［摘           要］  工程科学素养的高低直接表征了基于专业的工程能力的高低，即工程能力的培养是有效提高工程科学素养的重要途径，在高职工科专业教育教学过程中，应以能力培养为目标，对培养理念、知识及技能体系重新进行梳理、研究，构建完整的以工程能力培养为载体、以工程科学素养培养为目标的工程人才培养路径。以工程科学素养提高为切入点，以有效提高高职工科教育质量为目标，阐述了高职专科学生工程科学素养提高的路径。

［关    键   词］  高职；工程科学素养；提升路径

［中图分类号］  G715                    ［文献标志码］  A                  ［文章编号］  2096-0603（2023）20-0173-04

广义上的科学包括自然科学、技术、信息、工程、数学等多个领域。基于工程领域的科学素养，即工程科学素养。钱学森提出“工程科学”概念，认为纯科学家与从事实用工作的工程师之间密切合作的需要，产生了新的职业——工程研究者或工程科学家。可见，工程科学素养是科学素养的一个专门领域。优良的工程科学素养是高职专科学生在校期间高效学习、步入社会后获得持续发展的一种基础能力。提高高职专科学生工程科学素养是全面提高国民科学素质和全面实现产业转型的有效途径。

调查显示，2020年我国公民具备科学素质的比例达到10.56%，基本达到了欧美发达国家20世纪末的水平。2021年6月，国务院正式印发《全民科学素质行动规划纲要（2021—2035年）》，明确提出了“到2025年超过15%，到2035年达到25%”的公民科学素质水平的硬指标，这个指标已成为各级各类学校、社会机构的工作重点之一。所以，研究和发展该领域的工作已经成为各类高职院校的工作重点。

在我国的高等教育体系中，高职专科教育实际上已经占到了约50％的比重。而高职专科毕业生是企业生产、流通、建设领域中大量需要又不能为本科生所替代的对合理组织生产建设过程、保证生产安全和产品质量、提高经济效益、改善企业对用户服务的体验、保证机电安装与维保工程质量具有举足轻重作用的应用型高级工程技术人才。在工业发达国家，这种人才和本科毕业生在大企业工程技术人员中所占比例为3 ∶ 1。

一、高职专科学生工程科学素养的基准构建

《中国公民科学素质基准》中对于工程科学素养有较为明确的要求和表述。如第7条“知道系统内的各部分是相互联系、相互作用的，复杂的结构可能是由很多简单的结构构成的；认识到整体具备各部分之和所不具备的功能”，第107条“在本职工作中遵循行业中关于生产或服务的技术标准或规范”，均为针对工程科学领域的具体要求。该基准大部分条文直接或间接对工程科学素养提出了明确的要求。

就现代工程而言，高职工科专业学生具体的工程科学素养的基准应建构于所关心工程问题的信息、对于常见或专业领域内工程问题的见解和分析方法这三个维度上。从工程教育的层次上看，高职学生的培养有别于本科及研究生阶段的工程研发与设计、中小学的工程认知教育，其具体定位于工程应用教育。对于培养应用型人才的高职工科专业，其工程科学素养基准还应包括以操作能力为主的工程实践能力，结合《中国公民科学素质基准》和专业领域内的工程科学素养，相关工科专业大类应构建各自的“工程科学素养基准”要求，该素养应具体体现在相关专业的人才培养方案中，并以此重新定义专业课程体系、培养目标、培养策略等。

二、高职专科学生工程科学素养现状

随着时代的进步和科技的发展，我国工程教育与工程人才所具有的职业能力之间缺乏联系，严重脱节，这导致工程教育与工程实践的分离，工科毕业生很难胜任现代工程项目的工作。

高職课程体系目前主要侧重于“知识传授”“技能训练”这两个领域，在知识传授领域，偏重于以应试为目的的传统知识体系；在技能训练领域，偏重于单调的操作训练；而现代工程要求学生具备较高的基于工程应用思维的科学素养，同时具备以广度为主、兼具深度的知识结构。

在技能训练领域，主要以既定的操作流程和工艺规范为主，对于技能操作所涉及的原理性知识甚少涉及，即没有解决技能操作流程中的“为什么要这样做”“我还可以怎样做”这两个根本性问题。这些传统的做法导致学生所接受的知识和技能片面、单一，缺乏延展性，使学生的未来发展受到较大的局限，不利于学生在专业领域的持续发展。

总体来说，我国的高职工科教育并没有完全脱离学历教育的影响，高职工科教育毕业生在专业领域内利用工程科学素养来解决专业问题的能力还相当薄弱。从长远来看，工科人才培养质量的不足将给我国工业化进程、工业文明的建设及未来的产业升级转型带来不利影响。

