高校工程類專業(yè)本科畢業(yè)生能力的主成分分析與提升建議
——基于《華盛頓協(xié)議》標準

王 艷，張安富

(1.武昌理工學院 高教所，湖北 武漢 430223；2.武漢理工大學 教育科學研究院，湖北 武漢 430070)

2016年6月，我國正式加入《華盛頓協(xié)議》。近年來，國內(nèi)很多高校工程類專業(yè)本科生能力標準也是依據(jù)工程教育專業(yè)認證標準來設(shè)定。協(xié)議中各項標準具有權(quán)威性和通用性，依據(jù)“核心素養(yǎng)”理論中“核心”的內(nèi)涵，對《華盛頓協(xié)議》中工程類專業(yè)本科畢業(yè)生能力要素進行降維分析，探尋12個要素的核心成分，提高要素的實效性，為我國工程教育發(fā)展和高校工程人才的培養(yǎng)提供借鑒。

1 工程類專業(yè)本科畢業(yè)生能力要素理論基礎(chǔ)分析

前些年，我國高教研究界關(guān)于高校本科畢業(yè)生能力的研究成果非常豐富，隨著我國加入《華盛頓協(xié)議》，很多高校在進行本科專業(yè)培養(yǎng)計劃的修訂時，大多采用與《華盛頓協(xié)議》等效的工程教育專業(yè)認證標準中的“畢業(yè)生能力標準”作為畢業(yè)要求。

《華盛頓協(xié)議》是世界上最具影響力的國際本科工程學位互認協(xié)議，畢業(yè)生能力標準屬于協(xié)議中專業(yè)目標標準下的三級指標，包括12個要素(工程知識、問題分析、設(shè)計/開發(fā)解決方案、研究、使用現(xiàn)代工具、工程與社會、環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展、職業(yè)規(guī)范、個人和團隊、溝通、項目管理和終身學習)。常薇等人認為，“工程教育專業(yè)認證對工程教育質(zhì)量是一種保障，其認證標準是考察畢業(yè)生是否達到社會市場需求的合格性和關(guān)鍵性指標”[1]。我國正式加入《華盛頓協(xié)議》表明兩點，一是我國工程教育已經(jīng)取得了足夠的進步，未來發(fā)展空間和前景很大；二是我國必須正視工程教育現(xiàn)存的問題，必須加強國際交流與溝通，以國際標準來衡量和鞭策自己，從而不斷提高工程教育的質(zhì)量。

隨著社會變遷速度加快，一方面社會對人們的需求更加復(fù)雜化和多元化，另一方面，各國在21世紀初都面臨著諸如經(jīng)濟衰退、教育質(zhì)量低下和社會矛盾激化等各種危機，因此各國開始將“核心素養(yǎng)”放在人們關(guān)注研究的視野中。

經(jīng)濟合作與發(fā)展組織(OECD)核心素養(yǎng)框架認為素養(yǎng)“除了包括個體的知識和技能以外，還應(yīng)該包括個體在特定情境下所展現(xiàn)出來的非理性因素，強調(diào)知識、技能、思維方式和價值觀念的整合”[2]，啟動了“素養(yǎng)的界定與遴選：理論和概念基礎(chǔ)”項目(即“迪斯科”計劃，簡稱DeSeCo)。歐盟的核心素養(yǎng)框架認為：“核心素養(yǎng)是個體實現(xiàn)自我發(fā)展和社會化，發(fā)展成一名主動的、積極的社會人所需要的素養(yǎng)”[3]。國內(nèi)研究者大都受到上述兩個代表性觀點的影響。賈志國提出，核心素養(yǎng)應(yīng)“聚焦在新世紀人才的專家型思維與決策能力、未來人才復(fù)雜交往的技能與素質(zhì)、主動學習與自我教育、民主社會公民的社會責任感與行動”[4]。2014年3月，我國首次把“核心素養(yǎng)”確立為課程改革和立德樹人的教育目標。2016年，北京師范大學林崇德發(fā)布了以三領(lǐng)域六指標為內(nèi)容的《中國學生發(fā)展核心素養(yǎng)》[5]。

