基于新工科人才核心素養導向的教學改革研究與實踐

摘要：本文以核心素養為突破點，探索新工科人才核心素養的培育路徑，進行教學改革研究與實踐。以智能制造裝備技術專業群為例，構建基于KAPO的“新工科”人才核心素養結構模型，確定專業群培養目標；重構專業群組織架構，構建四層遞進的新型專業群課程體系；組建專業融合、跨界參與的新型教學團隊，開發新型融媒體立體化活頁式教材；組織以學生為主體的“崗課賽證創育”六維融通的新工科教法；開發可量化的全過程跟蹤的核心素養評價體系。實踐表明，此次研究對推動教學改革與創新以及緩解就業結構性矛盾具有實踐意義，有利于促進產業鏈轉型升級。

關鍵詞：核心素養；新工科；KAPO；四層遞進

引言

新工科是面向未來的工程教育，基于《中國教育現代化2035》中提出的“制定緊跟時代發展的多樣化高等教育人才培養質量標準”明確核心素養，確定人才培養質量標準的內核和維度，為培養新工科人才的核心素養提供準則，指出推進教育現代化的基本理念，注重全面發展、終身學習。也強調要提高知識，培養奮斗主義精神，要發展具有中國特色世界先進水平的優質教育，通過明確學生發展核心素養要求，確立人才培養質量標準的內核和維度[1-2]。以核心素養為導向的新工科人才培養致力于探索“培養什么人”和“怎樣培養人”的問題，以智能制造裝備技術專業群為例，需要深入分析專業培養目標、培養規格和課程體系，提出具有創新性和實踐性的教學理念、教學方法和教學評價[3]。本文以智能制造裝備技術專業群為例，研究如何基于新工科人才核心素養進行教學改革，以培養能夠適應、支撐、引領新經濟、新技術、新業態、新模式的創新型工程人才。

一、構建新工科人才核心素養KAPO模型，確定專業培養目標

KAPO模型由美國教育心理學家杰羅姆·布魯納提出，由知識與技能目標（Knowledge & Skills）、情感態度與價值觀目標（Emotional attitude & Values）、過程與方法目標（Process & Steps）3個維度，加上教學事件（Occurance）一個核心組成[4]。“三維一中心”的KAPO核心素養結構模型，既體現了“新工科”人才核心素養的維度、素養內涵及素養間的相互關聯，更強調學習事件對素養培育的關鍵作用。該模型既有目標，又有達成目標的有效學習事件，為核心素養的制定提供了參考依據，也為核心素養的培育提供了可行性路徑，強調選取適應“新工科”人才核心素養發展的學習事件，動態調整3個維度的素養內涵及素養權重，才能促進學生的綜合素養達到最佳狀態[5]。

基于新工科人才核心素養導向的KAPO模型是一個穩定的、動態化的三棱錐模型，三維目標隨著產業升級與行業發展動態調整，緊密圍繞三維目標及時調整教學事件，以實現學生核心素養的最優發展[6]。深入調研“新”長三角區域高新產業園區、優質企業群，了解行業發展與企業需求，對新工科建設目標進行分析，研究新工科人才應當具備的核心素養，將新工科人才培養與核心素養有機結合，構建符合“中國標準”“國際理念”的基于KAPO的“新工科”人才核心素養結構模型，見圖1。

模型中以知識與技能、過程與方法、情感態度與價值觀為三維目標，將新工科人才應該具備的核心素養有機關聯至三維目標；同時，三維目標指向適應新工科人才核心素養發展的學習事件，三維目標通過事件學習進行統籌，為教學事件的設計提供參考依據及考核標準，有利于提升教學質量，在一定程度上保證了新工科人才核心素養培育落地的可操作性[7-8]。模型中強化家國情懷、全球視野、法治意識和生態意識，重視設計思維、工程思維、批判性思維和數字化思維，強調創新創業、自主終身學習、溝通協商能力和工程領導力。

“智造型”人才是適應智能制造需求的新型人才，是適應信息技術與制造技術深度融合的交叉復合型人才。依據KAPO模型，確定了智能制造裝備技術專業群核心能力。情感態度與價值觀目標對應核心能力為自主學習能力、技術遷移能力、交流溝通能力、創新精神、工匠精神和愛國情懷；知識與技能目標對應核心能力為智能裝備和產線操作與應用、運行與維護，智能設備升級改造和技術管理，智能控制系統集成應用能力；過程與方法目標對應核心能力為智能裝備和產線安裝運維的工程思維、數字化思維、設計思維、批判性思維。

