工程教师能力结构的国际比较研究
作者: 覃丽君
摘 要:为迎接新一轮产业革命的挑战,“新工科”建设不仅要思考“工程人才需具备哪些能力、如何培养这些能力”等问题,还要思考“工程教师需具备哪些能力、如何培养这些能力”等问题。文章以工程教师能力结构的建构为研究问题,围绕内容指标、结构形态、创建方法及践行路径,对国际上六个组织机构的工程教师能力结构进行分析,提出工程教师能力结构建构内容指标要全面,结构形态要清晰,创建方法要科学及践行路径要多样。
关键词:工程教师;能力结构;“新工科”;国际比较
中图分类号:G451 文献标志码:A DOI:10.3969/j.issn.1672-3937.2023.12.02
作为工程人才的培养者,工程教师的能力水平直接影响工程人才的培养质量。尤其是2017年2月以来,我国进入“新工科”建设时代,人工智能、大数据、物联网、区块链等技术不断更新,工程教育面临的环境日益复杂化,工程教师需具备哪些能力才能培养出面向未来、引领未来产业发展的工程人才的问题更成为重中之重。
为回答工程教师需具备哪些能力这一问题,本研究选取六个组织机构对工程教师的能力结构开展了比较研究。这六个组织机构分别为CDIO(Conceive,Design,Implement,Operate)、工程与技术认证委员会(Accreditation Board for Engineering and Technology,ABET)、国际工程教育学会(International Society for Engineering Education,IGIP)、工程教育科学学会(Scientific Society of Engineering Education,IPW)、普渡大学和隆德大学。
一、CDIO工程教师三维能力结构
经过多次修订,CDIO最终形成了工程教师三维能力结构,分别为工程能力、学科能力(包含学科教学法)、教学能力。在12项CDIO标准中,工程教师三维能力结构占2项,体现在标准9和标准10。其中,标准9指向教师的工程能力与学科能力,标准10指向教师的教学能力。[1]
(一)工程能力与学科能力
工程能力要求各CDIO院校采取行动促进工程教师的人际交往技能,产品、过程、系统、服务建造技能,以及学科基础知识相关课程教学能力的发展。工程教师通常是其学科领域的专家,具备丰富的学科知识与研究能力,但对商业与工业领域工程实践活动的开展,以及以上活动在可持续发展中的角色的认识与经验相对有限。因此,为培养出理想中的工程人才——具备交往技能,产品、过程、系统、服务建造技能,以及学科基础知识,工程教师自身也需具备与以上内容密切相关的工程能力。工程教师需具备学科能力,主要指学科教学法知识、开展工程学科教学的能力等,为学生工程学科的学习活动提供有效支持。工程教师需通过加强与工程行业的联系,保持工程实践能力的不断更新;通过增强工程知识与技能,为学生提供与教学内容紧密相关的工程行业实践案例,成为学生学习的楷模。
(二)教学能力
工程教师教学能力要求各CDIO院校采取行动促进工程教师提供集成化学习经验(integrated learning experience)、运用主动与实验学习法、评估学生学习等教学能力的发展。第一,工程教师需能根据课程教学要求有效开展课程开发、传授及改进工作。第二,在面对学生的多学科、多样化教育需求时,能开展集成化学习经验教学,包括设计教学、实验教学、主动学习等。第三,能有效评估学生的学习情况,针对评估结果提供改进意见等。
二、ABET工程教师两维能力结构
ABET工程教师两维能力结构为通用能力和专业能力。[2]
(一)通用能力
在工程项目认证的8项通用标准中,工程教师占1项(标准6)。工程教师需具备相关的资格证书,能证明其具备确保认证项目顺利开展、开发项目评估框架、实施项目评价、促进项目持续改进所需的影响力。工程教师的通用能力可通过如下因素进行判断:教育背景、多样化知识、工程经验、教学有效性与教学经验、交流能力、对提高工程教育项目有效性的热情、学术水平、参与专业团体、具备工程师资格、师生互动、学生建议与咨询、服务学习、生涯发展、与工业和专业领域实践者及雇主互动等。