從內(nèi)涵上，核心素養(yǎng)具有基礎(chǔ)性、綜合性、人文性和社會性；從國內(nèi)外比較視角上，具有普適性和獨特性。但是達成共識的是，核心素養(yǎng)應(yīng)該是學生共同的、必需的素養(yǎng)，是思維方式和價值觀念的揉和，個人取向和社會取向的統(tǒng)一。核心素養(yǎng)的關(guān)鍵詞是“核心”，是指所有素養(yǎng)中最為關(guān)鍵，最具代表性的素養(yǎng)。在新時代下，提倡和研究核心素養(yǎng)具有重要意義，一方面幫助人們加深對核心素養(yǎng)內(nèi)涵的理解，對人們不良的行為和思想進行警示；另一方面增強人們在多元文化價值中辨別核心素養(yǎng)的能力，對人們行為和思想進行指導。依據(jù)“核心素養(yǎng)”理論中“核心”的內(nèi)涵，對《華盛頓協(xié)議》中工程類專業(yè)本科畢業(yè)生能力進行降維分析，探尋畢業(yè)生能力要素中的“核心”成分，對高校人才培養(yǎng)提供指導。

2 工程類專業(yè)本科畢業(yè)生能力要素調(diào)查數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)來源于國內(nèi)某“211工程”理工高校委托第三方麥可思數(shù)據(jù)公司對2016屆畢業(yè)生培養(yǎng)質(zhì)量評價結(jié)果。麥可思公司收集2016屆畢業(yè)生郵箱總數(shù)8 955個，有效郵箱數(shù)為8 601個(除去錯誤郵箱和退訂郵箱)，通過向畢業(yè)生發(fā)送答題邀請函和鏈接，回收問卷共4 214份。本文數(shù)據(jù)是排除文科專業(yè)和缺失值之后的數(shù)據(jù)，覆蓋15個理工科學院65個專業(yè)，有效數(shù)據(jù)2 002份，理工科答題率為23.2%(答題率=有效問卷數(shù)/有效郵箱數(shù)×100%)。

2.1 數(shù)據(jù)信度分析

通過SPSS20.0對《2016屆畢業(yè)生培養(yǎng)質(zhì)量評價數(shù)據(jù)》中《本科畢業(yè)生能力要素調(diào)查數(shù)據(jù)》進行分析，得出：所有數(shù)據(jù)標準差均小于0.25，Cronbach's Alpha值為0.964，說明數(shù)據(jù)具有客觀性和可信度。同時，問卷數(shù)據(jù)具有主觀性。問卷調(diào)查對象為2016屆應(yīng)屆畢業(yè)生，僅從學生的視角評估市場崗位的“工作要求水平”和“畢業(yè)時掌握水平”，在一定程度上并不能完全代表客觀的“工作要求水平”和“畢業(yè)時掌握水平”。能力要素問卷中的“最高水平為1”和“最低水平為0”中的“1”和“0”，因個體自身認知度不同，理解也會產(chǎn)生差異，因此問卷數(shù)據(jù)具有主觀性。

過去大多是從教師和市場雇傭者角度對學生能力進行評價，忽視學生的權(quán)利和想法，但根據(jù)美國的評價專家古巴和林肯的第四代評價理念，認為評價需堅持“價值多元性”的信念，評價者與被評價者應(yīng)該是處于平等地位的協(xié)商者和合作者，被評價者信息應(yīng)該是評價問題的重要來源。本文數(shù)據(jù)的特色之處就在于從畢業(yè)生的視角評估市場的“工作要求水平”和“畢業(yè)時掌握水平”，收集整理畢業(yè)生關(guān)于能力的反饋信息，了解學生的需求和想法，為高校人才培養(yǎng)提供建議。

2.2 工程類專業(yè)本科畢業(yè)生能力要素的主成分分析及模型構(gòu)建

高校工程畢業(yè)生能力的12個要素構(gòu)成了工程人才結(jié)構(gòu)模型，為了進一步厘清各要素之間邏輯關(guān)系和對能力結(jié)構(gòu)模型的貢獻率，采用SPSS20.0對《2016屆工程畢業(yè)生能力要素調(diào)查數(shù)據(jù)》中“工作要求水平”數(shù)據(jù)進行深入分析。檢測結(jié)果顯示：KMO值為0.960，Bartlett 的球形度檢驗P值為0.000，卡方值為24537.907。因子分析是主成分分析的一種推廣，傾向于使用旋轉(zhuǎn)技術(shù)來尋找潛在的因子并對其進行解釋，將變量表示成各因子的線性組合。主成分分析更傾向于將現(xiàn)有變量降維成少數(shù)新的變量，將主成分表示成各變量的線性組合，因此本文適合做主成分分析。通過主成分分析，可知前四個主成分的貢獻率為86.101%，解釋了全部方差的86.101%，也就說明這四個主成分足以代表原來12個要素的信息，主成分累積貢獻率大于85%的基礎(chǔ)上，基于核心素養(yǎng)理論，主成分數(shù)量越少越好，探尋核心主成分(見表1)。