二、基于KAPO模型，動態調整專業群，重建課程體系

以服務地方產業與行業發展為出發點，以“新”長三角智能制造產業鏈需求為導向，精準對接長三角地區智能裝備產業對人才的新需求，建立與產業轉型升級相適應的人才培養新需求及專業動態調整機制，按照產業發展邏輯重構智能制造裝備技術專業群的組織架構，實現專業群的動態調優。

根據KAPO智能制造裝備技術專業核心能力，構建“底層共享、中層分立、高層互選、頂層綜合”四層遞進的新型專業群課程體系。底層共享的課程群為專業群平臺課程，有智能制造基礎、人工智能導論、工業互聯網導論、電工電子、工程制圖、C語言程序設計等課程，主要培養學生的基本素養、設計思維素養、勞動素養、家國情懷素養、法治素養、安全素養等；中層分立的課程群，具有一定的專業特色，主要培養學生的工程思維素養、職業能力素養、數字化思維素養、專業認同素養等；高層互選課程群是為學生提供的個性課程，有工業數據采集與邊緣服務、智能制造設備安裝與調試、工業機器人應用編程、智能運動控制系統集成與應用、工業互聯網網絡運維與調試等課程，主要培養學生的創新實踐素養、終身學習素養、工程實踐素養、理念創新素養等；頂層綜合課程群主要為智能產線綜合實踐，用于培養學生的工程實踐素養、工程領導素養、協調溝通素養、科技報國素養等。

為適應“新”長三角智能制造產業鏈的數字化轉型升級，智能制造學院教學團隊積極走訪寧波工業互聯網研究院有限公司、寧波第二技師學院、蘇州工業職業學院等，參與職業教育工業互聯網人才培養與創新發展研討會，探索工業互聯網專業建設及人才培養方案設計思路，校企協同共建工業互聯網應用專業，開發課程體系，建設《工業互聯網數據采集技術》《工業互聯網標識解析》《工業互聯網實施與運維》《數字孿生技術應用》《工業5G網絡運維》《工業APP設計與開發》等課程，積極打造云上數字工廠，賦能數字新質生產力的發展。

三、探索基于KAPO的人才培養策略，實施教學改革

聚焦“三教”改革，探索基于“新工科”人才核心素養導向的教學改革策略。組建專業融合、跨界多元參與的新型教學團隊；構建新型融媒體立體化活頁式教材；組織以學生為主體的校企共育、產教融合、崗課賽證創融通、思政協同的新工科教法，為新工科人才核心素養的培育提供可行的路徑。

在教師方面，組建專業融合、跨界多元參與的新型教學團隊：聯合邀請行業、企業、職業教育教學專家、一線教師、思政導師共同組建跨專業融合的課程師資團隊，為核心素養的培育提供師資保障。在教材方面，開發新形態融媒體教材：教材內容對接企業典型工作任務，學習活動根據工作流程以“工作式”呈現，通過設計引導性問題促使學生自主學習；提供數字孿生模型、虛擬仿真、微視頻、創新項目等融媒體數字資源，有利于提高學生的工程思維素養、數字思維素養、設計思維素養、創新實踐思維。在教學方法方面，組織以學生為主體的“崗課賽證創育”六維融通的新工科教法：依托學院“政校企”產教融合共同體平臺、埃斯頓機器人產業學院、技能大師工作室與創客工作站，推進教學改革，全面實現“崗課對接、課證融合、賽課結合、課創融合”，融入專業行業的新規范、新標準、新知識、新工藝、新技術，并探索具有課程特色的思政主線，融入勞動精神、工匠精神、擔當精神、勞模精神、科技創新的育人新要求，給課堂注入靈魂，真正實現“校企共育、產教融合、工學結合”，全方位培養學生的核心素養。

四、構建基于KAPO的核心素養評價體系

秉持“以學生為中心、以新工科人才核心素養為導向、持續改進”的理念，開發可量化的全過程學習評價體系及人才培養質量社會跟蹤評估體系，形成多方參與的教學質量保障體系，并將核心素養評價體系融入具體的課程教學評價。

