn)練。同時，現(xiàn)代工程思維已不是傳統(tǒng)的僅面向?qū)I(yè)的思維，而是已涵蓋人文、法律、環(huán)保、安全等領(lǐng)域，在進(jìn)行思維訓(xùn)練時，應(yīng)從眾多的工程案例中選取具有代表性的工程案例結(jié)合工程實踐從多角度進(jìn)行分析、討論。條件具備的專業(yè)，可以將學(xué)生組織到相關(guān)工程制造、工程服務(wù)或工程實驗現(xiàn)場，根據(jù)現(xiàn)場實際情況，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行多方位、多維度、多要素的思考、討論、分析。

無論是工程科學(xué)素養(yǎng)還是工程實踐能力，都將專業(yè)的思維能力擺在首要位置。專業(yè)的思維能力訓(xùn)練是促進(jìn)專業(yè)學(xué)習(xí)、提高人才培養(yǎng)水平的有效手段，因此，強(qiáng)化基于專業(yè)的工程思維訓(xùn)練能大幅提高學(xué)生的工程科學(xué)素養(yǎng)。

（四）側(cè)重工程實踐與知識轉(zhuǎn)化能力培養(yǎng)

人才培養(yǎng)的當(dāng)務(wù)之急是滿足社會和國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求，而社會和國民經(jīng)濟(jì)需要的是大量具備能解決各種工程實踐中出現(xiàn)的問題且具有較高工程科學(xué)素養(yǎng)的專門人才。同時隨著制造業(yè)的不斷升級，各種具備跨領(lǐng)域、跨行業(yè)的復(fù)合型人才成為需求的重點(diǎn)。經(jīng)過對復(fù)合型人才的能力構(gòu)成研究發(fā)現(xiàn)，建立在較高工程科學(xué)素養(yǎng)下的工程實踐和知識轉(zhuǎn)化能力是促使其成為復(fù)合型人才的關(guān)鍵所在。

完整而全面的工程實踐與知識轉(zhuǎn)化能力培養(yǎng)不可能通過課堂得到完美的解決，但通過這種能力的基礎(chǔ)性培養(yǎng)可以使學(xué)生從根本上認(rèn)識這種能力并明確這種能力對于他們將來發(fā)展的重要性。從工程應(yīng)用的基本能力出發(fā)，工程數(shù)據(jù)及工程文獻(xiàn)的檢索及使用能力是支撐工程實踐與知識轉(zhuǎn)化能力的基礎(chǔ)性條件。因此，在教學(xué)設(shè)計和實際教學(xué)活動中，應(yīng)設(shè)計和開展相應(yīng)的工程產(chǎn)品、設(shè)施、設(shè)備的改造或改進(jìn)實驗、試驗研究來訓(xùn)練學(xué)生的知識轉(zhuǎn)化能力以及工程實踐能力。借助工程改造、改進(jìn)實驗、試驗研究，促使學(xué)生對大量的工程數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、歸納、整理等，并以此加深學(xué)生對相關(guān)工程領(lǐng)域的認(rèn)知深度，拓寬學(xué)生對相關(guān)工程領(lǐng)域的認(rèn)知廣度。

傳統(tǒng)的工科專業(yè)課程忽視了工程文獻(xiàn)數(shù)據(jù)的檢索與分析、歸納、整理能力的訓(xùn)練，而這種能力恰恰是學(xué)生知識轉(zhuǎn)化能力的支撐。所以，各專業(yè)在開展專業(yè)和課程建設(shè)時，應(yīng)建設(shè)與之相對應(yīng)的工程文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫，并在教學(xué)活動中設(shè)計相應(yīng)的文獻(xiàn)數(shù)據(jù)需求方案，訓(xùn)練學(xué)生的工程文獻(xiàn)數(shù)據(jù)檢索、分析、歸納、整理能力。

五、結(jié)束語

提高高職工科專業(yè)學(xué)生的培養(yǎng)質(zhì)量是工程科學(xué)素養(yǎng)培養(yǎng)的根本目標(biāo)，是有效應(yīng)對社會發(fā)展的基本策略，是緊跟國家發(fā)展戰(zhàn)略的基本遵循。本文從高職專科學(xué)生工程科學(xué)素養(yǎng)的基準(zhǔn)、高職?？茖W(xué)生工程科學(xué)素養(yǎng)現(xiàn)狀、高職?？圃盒Ｈ瞬排囵B(yǎng)理念三個維度的研究出發(fā)，綜合工業(yè)社會發(fā)展需求、國家發(fā)展戰(zhàn)略等最終提出了高職專科學(xué)生工程科學(xué)素養(yǎng)提升的措施與路徑。隨著科技和工業(yè)體系的發(fā)展與完善，今后需要繼續(xù)對培養(yǎng)工程服務(wù)人才的高職工科教育進(jìn)行深度研究，不斷從教育理念、教學(xué)方法等方面對高職教育進(jìn)行改革，以滿足國家、社會對高職人才培養(yǎng)的需求。

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作者簡介：張文智（1973—），男，漢族，湖南長沙人，本科，講師，研究方向：電氣控制、汽車運(yùn)用與維修技術(shù)、教學(xué)實驗設(shè)備開發(fā)。