三、高职专科院校人才培养理念及培养标准

面对人工智能、大数据、数字经济等高速发展带来的挑战，以全方位工程科学素养培养为目标的工程教育不仅要培养学生胜任未来工作的关键能力，更要培育他们在实现终身发展、推动社会进步方面的必备品格和价值观。

职业教育的人才培养是面向社会生产和服务一线的定向、定岗培养，各类型、各层次的职业教育应有明确的培养定位。中等职业教育的人才培养应主要定位于生产和服务一线的熟练操作岗位，高职教育的人才培养应主要定位于具有解决专业领域内一般问题的能力并兼具生产和服务一线设施设备熟练操作的能力。

对于高职工科专业，人才培养应着眼于学生的近期和长期发展两个方面，近期发展主要依托熟练的岗位操作技能，而长期发展需要以扎实的理论知识和工程科学素养做铺垫的专业素养。

所以，高职工科专业应从“紧跟科技发展”“服务现代工程”“关注学生全面发展”三个基本理念构建人才培养体系及相关培养标准（见文末表1）。

四、高职专科学生工程科学素养提升的措施与路径

（一）重构知识体系

传统的工程科学知识体系在一定程度上偏离了“工程知识是用来服务工程实践的”这一基本逻辑，过分强调其理论性，弱化了其实践性。综合研究美、日、德等发达国家工程科学教育的成果和经验发现，依托实践性构建的知识体系是培养应用型高质量工程人才的重要途径，是有效提高学生工程科学素养的必要手段。

高职工科专业的知识体系应紧扣以“用”为目标的基本原则，以现代工程所需要的工程思维训练为手段，一改传统的以知识点的理论讲授为主，在工程设施和设备的应用解析导入知识传授的策略，使知识体系中的每个知识点均有明确的落脚点，知识不再是空中楼阁。

知识体系的重构应突出知识的应用，同时，对于工程产品和工程设施，还应突出“标准”与“非标”之间的引用与区别。对于标准工程产品和工程设施，知识体系可以沿着标准体系做深度解析和描述；而对于非标工程产品和工程设施，则应阐述两种以上有明显对比性区别的工程知识构成。

动手能力本质上仍然是以专业及技能知识作为支撑的应用型能力，是基于专业认知和专业素养的应用转化。知识体系中涵盖的技能知识应突出其操作原理，而非简单的动手能力训练。基于工程科学素养培养的知识体系的重构需要将思维训练与技能训练进行有机结合，构建一条从能力训练到专业素养提高的合理路径。

传统的工程科学知识体系构成注重深度，在工程知识的广度上有所欠缺。重构以应用为主的知识体系能从根本上解决目前高职专科学生工程科学素养培养中面临的培养质量不高的问题。

广义的工程产品和设施的探究学习应成为高职专科学生首要的学习目标与学习内容。深入研究如何在现有条件下逐步落实这些新的课程理念是极大的挑战。通过长期研究发现，高职工科专业知识体系应沿着现象观察、概念描述、应用领域呈现、原理解析、知识运用这一脉络构建逻辑严谨的系统性专业知识（见图1）。

（二）优化课程设计

专业人才培养的课程体系是基于人才培养目标构建的，其知识体系和技能体系是对培养目标最直接、最全面的体现。高效、科学的课程设计的本质是高效完成课程教学内容，基于工程科学素养提高的课程设计的基本思路应以专业领域内的系统性思维、批判性思维、制作与操作、沟通与协作、工程伦理、积极乐观、工程信息检索与分析等工程能力为依托，以知识应用解析、探究学习和技能训练为实施手段进行最大限度的优化。

在设计教学活动时，应通过实践性应用，真正掌握工程知识和工程技能；通过体验，深化对工程活动内涵及运行规律的理解。就工科专业而言，应通过具体的工程设备和设施导入知识点和技能点教学，并以设计知识点和技能点讨论、分析为主，为加深和巩固知识点和技能点，应对各种同类型、同功能的不同产商、品牌的设备、设施进行性能、功能、结构、运行参数、工况特征深度剖析；对于技能训练，应先设计操作原理解析，操作原理的解析应从正确和错误两个方面进行，并设计对比操作演示，以证实其正确性和科学合理性，即以实践应用导入理论的课程教学设计。

对知识点的最佳体验是各种类型的实验，通过实验现象的观察和分析，学生直观地了解知识点的意义。因此，各种类型的工科实验是构建工科专业基本思维训练体系的有效途径，是由表及里进行知识和技能解析与探究的有效策略。

