基于新工科人才核心素养导向的教学改革研究与实践

摘要：本文以核心素养为突破点，探索新工科人才核心素养的培育路径，进行教学改革研究与实践。以智能制造装备技术专业群为例，构建基于KAPO的“新工科”人才核心素养结构模型，确定专业群培养目标；重构专业群组织架构，构建四层递进的新型专业群课程体系；组建专业融合、跨界参与的新型教学团队，开发新型融媒体立体化活页式教材；组织以学生为主体的“岗课赛证创育”六维融通的新工科教法；开发可量化的全过程跟踪的核心素养评价体系。实践表明，此次研究对推动教学改革与创新以及缓解就业结构性矛盾具有实践意义，有利于促进产业链转型升级。

关键词：核心素养；新工科；KAPO；四层递进

引言

新工科是面向未来的工程教育，基于《中国教育现代化2035》中提出的“制定紧跟时代发展的多样化高等教育人才培养质量标准”明确核心素养，确定人才培养质量标准的内核和维度，为培养新工科人才的核心素养提供准则，指出推进教育现代化的基本理念，注重全面发展、终身学习。也强调要提高知识，培养奋斗主义精神，要发展具有中国特色世界先进水平的优质教育，通过明确学生发展核心素养要求，确立人才培养质量标准的内核和维度[1-2]。以核心素养为导向的新工科人才培养致力于探索“培养什么人”和“怎样培养人”的问题，以智能制造装备技术专业群为例，需要深入分析专业培养目标、培养规格和课程体系，提出具有创新性和实践性的教学理念、教学方法和教学评价[3]。本文以智能制造装备技术专业群为例，研究如何基于新工科人才核心素养进行教学改革，以培养能够适应、支撑、引领新经济、新技术、新业态、新模式的创新型工程人才。

一、构建新工科人才核心素养KAPO模型，确定专业培养目标

KAPO模型由美国教育心理学家杰罗姆·布鲁纳提出，由知识与技能目标（Knowledge & Skills）、情感态度与价值观目标（Emotional attitude & Values）、过程与方法目标（Process & Steps）3个维度，加上教学事件（Occurance）一个核心组成[4]。“三维一中心”的KAPO核心素养结构模型，既体现了“新工科”人才核心素养的维度、素养内涵及素养间的相互关联，更强调学习事件对素养培育的关键作用。该模型既有目标，又有达成目标的有效学习事件，为核心素养的制定提供了参考依据，也为核心素养的培育提供了可行性路径，强调选取适应“新工科”人才核心素养发展的学习事件，动态调整3个维度的素养内涵及素养权重，才能促进学生的综合素养达到最佳状态[5]。

基于新工科人才核心素养导向的KAPO模型是一个稳定的、动态化的三棱锥模型，三维目标随着产业升级与行业发展动态调整，紧密围绕三维目标及时调整教学事件，以实现学生核心素养的最优发展[6]。深入调研“新”长三角区域高新产业园区、优质企业群，了解行业发展与企业需求，对新工科建设目标进行分析，研究新工科人才应当具备的核心素养，将新工科人才培养与核心素养有机结合，构建符合“中国标准”“国际理念”的基于KAPO的“新工科”人才核心素养结构模型，见图1。

模型中以知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观为三维目标，将新工科人才应该具备的核心素养有机关联至三维目标；同时，三维目标指向适应新工科人才核心素养发展的学习事件，三维目标通过事件学习进行统筹，为教学事件的设计提供参考依据及考核标准，有利于提升教学质量，在一定程度上保证了新工科人才核心素养培育落地的可操作性[7-8]。模型中强化家国情怀、全球视野、法治意识和生态意识，重视设计思维、工程思维、批判性思维和数字化思维，强调创新创业、自主终身学习、沟通协商能力和工程领导力。

“智造型”人才是适应智能制造需求的新型人才，是适应信息技术与制造技术深度融合的交叉复合型人才。依据KAPO模型，确定了智能制造装备技术专业群核心能力。情感态度与价值观目标对应核心能力为自主学习能力、技术迁移能力、交流沟通能力、创新精神、工匠精神和爱国情怀；知识与技能目标对应核心能力为智能装备和产线操作与应用、运行与维护，智能设备升级改造和技术管理，智能控制系统集成应用能力；过程与方法目标对应核心能力为智能装备和产线安装运维的工程思维、数字化思维、设计思维、批判性思维。

