工程教育非技术能力中“个人和团队”的多源多尺度表征

王秀彦， 张景波， 毛江一

(1.北京工业大学经济与管理学院， 北京 100124； 2.北京信息科技大学学生处， 北京 100192)

1 工程教育非技术能力的研究背景

1.1 工程教育中的非技术能力

高等教育对推动国家建设和发展具有重要作用，是一个国家发展水平和发展潜力的重要标志. 工程教育作为高等教育的重要组成部分，对培养工程技术人才、推动重大科技创新、促进经济转型升级和建设高等教育强国具有重要意义. 开展工程教育专业认证，是提高工程教育人才培养质量、推动工程教育改革和发展的重要途径，也是实现我国工程教育和工程师资格国际互认的重要途径. 工程教育专业认证以培养目标和毕业要求为导向，对工科专业毕业生是否达到行业认可的质量标准进行综合评价.

我国工程教育于2016年6月正式加入《华盛顿协议》(以下简称《协议》)，国际实质等效的工程教育专业认证标准要求工科专业毕业生具备技术和非技术两大类能力. 顾名思义，技术能力(technical skill或hard skill)与专业技术直接相关，非技术能力(professional skill 或soft skill)与专业技术关联较弱. 我国工程教育专业认证的通用标准要求工科专业毕业生具备12项能力，即12条毕业要求(能力达成要求). 其中，工程知识、问题分析、设计/开发解决方案、研究、使用现代工具属于技术能力，职业规范、个人和团队、沟通、终身学习属于非技术能力，工程与社会、环境与可持续发展、项目管理涉及技术能力和非技术能力的融合[1].

1.2 工程教育非技术能力评价的必要性

工程是科学、技术、经济、管理、社会、文化等多要素的有机集成、有效选择和反馈优化. 这些众多的要素，既有大量的技术要素，也有不少的非技术要素. 这就要求工程人员不仅要精通技术业务，拥有出色的技术能力，还要具备良好的人际沟通、团队合作、终身学习等非技术能力. 因此，技术能力和非技术能力都是工科专业毕业生培养目标和毕业要求的重要组成部分. 研究表明：非技术能力对工程技术人才长期职业发展所起的作用，与技术能力同等重要；在某些职业岗位，非技术能力的重要性甚至超过技术能力，起着关键作用[2].

修光利等[3]认为，工程教育认证中技术能力指标对应的教学环节支撑有力，非技术能力的教学环节显得更为分散，缺乏系统性，很难全面支撑能力的达成. 当前大多非技术能力的培养环节集中于教学计划之外的课外活动，不能保障非技术能力的全程培养，也不能满足工程教育认证中“全覆盖、集体合格”的要求. 我国加入WTO后所面对的全球性人才竞争日益激烈，加强工程素质与科学素质的培养必要性凸显[4].

要解决上述问题，需要对培养环节的功能、属性进行归类和协同配置，以实现评价周期内非技术能力培养的全程、有序组织和实践.

高校作为工程教育人才培养最重要的载体，正在积极探索宏观培养体系、微观培养环节要素的建设和改进方法. 非技术能力达成度的评价涉及多个培养环节，已有研究多聚焦于对非技术能力重要性的宏观论述，以及教学环节对非技术能力的支撑作用，但用于定量评价非技术能力的标准和方法相对缺乏. 能力指标分解的关键前提是科学与有效的能力表征、达成度分析方法和反馈评价机制. 在长期积累过程中，各专业培养单位对学生技术能力达成度的评价方法相对成熟. 但是，从文献调研情况来看，工程教育专业认证标准中，对于非技术能力的多源多尺度表征、评价方法和反馈机制的研究，以及创新培养模式的探索还并不多见[5]. 因此，本文试图对工程教育非技术能力中的“个人和团队”进行表征，并构建评价标准指标体系，为非技术能力培养方案客观诊断提供前期研究基础.

2 工程教育非技术能力中“个人和团队”指标提取

“个人和团队”是工程教育认证非技术能力指标之一. 目前，认证中对该指标的要求大多为广义层面上的描述性内容，具体表征较为薄弱. 因此，本文将从政策文件、文献资料和专家评价3个方面对工程教育中“个人和团队”的认证标准进行提取和表征，以明确工程教育认证中“个人和团队”的具体要求，构建工程教育认证中“个人和团队”的评价指标体系.

