工科本科生跨学科能力评价框架构建

杨小丽 雷 庆

(北京航空航天大学 高等教育研究院，北京 100191)

跨学科教育是培养创新型人才的重要途径，这已成为国内外教育界、科技界和产业界的普遍共识。在我国工程教育领域，“卓越工程师计划”和“新工科”建设都强调推动工程学科之间、工程学科与其他学科的交叉融合。在这一背景下，跨学科能力就成为工科大学生应具备的重要能力之一。本文尝试对跨学科能力的内涵进行解读，并构建适用于我国工科大学生跨学科能力评价的基本框架，为进一步研究工科大学生跨学科能力的现状及其提升路径奠定基础。

一、概念界定

1.跨学科及相关概念

已有研究在涉及跨学科的内容时，常常提及跨学科、多学科、交叉学科、超学科等概念。关于这些概念的产生与发展，我们在之前的研究中已经进行过系统地梳理(1)杨小丽，雷庆.跨学科发展及演变探讨[J].学位与研究生教育，2018，(4)：54-59.，便于深入理解跨学科的核心内涵，为进一步研究跨学科能力提供理论基础。

1970年9月，经济合作与发展组织(OECD)所属教育研究与改革中心与法国教育部在法国尼斯大学联合主办跨学科问题国际学术研讨会，会后出版的文集《跨学科：大学中的教学和研究问题》对相关概念做出界定。其中，“多学科”是指“不同学科的并置，有时它们之间并没有明显的联系，例如音乐、数学和历史”； 将“跨学科”定义为“两门以上不同学科之间相互作用的一种形容词性的描述。这种相互作用可能包括从简单的观点交流到在一个相当大的领域内组织概念、方法、程序、认识论、术语、数据，以及研究和教学组织的相互整合”；而“超学科”则是“为一系列学科建立一种共同的公理系统”(2)OECD, Interdisciplinarity: Problems of Teaching and Research in Universities(Paris: OECD Publications, 1972), 25，106.。吉本斯等提出的“知识生产模式2”，即知识“在一个更广阔的、跨学科的社会和经济情境中被创造出来”(3)迈克尔·吉本斯等.知识生产的新模式：当代社会科学与研究的动力学[M].陈洪捷,沈文钦等译.北京：北京大学出版社，2011.1.，进一步丰富了超学科的内涵。我们认为，超学科强调在一个广泛的范围内，将学科与非学科的经验知识整合，以协调多方利益，实现问题的解决。

在本文中，多学科、跨学科、超学科并不是指某一个或某一类学科，而是表征学科间相互整合程度的概念。多学科关注涉及不同学科的实践活动，在不同学科视角下对问题进行深刻解读，但学科间可以并无关联。跨学科在多学科的基础上突破了学科间固有的壁垒，强调不同学科知识的整合与重组。超学科是在解决实际问题过程中对知识的整合，这些知识既源于学科体系内部，又来自外部的经验世界，其整合对象与运行范围均超越了跨学科，是学科融合发展的更高层次。

与多学科、跨学科、超学科等概念不同，交叉学科是指这样一类新的学科，它们由隶属于不同学科的知识经过整合而形成，与原学科有密切联系，但又有不同于原学科的新的属性。可以说，交叉学科是跨学科研究和教育实践的结果。2020年7月，国务院学位委员会决定在《学位授予和人才培养学科目录》中增设“交叉学科”门类，下设“集成电路科学与工程”和“国家安全学”两个一级学科，标志着交叉学科被正式纳入我国高校培养人才和开展科学研究所依托的学科体系。

2.能力框架

为应对科技发展带来的人与自然、人与人日益复杂的关系，年轻一代需要具备更加强大的能力。因此，OECD和欧盟等国际组织在系统、深入研究的基础上，提出了一系列能力，并形成能力框架，对教育产生了深远的影响。

OECD在1997年底开展了一项名为“能力的定义与选择：理论与概念的基础”(Definition and Selection of Competencies：Theoretical and Conceptual Foundations，简称DeSeCo)的大型研究。研究人员讨论了“能力”“技能”“质量”“标准”“素养”等多种概念，建议将能力(Competence)界定为：成功地满足个人或社会需求，或成功地实施一项活动或任务的能力(ability)，包括认知和非认知的维度。同时，这种需求导向的能力定义还应包含人的内在心理结构，即个体的能力(abilities/capacities)或性格(dispositions)。每种能力都是相互关联的认知和实践技能、知识(包括隐性知识)、动机、价值取向、态度、情感，以及其他社会和行为因素的综合(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，欧盟正式发布8项“关键能力”(Key Competences / Key Competencies)，建议各成员国将其作为推进终身学习和教育与培训改革的参照框架。欧盟对关键能力的定义是：“能力是适用于特定情境的知识、技能和态度的综合”，这里的“情境”(context)主要指个人情境、社会情境和职业情境(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.。“关键能力”与传统的“基本技能”(Basic Skills)内涵有两点不同：一是，Competence/Competency是较Skill/Ability更为上位、更具包容性的概念，涉及内在品质和外部行为。可以这样理解：Competence/Competency(能力)= Skill(技能)+ Knowledge(知识)+ Attitude(态度)/ Aptitude(性向)。其中，Skill被认为专指“能够做某事”，必须通过外显的可观察的行为表现出来；而Knowledge包含外显的和隐性的知识，Attitude/Aptitude也是非外显的。因此，Competence/Competency不再局限于外显的行为或结果。二是，人们往往认为Basic一词所传达的是“最基本的、谋生必需的”这样的含义，用Key取代Basic，与强调“面向个人与社会发展”的基本价值取向更加切合(6)裴新宁，刘新阳.为21世纪重建教育——欧盟“核心素养”框架的确立[J].全球教育展望，2013，(12)：89-102.。