二、基于KAPO模型，动态调整专业群，重建课程体系

以服务地方产业与行业发展为出发点，以“新”长三角智能制造产业链需求为导向，精准对接长三角地区智能装备产业对人才的新需求，建立与产业转型升级相适应的人才培养新需求及专业动态调整机制，按照产业发展逻辑重构智能制造装备技术专业群的组织架构，实现专业群的动态调优。

根据KAPO智能制造装备技术专业核心能力，构建“底层共享、中层分立、高层互选、顶层综合”四层递进的新型专业群课程体系。底层共享的课程群为专业群平台课程，有智能制造基础、人工智能导论、工业互联网导论、电工电子、工程制图、C语言程序设计等课程，主要培养学生的基本素养、设计思维素养、劳动素养、家国情怀素养、法治素养、安全素养等；中层分立的课程群，具有一定的专业特色，主要培养学生的工程思维素养、职业能力素养、数字化思维素养、专业认同素养等；高层互选课程群是为学生提供的个性课程，有工业数据采集与边缘服务、智能制造设备安装与调试、工业机器人应用编程、智能运动控制系统集成与应用、工业互联网网络运维与调试等课程，主要培养学生的创新实践素养、终身学习素养、工程实践素养、理念创新素养等；顶层综合课程群主要为智能产线综合实践，用于培养学生的工程实践素养、工程领导素养、协调沟通素养、科技报国素养等。

为适应“新”长三角智能制造产业链的数字化转型升级，智能制造学院教学团队积极走访宁波工业互联网研究院有限公司、宁波第二技师学院、苏州工业职业学院等，参与职业教育工业互联网人才培养与创新发展研讨会，探索工业互联网专业建设及人才培养方案设计思路，校企协同共建工业互联网应用专业，开发课程体系，建设《工业互联网数据采集技术》《工业互联网标识解析》《工业互联网实施与运维》《数字孪生技术应用》《工业5G网络运维》《工业APP设计与开发》等课程，积极打造云上数字工厂，赋能数字新质生产力的发展。

三、探索基于KAPO的人才培养策略，实施教学改革

聚焦“三教”改革，探索基于“新工科”人才核心素养导向的教学改革策略。组建专业融合、跨界多元参与的新型教学团队；构建新型融媒体立体化活页式教材；组织以学生为主体的校企共育、产教融合、岗课赛证创融通、思政协同的新工科教法，为新工科人才核心素养的培育提供可行的路径。

在教师方面，组建专业融合、跨界多元参与的新型教学团队：联合邀请行业、企业、职业教育教学专家、一线教师、思政导师共同组建跨专业融合的课程师资团队，为核心素养的培育提供师资保障。在教材方面，开发新形态融媒体教材：教材内容对接企业典型工作任务，学习活动根据工作流程以“工作式”呈现，通过设计引导性问题促使学生自主学习；提供数字孪生模型、虚拟仿真、微视频、创新项目等融媒体数字资源，有利于提高学生的工程思维素养、数字思维素养、设计思维素养、创新实践思维。在教学方法方面，组织以学生为主体的“岗课赛证创育”六维融通的新工科教法：依托学院“政校企”产教融合共同体平台、埃斯顿机器人产业学院、技能大师工作室与创客工作站，推进教学改革，全面实现“岗课对接、课证融合、赛课结合、课创融合”，融入专业行业的新规范、新标准、新知识、新工艺、新技术，并探索具有课程特色的思政主线，融入劳动精神、工匠精神、担当精神、劳模精神、科技创新的育人新要求，给课堂注入灵魂，真正实现“校企共育、产教融合、工学结合”，全方位培养学生的核心素养。

四、构建基于KAPO的核心素养评价体系

秉持“以学生为中心、以新工科人才核心素养为导向、持续改进”的理念，开发可量化的全过程学习评价体系及人才培养质量社会跟踪评估体系，形成多方参与的教学质量保障体系，并将核心素养评价体系融入具体的课程教学评价。