2.1 基于政策视角的工程教育非技术能力中“个人和团队”指标提取

《协议》是工程教育认证通用标准的基本指导性文件，12项毕业能力要求由8项知识层面要素和7项问题解决层面要素共同支撑. 《协议》中对“个人和团队”的解释如表1所示. 在问题解决层面要素(见表2)中，“冲突要求的范围”和“利益相关者参与的程度和需求”2个要素，从多学科性团队、协同或领导开展工作的角度，对“个人和团队”能力要求进行了支撑和说明[6].

表1 《协议》知识层面要素——个人和团队[6]Table 1 Knowledge profile of Washington Accord—individual and teamwork[6]

表2 《协议》问题解决层面要素[6]Table 2 Elements of problem solving in Washington Accord[6]

美国工程与技术认证委员会(Accreditation Board for Engineering and Technology,ABET)于2001年全面实施工程教育认证的新标准(EC2000). 与旧标准相同的是，新标准仍由通用标准和专业标准2个部分组成. EC2000通用标准中的“学生学习结果”要求申请认证的工程专业必须证实其毕业生具备包括“在多学科综合小组中开展工作的能力”在内的11种能力，如表3所示.

表3 EC2000通用标准之“学生学习结果” [7]Table 3 “Student learning outcomes” in EC2000[7]

欧洲以EUR-ACE®框架标准和准则进行工程教育认证，其中学士学位和硕士学位的学习成果均涉及包括“沟通与团队合作(communication and team-working)”在内的8个方面要求[8]. 学士学位毕业生应具有“在国家和国际环境下，作为个人和团队成员有效发挥作用的能力，以及与工程师和非工程师有效合作的能力”. 硕士学位毕业生应具有的“沟通与团队合作能力”被描述为“作为团队的成员或领导者，能够在国家和国际环境中有效地发挥作用，团队可能由不同的学科和级别组成，并且可以使用虚拟沟通工具”.

我国工程教育认证通用标准对工程专业人才培养提出了12项毕业要求，“个人和团队”是其中一项. 在《工程教育认证通用标准解读及使用指南(2020版，试行)》(以下简称《解读及使用指南》)中，“个人和团队”的解释为“能够在多学科背景下的团队中承担个体、团队成员以及负责人的角色”，本标准要求学生能够在多学科背景下的团队中，承担不同的角色. 《解读及使用指南》建议从3个角度理解指标内涵：1)能与其他学科的成员有效沟通，合作共事；2)能够在团队中独立开展或合作开展工作；3)能够组织、协调和指挥团队开展工作.

综上所述，通过对《协议》、ABET的EC2000通用标准、欧洲工程教育认证标准及我国工程教育认证标准中“个人和团队”的相关内容进行梳理，各种工程教育认证标准中对“个人和团队”的表征主要涉及在团队中开展工作和在团队工作中承担不同角色2个部分. 基于此，可以构建“个人和团队”非技术能力的2个二级指标，即“团队中的个人”和“个人组成的团队”. 团队中的工作角色，分为团队中的个体、成员和负责人3个层面. 对于团队的构成和性质，认证标准侧重于强调团队成员的多学科背景. 具体的内容分析如表4所示.

表4 “个人和团队”二级指标及内涵分析Table 4 Second-level indicators and connotation analysis “individual and teamwork”

2.2 基于文献视角的工程教育非技术能力中“个人和团队”指标提取

目前国内外工程教育相关文献主要集中在工程教育整体展开，对于工程教育具体指标的研究相对较少. 尤其在国内，尚未找到针对工程教育中“个人和团队”表征的具体内容. 在基于政策文件提取表征的二级指标框架下，利用文献分析法对“个人和团队”的能力要求信息进行筛选和整理，进一步补充“个人和团队”的表征内容.

国外的研究中，Yoke等[9]对培养商科专业学生非技术能力进行研究，对各培养环节进行分类，将非技术能力要素进行分解，提出了各要素的定量与半定量相结合的评价方法. 采用对教师和毕业生进行面试观察，以及文档分析、问卷调查等形式采集数据，得到了各能力要素的水平排位，如分析案例中学生群体的团队精神排位最高，外语交流排位较低. 分析学生非技术能力培养的支撑环节，指出除教学计划外，非教学计划的其他渠道(如环境氛围、宿舍文化等)也非常重要. Robert 等[10-11]研究了如何对计算机科学与工程专业学生的团队合作精神进行教学培养和科学评价等，研究过程中，采用基于Yahoo/Google Groups的评价工具和方法，分析了现有学生团队合作精神培养过程中存在的误区，以及教师个人经历对培养学生团队合作精神的影响. Perusich等[12]对团队精神培养的组织形式进行探讨，重点区分了团队(team)与组(group)对团队精神的要求差异，并给出了团队精神的特征和评价样例.