从学生的认知规律出发，结合专业知识和技能的逻辑性，工科课程的设计应遵循认知体验、概念解析、原理探究、工况解析这一循序渐进的基本技术路线进行。综合以上研究，高职工科课程设计整体上应包括工程应用案例导入、实验认知体验、知识点概念解析、知识和技能原理探究、设备及设施运行工况解析五大要素。

（三）强化思维训练

工程科学素养不仅表现在外在的实践操作能力上，更表现在基于专业的思考和分析能力上，即工程思维能力。工程思维是指导工程活动的核心思维方式，直接影响工程能力的塑造，是服务工程师、现场工程师实践感悟与行为模式的内在源泉與联系纽带。它区别于科学、人文等思维方式，强调以工程知识为质料、以工程道德规范为骨架、以工程行动为催化剂、以工程哲学修养为核心要素的四种元素共同融合而成的思维方式。对于以培养服务工程师、现场工程师为目标的高等职业教育的工程专业，其工程思维具体包括基于专业的系统性思维和批判性思维，而这两种思维主要表现在专业分析能力和判断能力。

在技能训练和知识传授过程中，应通过原理解析与探究、设施设备的运行工况分析、设施设备各系统整体结构分析等进行专业思维训练。在教学内容执行过程中，应摒弃传统的知识传授方法，基于专业的思维训练来促进、带动知识传授和技能训练。同时，现代工程思维已不是传统的仅面向专业的思维，而是已涵盖人文、法律、环保、安全等领域，在进行思维训练时，应从众多的工程案例中选取具有代表性的工程案例结合工程实践从多角度进行分析、讨论。条件具备的专业，可以将学生组织到相关工程制造、工程服务或工程实验现场，根据现场实际情况，引导学生进行多方位、多维度、多要素的思考、讨论、分析。

无论是工程科学素养还是工程实践能力，都将专业的思维能力摆在首要位置。专业的思维能力训练是促进专业学习、提高人才培养水平的有效手段，因此，强化基于专业的工程思维训练能大幅提高学生的工程科学素养。

（四）侧重工程实践与知识转化能力培养

人才培养的当务之急是满足社会和国民经济发展的需求，而社会和国民经济需要的是大量具备能解决各种工程实践中出现的问题且具有较高工程科学素养的专门人才。同时随着制造业的不断升级，各种具备跨领域、跨行业的复合型人才成为需求的重点。经过对复合型人才的能力构成研究发现，建立在较高工程科学素养下的工程实践和知识转化能力是促使其成为复合型人才的关键所在。

完整而全面的工程实践与知识转化能力培养不可能通过课堂得到完美的解决，但通过这种能力的基础性培养可以使学生从根本上认识这种能力并明确这种能力对于他们将来发展的重要性。从工程应用的基本能力出发，工程数据及工程文献的检索及使用能力是支撑工程实践与知识转化能力的基础性条件。因此，在教学设计和实际教学活动中，应设计和开展相应的工程产品、设施、设备的改造或改进实验、试验研究来训练学生的知识转化能力以及工程实践能力。借助工程改造、改进实验、试验研究，促使学生对大量的工程数据进行分析、归纳、整理等，并以此加深学生对相关工程领域的认知深度，拓宽学生对相关工程领域的认知广度。

传统的工科专业课程忽视了工程文献数据的检索与分析、归纳、整理能力的训练，而这种能力恰恰是学生知识转化能力的支撑。所以，各专业在开展专业和课程建设时，应建设与之相对应的工程文献数据库，并在教学活动中设计相应的文献数据需求方案，训练学生的工程文献数据检索、分析、归纳、整理能力。

五、结束语

提高高职工科专业学生的培养质量是工程科学素养培养的根本目标，是有效应对社会发展的基本策略，是紧跟国家发展战略的基本遵循。本文从高职专科学生工程科学素养的基准、高职专科学生工程科学素养现状、高职专科院校人才培养理念三个维度的研究出发，综合工业社会发展需求、国家发展战略等最终提出了高职专科学生工程科学素养提升的措施与路径。随着科技和工业体系的发展与完善，今后需要继续对培养工程服务人才的高职工科教育进行深度研究，不断从教育理念、教学方法等方面对高职教育进行改革，以满足国家、社会对高职人才培养的需求。

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作者简介：张文智（1973—），男，汉族，湖南长沙人，本科，讲师，研究方向：电气控制、汽车运用与维修技术、教学实验设备开发。