以《工业网络与组态技术》课程为例，结合课程标准，基于KAPO模型，筛选课程对应的核心素养能力，制定课程对应的核心素养指标体系，科学分配核心素养指标权重，并结合KAPO模型将素养指标考核细化到具体知识和行为对应的核心事件，形成具体的可量化的多元过程性评价表。该评价表中情感态度与价值观目标占比20%，知识与技能目标占比50%，过程与方法目标占比30%。情感态度与价值观目标对应的核心能力占比为：网络安全防护意识与能力（20%），新型工业网络的自主学习能力（20%），网络创新设计能力（30%），网络构建的职业素养（30%）；知识与技能目标对应的核心能力占比为：工业网络场景识读（5%），网络设备选型、交换机、网关配置管理（15%），工业设备部署、连接与测试（20%），系统组态（10%），工业网络数据采集与运行监控（30%），工业网络运维与故障诊断（20%）；过程与方法目标对应的核心能力占比为：工业网络安装与运维技术迁移能力，工业网络设计、架构的工程思维（40%），工业网络的数字化思维（40%），工业网络改造的设计思维（20%）。

结语

本文主要研究基于“新工科”人才核心素养导向的智能制造装备技术专业群的教学改革，旨在通过“三教”改革，培养一批具备“新工科”人才核心素养的智能制造装备技术专业人才。构建基于KAPO的“新工科”人才核心素养结构模型，重构智能制造装备技术专业群组织架构和课程体系。聚焦“三教”改革，探索基于“新工科”人才核心素养导向的教学改革策略，并积极开展教学改革，不断完善改革的实施路径与措施，以全面培养学生的核心素养。通过实践，学生的核心素养和岗位竞争力均得到显著提升，近3年，学生获全国高职院校技能大赛一等奖以及各类省级以上奖项20余项；获全国高职高专“发明杯”创新创业大赛一等奖2项、江苏省职业院校创新创业大赛2金1银1铜；学生主要面向长三角区域各类企业就业，包括博众精工科技股份有限公司、南京康尼机电股份有限公司等优质企业，企业对学生满意度颇高。实践表明，该研究对培养高质量复合型新工科人才以及缓解就业结构性矛盾具有实践意义，有利于促进产业链转型升级，有效支撑经济社会高质量发展。

本文系1.2023年江苏省高等教育教改研究课题《基于“新工科”人才核心素养导向的教学改革研究与实践——以智能制造装备技术专业群为例》（项目编号：2023JSJG721）；2.2022年中国高等教育学会高等教育科学研究规划课题《新工科背景下职业院校新型融媒体教材的开发研究》（项目编号：22GDZY0407）；3.2022年南京信息职业技术学院校级基金《新工科背景下〈工业网络与组态技术〉课程思政的探索与实践》（项目编号：YS20220201）的研究成果。

参考文献：

[1]周雯婧，黄白飞，辛俊亮，等. 积极教育视角下新工科人才核心素养的培育研究[J].产业与科技论坛， 2023， 22 （23）： 274-276.

[2]单欣欣，姜伟.新工科视域下大学生核心素养培育路径研究[J].承德石油高等专科学校学报， 2023， 25 （05）： 69-74.

[3]赵兴祥，朱美春. 基于核心素养的智能建造人才培养模式探索[J].高等建筑教育， 2023， 32 （04）： 64-69.

[4]刘永清.“KAPO”模型应用构建核能公众宣传机制的思考[J].中国核电，2022，15（01）：97-100+105.

[5]周玲，樊丽霞，范惠明，等. 新工科背景下课程建设现状研究——基于核心素养的实证调查[J].中国人民大学教育学刊， 2021， （03）： 52-77.

[6]李佳欣.基于核心素养的新工科专业课程体系研究[D].华东理工大学， 2022.

[7]宋烨.整合提升效能——浅谈KAPO模型在电类专业课教学中的应用[J].考试与评价， 2017， （09）： 142.

[8]许朝山，顾卫杰，孙华林.新基建背景下智能制造专业群人才培养路径探索[J].中国职业技术教育， 2020， （28）： 9-14.

（作者单位：南京信息职业技术学院智能制造学院）

（责任编辑：袁丽娜）