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工程教師能力結構的國際比較研究

2023-02-27 04:12:48覃麗君
世界教育信息 2023年12期
關鍵詞:能力結構

摘? ?要:為迎接新一輪產業革命的挑戰,“新工科”建設不僅要思考“工程人才需具備哪些能力、如何培養這些能力”等問題,還要思考“工程教師需具備哪些能力、如何培養這些能力”等問題。文章以工程教師能力結構的建構為研究問題,圍繞內容指標、結構形態、創建方法及踐行路徑,對國際上六個組織機構的工程教師能力結構進行分析,提出工程教師能力結構建構內容指標要全面,結構形態要清晰,創建方法要科學及踐行路徑要多樣。

關鍵詞:工程教師;能力結構;“新工科”;國際比較

中圖分類號:G451? ? ? ? ?文獻標志碼:A? ? ? ? ?DOI:10.3969/j.issn.1672-3937.2023.12.02

作為工程人才的培養者,工程教師的能力水平直接影響工程人才的培養質量。尤其是2017年2月以來,我國進入“新工科”建設時代,人工智能、大數據、物聯網、區塊鏈等技術不斷更新,工程教育面臨的環境日益復雜化,工程教師需具備哪些能力才能培養出面向未來、引領未來產業發展的工程人才的問題更成為重中之重。

為回答工程教師需具備哪些能力這一問題,本研究選取六個組織機構對工程教師的能力結構開展了比較研究。這六個組織機構分別為CDIO(Conceive,Design,Implement,Operate)、工程與技術認證委員會(Accreditation Board for Engineering and Technology,ABET)、國際工程教育學會(International Society for Engineering Education,IGIP)、工程教育科學學會(Scientific Society of Engineering Education,IPW)、普渡大學和隆德大學。

一、CDIO工程教師三維能力結構

經過多次修訂,CDIO最終形成了工程教師三維能力結構,分別為工程能力、學科能力(包含學科教學法)、教學能力。在12項CDIO標準中,工程教師三維能力結構占2項,體現在標準9和標準10。其中,標準9指向教師的工程能力與學科能力,標準10指向教師的教學能力。[1]

(一)工程能力與學科能力

工程能力要求各CDIO院校采取行動促進工程教師的人際交往技能,產品、過程、系統、服務建造技能,以及學科基礎知識相關課程教學能力的發展。工程教師通常是其學科領域的專家,具備豐富的學科知識與研究能力,但對商業與工業領域工程實踐活動的開展,以及以上活動在可持續發展中的角色的認識與經驗相對有限。因此,為培養出理想中的工程人才——具備交往技能,產品、過程、系統、服務建造技能,以及學科基礎知識,工程教師自身也需具備與以上內容密切相關的工程能力。工程教師需具備學科能力,主要指學科教學法知識、開展工程學科教學的能力等,為學生工程學科的學習活動提供有效支持。工程教師需通過加強與工程行業的聯系,保持工程實踐能力的不斷更新;通過增強工程知識與技能,為學生提供與教學內容緊密相關的工程行業實踐案例,成為學生學習的楷模。

(二)教學能力

工程教師教學能力要求各CDIO院校采取行動促進工程教師提供集成化學習經驗(integrated learning experience)、運用主動與實驗學習法、評估學生學習等教學能力的發展。第一,工程教師需能根據課程教學要求有效開展課程開發、傳授及改進工作。第二,在面對學生的多學科、多樣化教育需求時,能開展集成化學習經驗教學,包括設計教學、實驗教學、主動學習等。第三,能有效評估學生的學習情況,針對評估結果提供改進意見等。

二、ABET工程教師兩維能力結構

ABET工程教師兩維能力結構為通用能力和專業能力。[2]

(一)通用能力

在工程項目認證的8項通用標準中,工程教師占1項(標準6)。工程教師需具備相關的資格證書,能證明其具備確保認證項目順利開展、開發項目評估框架、實施項目評價、促進項目持續改進所需的影響力。工程教師的通用能力可通過如下因素進行判斷:教育背景、多樣化知識、工程經驗、教學有效性與教學經驗、交流能力、對提高工程教育項目有效性的熱情、學術水平、參與專業團體、具備工程師資格、師生互動、學生建議與咨詢、服務學習、生涯發展、與工業和專業領域實踐者及雇主互動等。