(二)专业能力
在通用能力的基础上,有22个工程专业对工程教师的工程专业能力提出了要求。其一,具备相关工程实践能力及把握工程实践领域最新进展的能力。例如,航空工程专业要求承担高年级课程教学的教师需对当前航空工程行业的工程实践活动有一定了解;工程力学、地质工程、机械工程、消防工程、工业工程、制造工程、采矿工程、海洋工程、软件工程、核能工程等专业要求教师及时掌握其专业实践领域的最新动向,保持工程实践能力的与时俱进。
其二,具备相关工程设计能力。例如,农业工程专业、生物工程专业、环境工程专业、测绘工程、光学工程及网络工程专业要求承担核心工程课程教学的教师需证明对相关工程设计方法等的理解。其三,具备工程师资格证书或相关教育与实践经验。例如,土木工程、建筑工程等专业要求承担设计课程教学工作的大部分教师需具备工程师资格证书或相关的教育与设计实践经验。施工工程专业还要求至少有一名教师具备行业全职工作及承担决策职责的相关经历。其四,其他专业能力。例如,工程管理专业要求工程教师需具备工程或技术活动的管理能力及经验。
三、IGIP国际工程教师能力结构
IGIP国际工程教师(International Engineering Educator)能力结构构建于1994年,迄今已有二十余年。[3]期间,IGIP对工程教师能力结构进行了持续性修订,以应对不断变化的社会、工程教育环境对工程教师提出的多样化要求。
该结构的理论基础为奥地利克拉根福特大学(University of Klagenfurt)阿道尔夫·梅莱津内克(Adolf Melezinek)教授的工程教育学理论,其核心主张是专业水平的工程教育活动是科学性与艺术性的结合。[4]这种结合体现为:一方面,强调从控制论视角出发,要求工程教师掌握科学的教学方法等;另一方面,强调从哲学视野出发,要求工程教师认识到工程教育活动的人文主义特色,能开展工程伦理思考、跨文化交流、教学反思、工程教育研究等活动。该结构由工程教育教学(指标1~6)与工程专业技术(指标7)两类能力组成。[5]
指标1是教育学、社会学、心理学、伦理学知识和能力,即教师能将教育学、社会学、心理学、伦理学等学科知识应用于工程教育实践,促进师生、生生相互交流,创造良好的氛围,激发学生学习,促进学生专业认同感形成,意识到工程实践活动的伦理价值等。指标2是教学法与学科能力,即教师能在工程教育实践活动中运用各类现代化教学方法,如项目式教学、实验教学等;具备良好的学科能力,依据教学目标选取教学素材、教学方法等。指标3是评估能力,即教师能开发多样化评估工具对学生学习情况进行评估。指标4是组织管理能力,即教师能创造良好的学习环境,有效掌握教育政策与法规,管理相关教育资料,运用时间管理技能,高效安排各类教育工作。指标5是口头交流、书面交流与社会化能力,即教师能进行有效的口头交流,胜任学术论文的写作,生产与传播工程教育学知识。同时能在区域及国际层面开展学科内与跨学科团队合作。指标6是自我反思与自主发展能力,即教师能对工程教育活动进行系统反思,并针对存在的问题进行改进,依据自身的实际发展需求开展针对性的专业发展活动。指标7是工程专业技术能力,即教师具备欧洲工程师(EUR ING)头衔,包括接受过系统的专业学习,获得工程相关学位,有两年以上工程实践工作经验等。[6]
四、IPW工程教师能力结构的文化模型
为回应联合国教科文组织《2030年可持续发展议程》以及日益复杂化的工程教育环境带来的挑战,IPW组建了一个国际多学科专家工作组研发工程教师能力结构的文化模型。2016年11月30日,IPW时任主席古德如·卡玛施在德国高校校长联席会议圆桌会上发布了该模型。[7]
该模型以德国慕尼黑大学哲学教授尤利安·尼达·鲁莫林的“教育的文化指导原则”为中心。鲁莫林认为,当前过于工具化的教育活动是危险的与非人性化的,由于过于强调认知性学习,而导致人的发展出现片面性。[8]基于威廉·冯·洪堡的人文主义与约翰·杜威的实用主义教育理念,鲁莫林指出要从整全、系统、人文主义的视角出发,重新审视教育活动,减少标准化与控制,以多样化、开放包容的态度,强调个体认知、审美、情感、体格、品性、人格的整体发展。[9]