国内的研究中，王耀东等[13]认为卓越工程师的非技术能力由系统思考能力、伦理判断能力、沟通能力和组织领导能力组成. 在很多工程项目中，最难解决的往往不是技术难题，而是如何协调项目中不同目标诉求而带来的利益冲突. 卓越工程师必须掌握一系列非技术能力并能够实践运用. 王孙禺等[14]指出符合工程教育专业认证要求的培养方案应该具有如下特点，首先是要有注重审查学生专业知识和技能学习的教学目标，其次是能够促进课程融合，还要善于引导学生在跨领域或跨组织团队中与他人相处合作. 陶勇芳等[15]提出了现代工程师应具备的能力与素质可以归纳成6个方面，能胜任跨学科的合作是其中一个方面. 知识经济时代的社会中，团队成员需要兼容与合作，在共同的价值目标和行为约束下，相互配合、协调一致，团队目标才能最终实现. 工程项目亦是如此，项目成员需要通力合作，在合作交流中体现个人价值、提升个人价值. 团队精神应该体现在责任心、主动性、乐于奉献和互相宽容方面.

综上所述，团队是由成员组成的，一个稳定的团队需要有共同的愿景和团队文化，需要团队成员相互协同. 这就要求团队成员能够建立与团队相同的价值观，理解并遵守团队的准则、制度、目标、道德风尚和价值观等，能够参与创新团队文化，同时能够在团队间合理有效地调配资源，能够与具有不同学科背景的团队成员进行目标一致的沟通配合.

2.3 基于专家访谈的工程教育非技术能力中“个人和团队”指标提取

在对政策、文献中“个人和团队”内容梳理的基础上，通过邀请工程教育认证专家组成员，以及高校参与工程教育认证工作的各职能部处人员、工程教育专业任课教师和辅导员等专家进行访谈，对工程教育中“个人和团队”指标做了进一步梳理. 相关专家对学生适应多学科背景下团队的能力表征指标进行了确认，同时指出团队中个体、成员和负责人的不同角色要求毕业学生具有执行能力、协作能力、领导能力、担当意识和大局意识，这些指标的表征将体现团队中个人有效发挥作用的能力要求.

基于政策、文献和专家视角进行工程教育非技术能力中“个人和团队”指标提取，整理形成三级指标体系，其中2项二级指标，8项三级指标，如表5所示.

表5 工程教育中“个人和团队”的三级指标体系Table 5 Third-level indicators of “individual and teamwork” in engineering education

3 工程教育非技术能力中“个人和团队”的多源多尺度表征

3.1 “个人和团队”指标体系表征

在对工程教育认证“个人和团队”非技术能力指标提取过程中，基于政策和文献相关内容梳理，综合专家访谈意见，进一步整理形成“个人和团队”三级指标体系的具体表征，如表6所示.

表6 工程教育中“个人和团队”的三级指标体系表征Table 6 Characterization of the third-level indicators of “individual and teamwork” in engineering education

3.2 “个人和团队”指标权重分配

运用层次分析法(analytic hierarchy process，AHP)计算工程教育中“个人和团队”三级指标的权重，以增强“个人和团队”指标表征的准确性和客观性.

3.2.1 建立层次分析结构

如表5、6所示，建立了工程教育中“个人和团队”的三级指标体系. 根据形成的“个人和团队”三级指标体系，采用9级量表形式设计调查问卷. 邀请了工程教育认证专家组成员，高校参与工程教育认证工作的职能处室人员、学院主管领导、专业任课教师和辅导员，以及毕业校友等，共计86位专家学者对“个人和团队”指标进行重要性打分评价. 调查问卷打分后，运用层次分析法对打分数据进行分析.

层次分析法由美国著名运筹学家Satty等提出，将定性与定量研究相结合来解决多目标复杂问题[16]. 层次分析法首先将多目标复杂问题按照主次或支配关系分组，形成有序的递阶层次结构，以此为基础利用数学方法确定每一层中所有元素的相对重要性，根据排序结果来确定最终权重. 层次分析法的步骤包括建立递阶层级结构、构造两两判断矩阵、由判断矩阵计算被比较元素的相对权重和进行一致性检验.