(二)專業能力

在通用能力的基礎上,有22個工程專業對工程教師的工程專業能力提出了要求。其一,具備相關工程實踐能力及把握工程實踐領域最新進展的能力。例如,航空工程專業要求承擔高年級課程教學的教師需對當前航空工程行業的工程實踐活動有一定了解;工程力學、地質工程、機械工程、消防工程、工業工程、制造工程、采礦工程、海洋工程、軟件工程、核能工程等專業要求教師及時掌握其專業實踐領域的最新動向,保持工程實踐能力的與時俱進。

其二,具備相關工程設計能力。例如,農業工程專業、生物工程專業、環境工程專業、測繪工程、光學工程及網絡工程專業要求承擔核心工程課程教學的教師需證明對相關工程設計方法等的理解。其三,具備工程師資格證書或相關教育與實踐經驗。例如,土木工程、建筑工程等專業要求承擔設計課程教學工作的大部分教師需具備工程師資格證書或相關的教育與設計實踐經驗。施工工程專業還要求至少有一名教師具備行業全職工作及承擔決策職責的相關經歷。其四,其他專業能力。例如,工程管理專業要求工程教師需具備工程或技術活動的管理能力及經驗。

三、IGIP國際工程教師能力結構

IGIP國際工程教師(International Engineering Educator)能力結構構建于1994年,迄今已有二十余年。[3]期間,IGIP對工程教師能力結構進行了持續性修訂,以應對不斷變化的社會、工程教育環境對工程教師提出的多樣化要求。

該結構的理論基礎為奧地利克拉根福特大學(University of Klagenfurt)阿道爾夫·梅萊津內克(Adolf Melezinek)教授的工程教育學理論,其核心主張是專業水平的工程教育活動是科學性與藝術性的結合。[4]這種結合體現為:一方面,強調從控制論視角出發,要求工程教師掌握科學的教學方法等;另一方面,強調從哲學視野出發,要求工程教師認識到工程教育活動的人文主義特色,能開展工程倫理思考、跨文化交流、教學反思、工程教育研究等活動。該結構由工程教育教學(指標1~6)與工程專業技術(指標7)兩類能力組成。[5]

指標1是教育學、社會學、心理學、倫理學知識和能力,即教師能將教育學、社會學、心理學、倫理學等學科知識應用于工程教育實踐,促進師生、生生相互交流,創造良好的氛圍,激發學生學習,促進學生專業認同感形成,意識到工程實踐活動的倫理價值等。指標2是教學法與學科能力,即教師能在工程教育實踐活動中運用各類現代化教學方法,如項目式教學、實驗教學等;具備良好的學科能力,依據教學目標選取教學素材、教學方法等。指標3是評估能力,即教師能開發多樣化評估工具對學生學習情況進行評估。指標4是組織管理能力,即教師能創造良好的學習環境,有效掌握教育政策與法規,管理相關教育資料,運用時間管理技能,高效安排各類教育工作。指標5是口頭交流、書面交流與社會化能力,即教師能進行有效的口頭交流,勝任學術論文的寫作,生產與傳播工程教育學知識。同時能在區域及國際層面開展學科內與跨學科團隊合作。指標6是自我反思與自主發展能力,即教師能對工程教育活動進行系統反思,并針對存在的問題進行改進,依據自身的實際發展需求開展針對性的專業發展活動。指標7是工程專業技術能力,即教師具備歐洲工程師(EUR ING)頭銜,包括接受過系統的專業學習,獲得工程相關學位,有兩年以上工程實踐工作經驗等。[6]

四、IPW工程教師能力結構的文化模型

為回應聯合國教科文組織《2030年可持續發展議程》以及日益復雜化的工程教育環境帶來的挑戰,IPW組建了一個國際多學科專家工作組研發工程教師能力結構的文化模型。2016年11月30日,IPW時任主席古德如·卡瑪施在德國高校校長聯席會議圓桌會上發布了該模型。[7]

該模型以德國慕尼黑大學哲學教授尤利安·尼達·魯莫林的“教育的文化指導原則”為中心。魯莫林認為,當前過于工具化的教育活動是危險的與非人性化的,由于過于強調認知性學習,而導致人的發展出現片面性。[8]基于威廉·馮·洪堡的人文主義與約翰·杜威的實用主義教育理念,魯莫林指出要從整全、系統、人文主義的視角出發,重新審視教育活動,減少標準化與控制,以多樣化、開放包容的態度,強調個體認知、審美、情感、體格、品性、人格的整體發展。[9]