国际上其他有代表性的能力框架还有OECD提出的全球胜任力(The OECD Global Competency)、联合国教科文组织提出的跨文化能力(The UNESCO Intercultural Competences)等。对这些能力框架进行比较，发现它们具有以下共同特征：一是强调适应变化，以及未来不断变化对能力的需求，并将其视为能力框架的主要出发点和理由。二是包含了不同的能力，其内容都超越了认知技能，强调非认知技能、态度或价值观。三是将知识、技能和态度界定为能力的关键要素。此外，一些涉及多个关键要素的能力，如批判性思维、创造力和解决问题的能力等，在这些能力框架中都处于突出的位置(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.跨学科能力

跨学科能力是一个广义的概念，指个体综合运用或整合多个学科的知识，以及经验世界的知识，解决复杂问题的能力。基于前面对跨学科内涵的阐释，以及欧盟对“能力”的定义，本研究将跨学科能力界定为：适用于跨学科问题解决情境的知识、技能、态度和意识的综合，并按照学科整合的不同程度，分为多学科、跨学科、超学科3个水平。需要强调的是，在本文中，“跨学科”既是指整合知识的能力，也用来表征知识整合的程度。

二、基于工程教育认证标准的分析

工程教育认证标准是对工科本科专业人才培养质量的基本要求，其中的毕业要求是学生毕业时应取得的学习成果。如前所述，工科本科生的跨学科能力是一种综合能力，体现在学生的学习成果中。因此，分析工程教育认证标准的毕业要求，可以从中提取跨学科能力的基本要素。中国工程教育专业认证协会发布的《工程教育认证标准》对本科生的毕业要求共有12条(8)中国工程教育专业认证协会.工程教育认证标准：T/CEEAA 001—2022 [EB/OL]. http://www.ttbz.org.cn/Pdfs/Index/?ftype=st&pms=65001, 2022-07-15/2022-07-18.，协会还对每条要求的内涵都作了详细解释(9)中国工程教育专业认证协会秘书处. 工程教育认证通用标准解读及使用指南：2020版(试行)[EB/OL]. https://www.ceeaa.org.cn/gcjyzyrzxh/rzcxjbz/gjwj/gzzn/index.html, 2020-02-08/2022-07-18.。根据毕业要求的内涵，可以将其分为三大类：

一是专业领域的知识和能力，包括“工程知识”“问题分析”“设计/开发解决方案”“研究”“使用现代工具”“项目管理”；

二是对工程与社会关系的认识，包括“工程与社会”“环境和可持续发展”，还有“职业规范”；

三是非技术能力，包括“个人和团队”“沟通”以及“终身学习”。

上述12条毕业要求，从内涵上看，并不是相互独立的，有些要求包含着其他的要求(见表1)。例如，“问题分析”和“研究”在内涵上很接近，都是解决问题的过程和方法，前者主要是思考，后者则是用实验验证。“工程知识”包括掌握知识和运用知识两个方面，而运用知识与“问题分析”“研究”又有部分重合。“设计/开发解决方案”是综合性的要求，涵盖了“工程知识”“问题分析”“使用现代工具”“研究”等多方面的要求。再比如，“工程与社会”“环境和可持续发展”的内涵也很接近，都包括了解相关知识，能够分析和评价工程对自然界或社会的影响；而且，“工程与社会”和“设计/开发解决方案”的内涵有交集，都要求从整体上认识工程，把握对工程起制约作用的各种因素。“个人和团队”中肯定离不开沟通、交流，而“沟通”作为单独一项毕业要求，则超出了团队的范畴。