設(shè)定四個主成分分別為Y1、Y2、Y3和Y4來表示。首先通過SPSS20.0將原數(shù)據(jù)進行標準化處理，然后對其進行主成分分析得到主成分矩陣。根據(jù)表2可以得出關(guān)于4個主成分的線性組合，分別為：

Y1=0.798X1+0.858X2+0.868X3+0.887X4+0.898X5+0.871X6+0.864X7+0.815X8+0.836X9+0.840X10+0.757X11+0.855X12

Y2=-0.345X1-0.303X2-0.266X3-0.220X4-0.200X5-0.125X6-0.045X7+0.268X8+0.329X9+0.348X10+0.407X11+0.227X12

Y3=0.267X1+0.184X2-0.024X3+0.060X4+0.018X5-0.293X6-0.332X7-0.208X8+0.027X9+0.094X10+0.342X11-0.080X12

Y4=0.109X1+0.011X2-0.083X3+0.007X4-0.060X5+0.019X6+0.060X7+0.376X8-0.096X9-0.204X10+0.203X11-0.295X12

由表1和表2，通過主成分分析，可知4個主成分可以涵蓋12個要素的86.101%的信息量。第一個主成分中，0.8以下的有X1(工程知識能力)和X11(終身學習能力)，0.8～0.86有X2、X8、X9、X10和X12，0.86～0.88有X3(設(shè)計/開發(fā)解決方案能力)、X6(工程與社會能力)和X7(環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展能力)，0.88～0.9有X4(研究能力)和X5(使用現(xiàn)代工具能力)，依據(jù)這四類要素的后兩類要素內(nèi)涵相關(guān)性，將第一主成分界定為工程專業(yè)能力，所占信息總量為71.641%。第二個主成分中，0以下的有X1-X7，0.2～0.3有X8(職業(yè)規(guī)范能力)和X12(項目管理能力)，0.3～0.35有X9(個人和團隊能力)和X10(溝通能力)，0.4以上有X11(終身學習能力)，依據(jù)這四類要素的后三類要素內(nèi)涵相關(guān)性，將第二主成分界定為工程人才的工程素質(zhì)，所占信息總量為7.552%。第三個主成分中，0以下的有X3、X6-X8和X12五個要素，0～0.2有X2、X4、X5、X9和X10五個要素，0.25～0.4有X11(終身學習能力)和X1(工程知識能力)，依據(jù)這三類要素中第三類要素內(nèi)涵相關(guān)性，將第三主成分界定為工程人才的知識學習能力，所占信息總量為4.018%。第四個主成分中，0以下的有X3、X5、X9、X10和X12五個要素，0～0.2的有X1、X2、X4、X6和X7五個要素，0.2～0.4有X8(職業(yè)規(guī)范能力)和X11(終身學習能力)，依據(jù)這三類要素中第三類要素將第四主成分界定為職業(yè)發(fā)展能力，所占信息總量為2.890%。

因此，可以從工程專業(yè)能力(Engineering Professional Ability，簡稱P)、工程素質(zhì)(Engineering Quality，簡稱Q)、知識學習能力(Knowledge Learning Ability，簡稱K)和職業(yè)發(fā)展能力(Career Development Ability，簡稱C)四個要素解釋說明畢業(yè)生能力的內(nèi)涵。對于四個要素來說，它們之間關(guān)系錯綜復(fù)雜，兩兩聯(lián)系，構(gòu)成了12組互動關(guān)系群。具體分析如下：

第一，知識學習能力(K)是促進工程專業(yè)能力(P)發(fā)展的基礎(chǔ)，工程專業(yè)能力(P)的需求可以激發(fā)知識學習能力(K)的提高，工程專業(yè)能力(P)的發(fā)展與工程素質(zhì)(Q)的提高是成就工程人才的兩翼，工程素質(zhì)(Q)促進工程專業(yè)能力(P)的發(fā)展，知識學習能力(K)發(fā)展有利于工程素質(zhì)(Q)的升華，工程素質(zhì)(Q)引導知識學習能力(K)的發(fā)展，正如圖1中三條白色雙向箭頭所示。