為促進工程教育的科學化、人文主義及跨文化發展,IPW融合魯莫林的觀點,形成了強調教師品性、人格發展、人文主義、多元文化于一體的獨特的“工程教師能力結構的文化模型”。該模型由中心層、中間層與實踐層三個圈層組成(見圖1)。[10]

中心層為指導原則,由以下六方面組成。[11]一是人文主義,從歐洲及世界人文主義的角度出發,促進技術教育的發展,為可持續發展助力。二是多樣化,尊重多樣化的科學傳統與不同文化的發展,促進科學交流的豐富化。三是教學促進,重視促進學習過程的教學實踐,無論是面向學習場所的,還是工作世界的工程實踐活動。四是人際交往,以教學活動為基礎,塑造人際間的關系。五是個性發展,從創造力、判斷力、自主性、獨立性等出發,強化對學生個性發展的關注。六是文化視角,強調教育活動中公民的、社會的與文化的視角。中間層包括四個領域的內容,分別為:工程科學教學法、教師個性發展、課程開發、教學過程設計。[12]最外層為實踐層,依據中心層與中間層的要求,工程教師將各能力融入各項工程教育實踐活動中。

五、普渡大學工程教學能力結構

作為全球第一個授予工程教育學博士學位的高等教育機構,普渡大學在工程教師專門培養領域起到引領作用。工程教學能力結構源自該校工程教學研究生證書(Teaching and Learning in Engineering Graduate Certificate)項目,旨在為STEM專業研究生、教師教學能力的提升提供支持。[13]該結構由以下五方面組成:一是批判思考,教師要能夠批判性的思考教學活動;二是課程設計,教師要能夠根據學習結果、評估要求以及教學要求設計恰當的課程;三是教學方法,教師要能夠將當前最先進的教學方法應用到教學活動中,改進學生的學習情況,包括促進學生參與,提高教學有效性;四是教學反思與認同,在導師的指導下,教師要基于教學活動,通過反饋與反思,深化對教學活動的認同、理解;五是職業能力,教師要具備成為成功的STEM專業教授的相關能力,包括學術寫作、選擇與指導學生、項目管理。[14]

六、隆德大學工程教師

教育學能力結構模型

瑞典隆德大學工程學院(Lund University Faculty of Engineering, LTH)構建的教育學能力(Pedagogical Competence)結構模型已實施近二十年,產生了廣泛影響(尤其是在北歐國家)。其目的在于以工程教師的學科背景為基礎,對復雜的教育學過程進行解釋與簡化,幫助其深化對工程教育教學活動以及學生學習活動的理解,增進教育學能力,促進教學學術發展。[15]

該模型由四個能力指標組成,分別為教育學實踐、教學觀察、教學理論知識、教學規劃(見圖2)。[16]其一,教育學實踐指開展與學生學習直接相關的、實際發生的且不可或缺的教學實踐活動的能力,包括講課、實驗、學生指導、學習評價等。通過教育學實踐活動,教師為學生提供系統性、建構性的學習支持。教學技能是教育學實踐的重要部分。其二,教學觀察指教師對自身教學活動以及學生的學習活動進行系統觀察并反思的能力,以提升教學質量。教師從何種視角出發開展觀察活動以及觀察什么內容反映出教師對教學活動和新近涌現的學習視角的概念認知與理解。其三,教學理論知識指教師對教學活動的理論性認知與理解。可通過系統性的理論學習習得,也可從與其他同事的教學探討中衍生出來。因此,教學理論知識不僅具備普遍性,也帶有個性化的色彩。從內容上來說,高等教育學、學科教學法等是重要組成部分。其四,教學規劃指教師踐行新的教學理念、新的教學理解以提高教學質量的能力。通過教學觀察、基于理論的自我反思等活動,教師可以為教學活動的規劃提供創造性的新視角。在實踐中,教學規劃可能會受框架性要素制約與可能性要素支持,包括教學經費、教學項目的整體設計等。在實踐中,這四個能力相互聯系,以螺旋上升的方式促進工程教師教育學能力不斷提升。

七、國際典型工程教師能力結構的比較

(一)內容指標

基于工程教師職業特點,通過對六個典型模型的內容進行分析后,本研究從知識、學生、教學與科研(教研)、工程、社會、自我六個方面對六個工程教師能力結構的內容指標進行比較分析(見表1)。