3.2.2 构造成对比较判断矩阵

两两比较“个人和团队”评价指标体系中每一层级评价指标对上一层级对应指标的影响程度，进而构建判断矩阵. 对于大多数决策判断来说，为了更准确地予以赋值,以更好地评价相应评价指标的重要性程度,两两比较的结果不能简单地分为“强”或“弱”,而是要进行更为精细的划分，采用如表7中的1～9标度取值方法. 若判断矩阵满足aij>0,aij=1/aji,且矩阵对角线均为1，由aij可组成一个两两判断矩阵P=(aij)n×n.通过把每位专家对各级指标的打分进行两两比较，从而构造出86组判断矩阵.以专家1和专家2打分构造的判断矩阵为例，如表8～13所示.

表7 两两比较矩阵中aij的取值及含义Table 7 Values and meanings of the pairwise comparison matrix aij

表8 专家1对二级指标权重的原始评分数据判断矩阵Table 8 Original scoring data judgment matrix for the weight of secondary index by expert 1

表9 专家1对“团队中的个人”中三级指标权重的原始评分数据判断矩阵Table 9 Original scoring data judgment matrix for the weight of three-level indicators in “individuals in the team” by expert 1

表10 专家1对“个人组成的团队”中三级指标权重的原始评分数据判断矩阵Table 10 Original scoring data judgment matrix for the weight of three-level indicators in “team composed of individuals” by expert 1

表11 专家2对二级指标权重的原始评分数据判断矩阵Table 11 Original scoring data judgment matrix for the weight of secondary index by expert 2

表12 专家2对“团队中的个人”中三级指标权重的原始评分数据判断矩阵Table 12 Original scoring data judgment matrix for the weight of three-level indicators in “individuals in the team” by expert 2

表13 专家2对“个人组成的团队”中三级指标权重的原始评分数据判断矩阵Table 13 Original scoring data judgment matrix for the weight of three-level indicators in “team composed of individuals” by expert 2

3.2.3 一致性检验

对各组矩阵进行一致性检验，计算其随机一致性比率CR，检验公式为

(1)

式中：RI为平均随机一致性指标，与矩阵阶数n有关，按表14所列值计算；CI为一致性指标，其计算公式为

表14 1～6 RI的取值Table 14 1-6 RI values

(2)

式中：λmax为判断矩阵的最大特征值，其计算公式为

(3)

式中：Wi为打分矩阵P正规化处理后的向量W的对应元素；Pi·W为打分矩阵P的向量Pi与向量W的乘积.

对计算出的CR值进行判断：当CR<0.1时, 表明判断矩阵通过一致性检验；当CI≥0.1时，应该对当前矩阵进行适当修改再次进行矩阵的一致性检验直至一致性检验通过.

经计算，86位专家的打分判断矩阵和集结后的判断矩阵CR值均小于0.10，表明所得的判断矩阵都具有良好的一致性. 专家1和专家2打分判断矩阵的一致性检验结果如表15、16所示.

表15 专家1的一致性检验结果Table 15 Results of consistency test of expert 1

表16 专家2的一致性检验结果Table 16 Results of consistency test of expert 2

3.2.4 权重计算

利用yaahp软件，导入判断矩阵数据，集结86位专家判断矩阵，进行数据分析，从而计算出指标体系中各级指标的权重，如表17所示.

表17 工程教育中“个人和团队”三级指标权重Table 17 Weighting of the third-level indicators of “individual and teamwork” in engineering education

4 结论

非技术能力也是工科专业学生培养目标和毕业要求的重要组成部分，对工程技术人才长期职业发展起到至关重要的作用. 非技术能力的科学表征是工程教育专业认证达成度分析的客观基础. 构建工程教育非技术能力评价指标体系，以及指标体系下非技术能力与培养环节要素间的映射关系模型，有助于利用客观、准确、可操作性强的评价结果诊断培养方案，进行非技术能力培养方案宏观组织模式和微观实践环节的持续改进，从而提升工程教育非技术能力的群体培养质量.

1) 工程教育专业认证中，对于非技术能力“个人和团队”的培养，要求学生能够在多学科背景下的团队中承担不同的角色，即考核学生能否与多学科背景的他人组成团队，并在团队中发挥个人、成员和领导者的应有作用. 学生要懂得如何构建共同愿景、融入团队文化，做好团队协同，具备大局意识和担当意识，以及执行、协作和领导能力.

2) 依据本文指标体系构建及权重分配，融入多学科背景的团队是前提，承担不同角色并发挥相应作用是根本. 具备发挥团队精神、互补互助以达到团队最大工作效率的能力，有利于更好地融入团队. 共同的愿望、理想或目标，能够最大限度地统一团队意志、规范团队行为、凝聚团队力量. 学生需要具备从全局角度、用长远眼光观察形势及分析问题的意识和能力，工作中主动承担责任，与团队成员协作配合，在有效的时间内高质量完成工作任务.