为促进工程教育的科学化、人文主义及跨文化发展,IPW融合鲁莫林的观点,形成了强调教师品性、人格发展、人文主义、多元文化于一体的独特的“工程教师能力结构的文化模型”。该模型由中心层、中间层与实践层三个圈层组成(见图1)。[10]
中心层为指导原则,由以下六方面组成。[11]一是人文主义,从欧洲及世界人文主义的角度出发,促进技术教育的发展,为可持续发展助力。二是多样化,尊重多样化的科学传统与不同文化的发展,促进科学交流的丰富化。三是教学促进,重视促进学习过程的教学实践,无论是面向学习场所的,还是工作世界的工程实践活动。四是人际交往,以教学活动为基础,塑造人际间的关系。五是个性发展,从创造力、判断力、自主性、独立性等出发,强化对学生个性发展的关注。六是文化视角,强调教育活动中公民的、社会的与文化的视角。中间层包括四个领域的内容,分别为:工程科学教学法、教师个性发展、课程开发、教学过程设计。[12]最外层为实践层,依据中心层与中间层的要求,工程教师将各能力融入各项工程教育实践活动中。
五、普渡大学工程教学能力结构
作为全球第一个授予工程教育学博士学位的高等教育机构,普渡大学在工程教师专门培养领域起到引领作用。工程教学能力结构源自该校工程教学研究生证书(Teaching and Learning in Engineering Graduate Certificate)项目,旨在为STEM专业研究生、教师教学能力的提升提供支持。[13]该结构由以下五方面组成:一是批判思考,教师要能够批判性的思考教学活动;二是课程设计,教师要能够根据学习结果、评估要求以及教学要求设计恰当的课程;三是教学方法,教师要能够将当前最先进的教学方法应用到教学活动中,改进学生的学习情况,包括促进学生参与,提高教学有效性;四是教学反思与认同,在导师的指导下,教师要基于教学活动,通过反馈与反思,深化对教学活动的认同、理解;五是职业能力,教师要具备成为成功的STEM专业教授的相关能力,包括学术写作、选择与指导学生、项目管理。[14]
六、隆德大学工程教师
教育学能力结构模型
瑞典隆德大学工程学院(Lund University Faculty of Engineering, LTH)构建的教育学能力(Pedagogical Competence)结构模型已实施近二十年,产生了广泛影响(尤其是在北欧国家)。其目的在于以工程教师的学科背景为基础,对复杂的教育学过程进行解释与简化,帮助其深化对工程教育教学活动以及学生学习活动的理解,增进教育学能力,促进教学学术发展。[15]
该模型由四个能力指标组成,分别为教育学实践、教学观察、教学理论知识、教学规划(见图2)。[16]其一,教育学实践指开展与学生学习直接相关的、实际发生的且不可或缺的教学实践活动的能力,包括讲课、实验、学生指导、学习评价等。通过教育学实践活动,教师为学生提供系统性、建构性的学习支持。教学技能是教育学实践的重要部分。其二,教学观察指教师对自身教学活动以及学生的学习活动进行系统观察并反思的能力,以提升教学质量。教师从何种视角出发开展观察活动以及观察什么内容反映出教师对教学活动和新近涌现的学习视角的概念认知与理解。其三,教学理论知识指教师对教学活动的理论性认知与理解。可通过系统性的理论学习习得,也可从与其他同事的教学探讨中衍生出来。因此,教学理论知识不仅具备普遍性,也带有个性化的色彩。从内容上来说,高等教育学、学科教学法等是重要组成部分。其四,教学规划指教师践行新的教学理念、新的教学理解以提高教学质量的能力。通过教学观察、基于理论的自我反思等活动,教师可以为教学活动的规划提供创造性的新视角。在实践中,教学规划可能会受框架性要素制约与可能性要素支持,包括教学经费、教学项目的整体设计等。在实践中,这四个能力相互联系,以螺旋上升的方式促进工程教师教育学能力不断提升。