以《工業網絡與組態技術》課程為例，結合課程標準，基于KAPO模型，篩選課程對應的核心素養能力，制定課程對應的核心素養指標體系，科學分配核心素養指標權重，并結合KAPO模型將素養指標考核細化到具體知識和行為對應的核心事件，形成具體的可量化的多元過程性評價表。該評價表中情感態度與價值觀目標占比20%，知識與技能目標占比50%，過程與方法目標占比30%。情感態度與價值觀目標對應的核心能力占比為：網絡安全防護意識與能力（20%），新型工業網絡的自主學習能力（20%），網絡創新設計能力（30%），網絡構建的職業素養（30%）；知識與技能目標對應的核心能力占比為：工業網絡場景識讀（5%），網絡設備選型、交換機、網關配置管理（15%），工業設備部署、連接與測試（20%），系統組態（10%），工業網絡數據采集與運行監控（30%），工業網絡運維與故障診斷（20%）；過程與方法目標對應的核心能力占比為：工業網絡安裝與運維技術遷移能力，工業網絡設計、架構的工程思維（40%），工業網絡的數字化思維（40%），工業網絡改造的設計思維（20%）。

結語

本文主要研究基于“新工科”人才核心素養導向的智能制造裝備技術專業群的教學改革，旨在通過“三教”改革，培養一批具備“新工科”人才核心素養的智能制造裝備技術專業人才。構建基于KAPO的“新工科”人才核心素養結構模型，重構智能制造裝備技術專業群組織架構和課程體系。聚焦“三教”改革，探索基于“新工科”人才核心素養導向的教學改革策略，并積極開展教學改革，不斷完善改革的實施路徑與措施，以全面培養學生的核心素養。通過實踐，學生的核心素養和崗位競爭力均得到顯著提升，近3年，學生獲全國高職院校技能大賽一等獎以及各類省級以上獎項20余項；獲全國高職高專“發明杯”創新創業大賽一等獎2項、江蘇省職業院校創新創業大賽2金1銀1銅；學生主要面向長三角區域各類企業就業，包括博眾精工科技股份有限公司、南京康尼機電股份有限公司等優質企業，企業對學生滿意度頗高。實踐表明，該研究對培養高質量復合型新工科人才以及緩解就業結構性矛盾具有實踐意義，有利于促進產業鏈轉型升級，有效支撐經濟社會高質量發展。

本文系1.2023年江蘇省高等教育教改研究課題《基于“新工科”人才核心素養導向的教學改革研究與實踐——以智能制造裝備技術專業群為例》（項目編號：2023JSJG721）；2.2022年中國高等教育學會高等教育科學研究規劃課題《新工科背景下職業院校新型融媒體教材的開發研究》（項目編號：22GDZY0407）；3.2022年南京信息職業技術學院校級基金《新工科背景下〈工業網絡與組態技術〉課程思政的探索與實踐》（項目編號：YS20220201）的研究成果。

參考文獻：

[1]周雯婧，黃白飛，辛俊亮，等. 積極教育視角下新工科人才核心素養的培育研究[J].產業與科技論壇， 2023， 22 （23）： 274-276.

[2]單欣欣，姜偉.新工科視域下大學生核心素養培育路徑研究[J].承德石油高等專科學校學報， 2023， 25 （05）： 69-74.

[3]趙興祥，朱美春. 基于核心素養的智能建造人才培養模式探索[J].高等建筑教育， 2023， 32 （04）： 64-69.

[4]劉永清.“KAPO”模型應用構建核能公眾宣傳機制的思考[J].中國核電，2022，15（01）：97-100+105.

[5]周玲，樊麗霞，范惠明，等. 新工科背景下課程建設現狀研究——基于核心素養的實證調查[J].中國人民大學教育學刊， 2021， （03）： 52-77.

[6]李佳欣.基于核心素養的新工科專業課程體系研究[D].華東理工大學， 2022.

[7]宋燁.整合提升效能——淺談KAPO模型在電類專業課教學中的應用[J].考試與評價， 2017， （09）： 142.

[8]許朝山，顧衛杰，孫華林.新基建背景下智能制造專業群人才培養路徑探索[J].中國職業技術教育， 2020， （28）： 9-14.

（作者單位：南京信息職業技術學院智能制造學院）

（責任編輯：袁麗娜）