第二，P、Q和K三要素在職場上與C聯(lián)系更為緊密，P、Q和K三者與C側(cè)重點不同。前者強調(diào)的是工作的專業(yè)能力，強調(diào)專業(yè)性和獨特性，是職業(yè)能力發(fā)展的基石；后者更偏重職場上一般性、普遍性的能力，是前者進一步提高的輔助性能力，四要素彼此間是補充和互融的關(guān)系，如圖1中黑色雙向箭頭所示。P、Q、K和C都是新時代下復(fù)合型工程人才必不可少的要素，兩兩相連地在同一個圓上做無限動態(tài)運動，建構(gòu)復(fù)合型工程人才新模型。

第三，P、Q、K和C四要素中，Q處于核心地位，P處于關(guān)鍵地位。依據(jù)上述四要素之間的邏輯關(guān)系，構(gòu)建了P-Q-K-C四維動態(tài)結(jié)構(gòu)模型。四要素間相互促進與融合，構(gòu)成了復(fù)合型工程人才新內(nèi)涵。新時代下，人才培養(yǎng)更加強調(diào)以人為本的教育理念，將促進學生發(fā)展作為教育實踐活動的內(nèi)在價值，目的是促進學生整體可持續(xù)的發(fā)展。專業(yè)能力、知識學習能力和職業(yè)發(fā)展能力在工程實踐活動中都是具體化的，但素質(zhì)是多種能力整合呈現(xiàn)出來的一種狀態(tài)，工程素質(zhì)是一種長期性、復(fù)合型、交叉性和潛在性的內(nèi)在價值，對工程人才其他能力具有決定性影響。工程專業(yè)能力所占信息總量為71.641%，是工程畢業(yè)生能力的關(guān)鍵性要素，這是顯而易見的。高校工程人才培養(yǎng)方案中，在堅持P、Q、K和C要素協(xié)調(diào)發(fā)展的同時，需將工程素質(zhì)和專業(yè)能力培養(yǎng)放在首要位置，貫穿到教育理念、學科設(shè)置和課程設(shè)計等中。

圖1 P-Q-K-C四維動態(tài)結(jié)構(gòu)模型

3 工程類專業(yè)本科畢業(yè)生能力發(fā)展的分析與建議

通過對工程類專業(yè)本科畢業(yè)生能力“實有”和“應(yīng)有”兩個層面的能力現(xiàn)狀分析，同時基于P-Q-K-C四維動態(tài)模型，對我國工程類專業(yè)人才培養(yǎng)提供建議。

3.1 工程類專業(yè)本科畢業(yè)生能力發(fā)展的現(xiàn)狀分析

通過SPSS20.0對“工作要求水平”和“畢業(yè)時掌握水平”兩個層面的工程類專業(yè)本科畢業(yè)生能力各要素的數(shù)值進行均值分析(表3)，得出兩點結(jié)論。

第一，對于“工程畢業(yè)生能力”各要素來說，“工作要求水平”的均值都高于“畢業(yè)時掌握水平”的均值，不同要素差距不同，說明該校工程人才培養(yǎng)與工作要求仍有一定的差距，需繼續(xù)采取措施提高人才培養(yǎng)質(zhì)量。

第二，對于“工作要求水平”和“畢業(yè)時掌握水平”來說，可以看出12個要素根據(jù)現(xiàn)實情況有不同的改進度，根據(jù)改進度不同，設(shè)定小于0.1的為少量改進，0.1～0.115之間的為一般改進，0.115～1之間的為著重改進，這種分層方法是相對的，而非絕對，僅是為了凸顯不同要素的改進度，方便分析數(shù)據(jù)。

根據(jù)表4，可知“使用現(xiàn)代工具能力”、“環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展能力”、“溝通能力”、“終身學習能力”和“項目管理能力”這5個要素屬于“著重改進”的范疇，根據(jù)主成分分析得出的四個維度的內(nèi)涵，可將這5個要素歸為Q維度?！把芯磕芰Α?、“個人和團隊能力”和“問題分析能力”等6個要素屬于“一般改進”的范疇，其中以“研究能力”和“個人和團隊能力”改進度相對較大，值為0.112，根據(jù)主成分分析得出的四個維度的內(nèi)涵，可將這6個要素歸為P和Q維度。將“一般改進”和“著重改進”兩個范疇的要素，與四個維度的內(nèi)涵進行匹配，可知Q的改進度最大。