在知識方面,六個典型模型均強調工程教師需具備扎實的知識基礎,包括學科基礎知識、工程知識、教育學知識、工程學科教學法知識、社會學知識、倫理學知識等。在學生方面,六個典型模型均強調工程教師需要能夠與學生互動,為學生提供多樣化的指導,以此培養學生多方面的能力。在教研方面,六個典型模型均要求工程教師開展工程教學科學研究工作,以此深化對工程教育教學規律的認識,掌握工程教育教學方法,最終提高教育質量。在工程方面,普渡大學工程教學能力結構和隆德大學工程教師教育學能力結構模型強調工程教師的教育教學能力,不包含工程方面的能力,其他四個典型模型均強調工程教師的工程實踐能力,有的甚至要求工程教師具備工程師資格。在社會方面,六個典型模型均要求工程教師具備一定的社會能力,包括交流、人際互動、學科內外的合作及為可持續發展作貢獻等。在自我方面,六個典型均要求工程教師關注自我的發展問題,包括自我反思、自主發展、專業發展等。

(二)結構形態

工程教師能力結構的主要形態包括三種。其一是條目式,指以條目的方式展示對工程教師的能力要求。從條目數目來說,集中在2~7條。其二是同心圓式,該模型從內到外由中心層、中間層及實踐層組成。中心層為指導原則,中間層與實踐層需遵照中心層的要求開展。中心層以“教育的文化指導原則”為基礎,呈現為6個能力指標;中間層為4個能力指標。其三是螺旋上升式,該模型的四個能力指標相互聯系,以美國教育家大衛·庫伯(David Kolb)描述的螺旋上升的環形學習圈方式促進工程教師教育學能力的不斷提升。

(三)創建方法

工程教師能力結構的創建方法為歸納型和演繹型。歸納型指主要通過收集利益相關者的意見、總結工程教師能力核心要素等,自下而上建構能力結構的方式。例如,在收到成員高校提出的CDIO標準對工程教師能力問題的關注度不夠、沒有對工程教育面臨的內外部環境變化進行回應、對可持續發展背景下工程實踐內涵的認識不足等建議后[17],CDIO于2017年開始新一輪修訂,2020年6月發布了CDIO標準3.0。新一輪修訂增加的內容包括工程實踐服務發展、可持續發展、學科基礎知識、學科教學法等。[18]

演繹型指主要依據已有的工程教育學、哲學、學習科學等理論研究成果,自上而下建構能力結構的方式,包括由IGIP、IPW以及隆德大學創建的工程教師能力結構。IGIP以阿道爾夫·梅樂茨勒克創建的工程教育學為理論依據,從工程教育活動的科學性與藝術性雙重屬性出發建構其能力結構。IPW基于尤利安·尼達·魯莫林“教育的文化指導原則”建構了能力模型。隆德大學基于大衛·庫伯學習圈等理論創建了其能力模型。

(四)踐行路徑

工程教師能力結構的踐行路徑主要包括以下五種。其一,招聘。CDIO建議將標準9及標準10的內容融入工程教師的招聘要求中,提高準入門檻,提升工程教師的整體能力水平。ABET也建議各高等教育機構可以招聘具備工程實踐、工程管理等經驗的工程師、工程管理人員等進入工程教師隊伍,承擔部分課程的教學工作。

其二,校企合作。為達成CDIO標準9對教師能力的要求,芬蘭圖爾庫應用科學大學(Turku University of Applied Science)與業界建立良好的合作關系,為工程教師進入業界開展為期1~3月的全職帶薪工作提供有效途徑。[19]此外,還有共建研究機構、共同開展研究項目、聘用企業人員等。

其三,在職培訓課程。IGIP國際工程教師能力結構、IPW工程教師能力結構的文化模型、隆德大學工程教師教育學能力結構模型等均有配套的設計良好的能力課程,包括核心、理論、實踐、選修等模塊。設置的課程包括工程教育理論、工程教育實踐、實驗教學法、心理學、社會學、工程倫理、跨文化、交流技能、科學寫作、項目式工作、工程教育訓練與指導、工程教育質量、教學法、現代教育技術、人類學、心理學、社會學、跨文化能力等。[20][21]

其四,研究生證書。工程教學能力要求通過普渡大學工程教育學院提供的工程教學研究生證書項目來實現。該證書項目提供線下與線上兩種方式供選擇。證書課程包括工程教育方法、工程教學指導、成為成功的工程教授、課程內容、課程評估、教育學、工程教育前沿問題、設計教學等。