对毕业要求内涵的分析，还可以发现，每一条毕业要求都会涉及知识、技能、态度和意识等跨学科能力的一个或多个维度，并处于多学科、跨学科、超学科等某一个或多个跨学科能力水平上。如前所述，“工程知识”和“项目管理”包含对工程、数学、自然科学、管理、经济知识的掌握和运用，前者属于知识维度，后者属于技能维度；由于它们局限在学科知识领域内部，所以处在多学科和跨学科的水平上。“问题分析”“使用现代工具”“研究”等是工程领域内方法、工具的运用，因此主要涉及技能维度，并处于多学科和跨学科水平。“设计/开发解决方案”“工程与社会”“环境和可持续发展”等是对知识、技能的综合运用，并且要系统考虑工程领域内外的各种因素，因而涉及跨学科能力的各个维度和水平。“职业规范”既要求掌握相关知识，又要求具有相应的态度和意识，同时它也不局限于工程实践本身，因而涉及知识、态度和意识维度，并涵盖跨学科能力的各个水平。“个人和团队”“沟通”“终身学习”等非技术能力主要在于方法、技巧和态度、意识，特别是“沟通”和“终身学习”超越了学科知识领域，需要更广泛的经验。表1呈现了每一条毕业要求可能涉及的跨学科能力维度和可以达到的跨学科水平。

三、基于国内外已有研究的分析

已有研究中关于跨学科能力的讨论非常少，相关研究多聚焦在跨学科教育和跨学科学习等方面。在国内，尚未见到有研究者针对工科生的跨学科能力开展专门研究，只是在有关工程人才培养或跨学科主题的讨论中提到跨学科能力和相关要素。国外关于工科生跨学科能力的系统研究也不多，比较有代表性的是美国密歇根大学拉图卡(Lattuca)领导的研究项目。该项目得到美国国家自然科学基金的资助，由教育界和工程界的研究人员合作开展研究。研究团队经过广泛的文献研究和对工程专业学生进行为期两年的调研，开发出针对工科学生的“跨学科能力量表”(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.。

分析已有研究可以发现，国内外学者对工科学生的跨学科能力普遍强调综合性知识结构、跨学科合作与交流能力、系统性思维、工程实践能力、人文情怀、职业伦理和社会责任感等。这些方面在工程教育认证标准的毕业要求中均有提及，这也说明毕业要求可作为评价工科学生跨学科能力的重要参考。

除共性要求外，也有的研究提出工程教育认证标准毕业要求中没有包含的跨学科能力。例如，工程教育认证标准要求毕业生关注工程与社会的关系，即充分考虑工程的社会背景。有研究指出，虽然工程活动及其环境日新月异，但有些因素始终不变，其中就包括对顾客需求和社会问题的关注。因此，工程教育应立足于“以客户的需求为本”“向市场提供完整的产品和服务”等理念(12)Edward F.Crawley等. 工程教育的环境[J].高等工程教育研究，2008，(4)：13-21.。还有研究者分析美国欧林工学院的“广义工程教育模式”和“欧林三角”，指出完整的工程活动不仅仅是产品设计，还应包含前期对工程社会背景和后期对工程商业背景的调查分析。也就是说，工程产品要以顾客为中心，要具有市场潜力(13)曾开富，王孙禺.“工程创新人才”培养模式的大胆探索——美国欧林工学院的广义工程教育[J].高等工程教育研究，2011，(5)：20-31.。这些研究表明，工程实践中的社会背景不仅包括健康、安全、法律、艺术、文化、环境、政治、伦理等非技术因素，还要关注市场，重视用户需求。这为我们构建工科本科生跨学科能力评价框架提供了重要参考。

再比如，拉图卡的研究团队在广泛收集和分析工程、教育、商业、研究管理、认知科学等领域的文献后，界定了跨学科能力的8个维度，“反思性(Reflexivity)”是其中之一。它包括反思自己的偏见和可能带来的影响，反思自己在定义问题、理解问题和解决问题过程中做出的选择。由于反思通常是从不同视角思考以往的认识和实践，反思性应成为跨学科能力的重要组成部分。

四、评价框架和表现期待

基于以上分析，本研究以工程教育专业认证中的毕业要求为主要依据，并吸收国内外相关研究的成果，构建工科本科生跨学科能力评价框架(表2)。该框架是3×3的结构，在跨学科能力的每一维度和水平上都有若干评价指标，共计17项评价指标。同时，对每项评价指标都提出若干表现期待(表3)，使学生在每项指标上的表现能够被感知到，以便进一步编制“工科本科生跨学科能力量表”。

随后，本研究采用德菲尔调查法，邀请13位工程教育领域的专家，分别对评价指标和表现期待的重要性评分。其中，评价指标采用5点评分法(1-非常不重要，2-比较不重要，3-中等，4-比较重要，5-非常重要)，表现期待采用3点评分法(1-不重要，2-中等，3-重要)。经统计分析，专家对评价指标和表现期待的重要性评分都比较高，肯德尔和谐系数分别为0.003、0.000。因此，专家们基本认可本研究提出的“工科本科生跨学科能力评价框架”，并且对评价指标和表现期待的评价存在显著一致性。

接下来，研究者将根据评价框架编制“工科本科生跨学科能力量表”。通过在一定范围内展开调查，了解工科本科生跨学科能力现状，分析有关影响因素，并持续改进量表，使本研究不断深入。