根據(jù)P-Q-K-C四維動態(tài)結(jié)構(gòu)模型和工程專業(yè)本科畢業(yè)生能力發(fā)展的現(xiàn)狀，可得出結(jié)論：高校人才培養(yǎng)中，在堅持四要素協(xié)調(diào)發(fā)展的同時，高校人才培養(yǎng)過程中需給予工程素質(zhì)(Q)較多關(guān)注點。趙婷婷等通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，“用人單位對相關(guān)專業(yè)知識水平的滿意度最高，但是對相關(guān)工程素質(zhì)的滿意度最低”[6]，為本文的研究結(jié)論提供了重要的支撐，同時對研究結(jié)果的效度給予了肯定。

表3 工程類專業(yè)本科畢業(yè)生能力不同要素水平均值的對比

注：改進度=工作要求水平-畢業(yè)時掌握水平。

表4 畢業(yè)生能力要素改進度

3.2 工程類專業(yè)本科畢業(yè)生能力發(fā)展的建議

研究結(jié)果表明，高校人才培養(yǎng)中，在堅持P、Q、K和C協(xié)同發(fā)展的同時，需要更加關(guān)注學生工程素質(zhì)(Q)的提高。工程素質(zhì)是一種工程人才在處理物與物、人與物、人與人關(guān)系過程中，所體現(xiàn)出來的內(nèi)在的、本質(zhì)的精神面貌，僅通過學科范式下專業(yè)化的學習是不能得到的，針對這種情況，提出如下三點建議：

第一，樹立大工程觀，堅持以人為本的教育理念，提高學生工程素質(zhì)。理念是行為的先導，需要改變傳統(tǒng)的人才理念，重新審視新型的工程人才內(nèi)涵，重視學生自身的發(fā)展。高校人才培養(yǎng)目標中，應(yīng)該將學生定位為不僅僅是一個“工科人才”，而是一個高素質(zhì)工程人才，使學生技術(shù)化、人文化和社會化協(xié)調(diào)發(fā)展，為工程知識、能力和職業(yè)能力的提高奠定堅實的內(nèi)在基礎(chǔ)。

第二，完善校企合作，健全工程人才培養(yǎng)機制。增強與用人單位的溝通，竭力拉近高校與企業(yè)的聯(lián)系，加強現(xiàn)實的情景化訓練，注重提高學生實習質(zhì)量，為畢業(yè)生知識和能力的提高營造良好的環(huán)境和平臺。另一方面，高校就業(yè)指導中心不僅需要把關(guān)注點和注意力放在畢業(yè)生上面，而是投放在整個高校學生中，滲透到高校各院系人才培養(yǎng)單位中，將市場需求反饋給各院系培養(yǎng)單位和學生，并對其進行長期指導。完善校企合作運行機制，有針對性地提高人才的工程知識、專業(yè)能力和職業(yè)能力，促進理論實踐融為一體，加強P、Q和K三要素間聯(lián)系，突出實踐性和綜合性。

第三，培養(yǎng)學生工程素質(zhì)，關(guān)鍵在于建立現(xiàn)代大學制度，多學科交叉融合。工程素質(zhì)的培養(yǎng)有賴于學科群建設(shè)、通識教育實施和大學文化熏陶等協(xié)同作用，這些都需要大學人才培養(yǎng)機制和制度綜合改革給予支撐。我國作為“后發(fā)外生型”國家，以政府領(lǐng)導的大學制度為特點。張應(yīng)強教授認為，我國現(xiàn)代大學制度建設(shè)的主要集中在政府放權(quán)、市場介入、大學自主和學術(shù)自由四個方面，通過現(xiàn)代大學制度的建設(shè)能為高校營造學術(shù)氛圍、學科交叉融合、構(gòu)建文化環(huán)境、實施素質(zhì)教育提供支持和保障[7]。

工程素質(zhì)的培養(yǎng)是一個長期的過程，大學四年的學習期只是奠基，更需要在實踐中慢慢養(yǎng)成提升，因此，提高工科學生的學習能力和培養(yǎng)終身學習的習慣尤為重要。另一方面，高校注重工程素質(zhì)(Q)的發(fā)展，并不意味著不重視工程專業(yè)能力(P)、知識學習能力(K)和職業(yè)發(fā)展能力(C)的提高，應(yīng)該是四位一體，協(xié)同共進，不可分割。