其五,導師—學徒制。為達成CDIO在標準10中對工程教師提出的教學能力要求,針對已有的能力提升工作主要由教育領域而非工程學科教師開展的現實情況,其成員高校創造性地引入了工程教師教學能力提升導師—學徒制,即為工程教師學徒(Teacher Apprentice)配備一名工程教學經驗豐富的指導教師,以教學共同體的方式,為教師學徒提供一對一、針對性與個性化的教學指導。指導環節由實施前的認識準備(包括導師學徒個性化互動、反思已有教學、教學設計與實施)、具體實施(包括學徒授課、聯合授課、學徒再次授課)、實施反思(包括正式與非正式反思)組成。[22]

八、啟示

(一)工程教師能力要求要全面,有未來指向性

“新工科”是新的工程教育范式,體現出學科交叉、學科融合、跨界性等特色,意在培養具備對“超世界存在”的關注、空間感、想象力、批判性思維、關聯力及引領未來工程需求等具有未來指向性、全方位能力的新型工程人才。這要求工程教師能力要求也需密切關注其內容指標的全面性與未來指向性。例如,在知識層面,強調多學科、交叉學科、跨學科、學科群等;在學生層面,強調以學生為中心,培養批判思考、創造性、自主性等;在教研層面,強調項目式教學、現代信息技術、工程學術前沿等;在工程層面,強調多樣化工程背景、把握工程實踐最新進展、創新創業等;在社會層面,強調可持續發展、文化、社會化等;在自我層面,強調職業道德、身份認同、自主發展、具有教育改革熱情等。

(二)結構形態要清晰,兼具可操作性與生動性

條目式能清晰呈現各階能力指標,在條目數量適宜時,其可操作性較強,但其問題在于缺乏可視化的圖像輔助,生動性、動態性、直觀性不足。同心圓式與螺旋上升式能直觀、生動、動態呈現各項能力指標,但存在能力指標不夠細化、具體指向不夠明確、模糊、實踐指導力有待加強等問題。可整合條目式、同心圓式、螺旋上升式等結構形態,使工程教師能力結構兼具可操作性、清晰性、生動性與直觀性。

(三)創建方法要科學,理論與實踐結合

歸納型能力結構的特點在于能從工程教育的現實問題及需求等出發,通過廣泛調研,收集利益相關者的意見,獲取自下而上的工程教師能力要求信息。其問題則在于由于缺乏相關理論的指導,容易出現各能力之間的邏輯關系不清、能力結構建構缺乏明確性等問題。演繹型的特點則在于有明確的理論基礎為依據,具有較強的科學性、邏輯性與明確性,但其容易存在難以與實踐層面的各項能力要求一一對接、難以解釋和概括所有能力指標的問題。需采取歸納型與演繹型相結合的方法,組建專家團隊,一方面廣泛調研,獲取自下而上的實踐需求,另一方面以理論為指導,獲得自上而下的科學性,通過多輪驗證,實現理論性、實踐性、邏輯性與科學性兼具。

(四)踐行路徑要多樣,有本土適切性

六個工程教師能力結構的踐行主要采取招聘、校企合作、在職培訓課程、研究生證書、導師—學徒制等路徑。在此基礎上,我國可發揮教研員特色制度的本土優勢,采取組建工程教師教學團隊、教研組等方式,構建教學學術共同體。我國還可結合成人學習強調實踐、情境及職場等特點,采取教師座談、師生座談、跨校交流、匯編并出版教師能力提升案例、虛擬現實、視頻分析、項目式及問題導向的學習等多樣化方式。

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An International Comparative Study of Engineering Teachers Competence Structure

QIN Lijun

(Faculty of Education, Tianjin Normal University, Tianjin 300387, China)

Abstract: To meet the challenges of the new industrial revolution, Emerging Engineering Education should not only consider “what competences should engineer talents have and how to cultivate these competences”, but also consider “what competences should engineering teachers have and how to cultivate them”. To answer questions regarding how to construct engineering teachers competence models, this study compares seven international classical engineering teachers competence models from content, structure, method, and approach. The implications include: the content indicator should be comprehensive, the structure should be clear, the method should be scientific, and the approach should be diversified.

Keywords: Engineering teacher; Competence structure; Emerging Engineering Education; International Comparison

編輯 呂伊雯? ?校對 王亭亭

作者簡介:覃麗君,天津師范大學教育學部副教授(天津 300387)

基金項目:2019年度教育部人文社會科學研究青年基金項目“21世紀美國高等工程教育改革研究:實踐結構及本土啟示”(編號:19YJC880076)

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