智能时代高校本科层次工科人才胜任力模型构建与现状调查分析*

柴光文，余 淼

(1.武汉理工大学 土木工程与建筑学院，武汉 430070；2.武汉理工大学 法学与人文社会学院，武汉 430070)

2016年3月，人工智能机器人阿尔法围棋(Alpha Go)战胜世界围棋冠军，大数据下的“深度学习”震惊世界，由此掀起了以互联网产业化、工业智能化与一体化为代表的第四次工业革命(简称“新工业革命”)，开启了智能时代[1]。为在新一轮国际竞争中取得主动权，包括中国在内的30多个国家和地区将人工智能上升为国家发展战略并相继制定了发展规划和政策，掀起了人工智能发展的新浪潮。2020年在经济结构转型叠加疫情的影响下，中共中央发文将数据作为一种新型生产要素，并正成为推动经济高质量发展的新动能[2]，数字化转型变成企业的必修课。人才是数字化转型的核心驱动力。胜任力是能在特定工作中创造卓越绩效且能以一定方式测量的包含知识、技能、特性、动机、自我概念等个人条件和行为特征[3]。随着人工智能的发展、数字化转型的推进，对人才数字化、信息化素养等胜任力提出了新要求[4]。工程技术人才是建设创新型国家和世界科技强国的重要力量，是数字化转型的核心支撑。人工智能技术对工程人才胜任力结构提出的新要求使得高校工科人才培养面临新挑战。智能时代本科层次工科人才仍是高校工科人才培养的主力军，揭示其胜任力的结构特征，探索其发展规律，是当前高校的核心任务。

一、智能时代高校本科层次工科人才胜任力的应然要求

随着人工智能的广泛应用，大量重复、程序性的简单工作被机器人所取代，与人工智能相关的岗位成倍增长；同时智能机器的应用改变了原有的工作方式，使人机协作工作方式成为时代发展的新常态[5]。就业市场的上述变化颠覆了传统职业的发展路径，改变了职业胜任力结构。近年来工程人才招聘要求、工程教育认证标准、高校人才培养方案等都体现了工科人才胜任力结构的变化特点。

(一)基于就业市场招聘信息的分析

用人单位发布的招聘信息一定程度上反映了智能时代就业市场对高校工科人才胜任力结构的应然要求。下面通过2020年中国制造业500强榜单中前15强企业①官方网站公布的工程人才招聘信息，从每一企业中挑选一个岗位，主要有软件开发、电气开发、检测工程师、工业工程、汽车设计、产品研发等，获得该企业此工作岗位2020年的校园招聘信息，从中摘出企业对此岗位的任职要求。根据这15强企业工程人才岗位的任职要求，总结概括出20个胜任力要素。根据出现的频数绘制成“雷达图”来反映当前工科人才胜任力结构特点，如图1所示。

图1 基于招聘信息统计的工程人才胜任力要素

从图1可以看出，频数为10及以上的有4个要素：专业知识(13)、软件应用(11)、团结协作(10)、沟通能力(10)。在分析招聘文本时发现，所选企业招聘的首要条件均为就读专业与应聘岗位相匹配，说明即使大数据时代，扎实的专业知识依旧是工科毕业生的就业之本。频数为5及以上的4个胜任力要素是工程实践(9)、外语能力(8)、学习能力(7)、爱岗敬业(5)。说明即使是面向应届毕业生的校园招聘中，企业仍看重工科学生的实践经历，大多数企业在招聘要求中写明“有相关工程经验的优先考虑”或者“在校期间社会实践经验丰富者优先”，少数企业甚至将工程经验作为硬性条件列在招聘岗位要求中。还有6个胜任力要素频数均为4，分别是个人品行、身体健康、吃苦耐劳、工作执行能力、责任意识、文字表达。其中身体状况和吃苦耐劳品质也是企业在工程类岗位招聘中特别看重的。

(二)基于高校本科层次工科人才培养标准的分析

为适应人工智能技术变革，进一步提高工程人才的培养质量，世界各国制定了一系列工程教育认证标准，各高校据此修订了各专业工程人才培养方案。这些标准和方案在保障工程教育质量的同时，也体现了对高校工科人才胜任力的应然要求。

1.基于工程教育本科层次认证标准的文本分析

人工智能已连续多年被写入我国政府工作报告。为加快适应人工智能发展的工科人才培养，保障工程人才培养质量，各国成立了工程认证协会，如美国的工程技术认证委员会、英国的工程理事会和我国工程教育认证协会等，上述机构均明确规定了各国工程毕业生必须具备的基本要求。此外，各国也形成了工程师能力互认体系。在国际本科工程学位互认协议中，被各国广泛认可并统一使用的是《华盛顿协议》，我国于2016年成为其正式成员国。《华盛顿协议》对工程毕业生的知识、能力、态度等提出了12个方面的基本要求，成为国际工程人才的通用标准[6]。2015年我国正式成立中国工程教育专业认证协会(CEEAA)，主要负责工程教育认证工作。各国工程教育认证协会提出的本科工程毕业生能力标准体现了当前工科人才胜任力的应然要求，具体见表1。

从表1可以看出，各国本科层次工程人才通用能力标准均以《华盛顿协议》中12项国际通用标准为核心，美国工程技术认证委员会在此基础上增加了科学和数学知识、全球化视野、制定并实现目标的能力等方面，英国工程理事会则更加注重工程人才的技术和实践能力、工程价值观、个人意识及职业承诺。我国工程教育专业认证协会只在一些表述上略有不同，例如将“工程师与社会”改为“工程责任”，更加强调工程的主体性。

表1 各国工程教育本科毕业生通用能力标准

2.基于高校本科层次工科人才培养方案的分析

德国柏林大学创始人洪堡曾说过：“只要大学达到了自己的最终目标，它也就实现了而且是在更高的层次上实现了国家的目标”[7]。适应人工智能发展，各高校积极履行服务国家发展战略的责任，为社会培养合格人才。人才培养方案是高校人才培养的重要指南，其中“毕业生要求”部分是学校在深入了解学科知识体系及社会人才需求的基础上遵循人才培养规律而提出的，是对本学科学生应该获得的知识、能力、素质等胜任力结构的基本要求。新一代人工智能兴起后，国家启动“双一流”建设、第四轮学科评估和“新工科建设”，各高校对人才培养方案进行了系统修订。修订后的人才培养方案一定程度上反映了智能时代工程人才胜任力结构特征。为工作便利，以第四轮学科评估中具有代表性的“材料科学与工程”为例来分析高校本科层次工科人才胜任力结构要求。

根据中国学位与研究生教育信息网发布的信息，在第四轮学科评估中，参与“材料科学与工程”一级学科评估共有172所高校，评估结果分为9个等级。为保证调查结果的有效性和普遍性，从9个等级中各选择1所高校作为调查对象。通过查阅高校的官方网站，搜集到9所高校②“材料科学与工程”学科最新版的本科人才培养方案文本，节选其中对毕业生要求部分。通过分析发现：哈尔滨工业大学、华南理工大学、天津理工大学、浙江理工大学等4所院校“材料科学与工程”学科对本科毕业生要求相同，均根据《华盛顿协议》中工程毕业生12项要素的能力标准来制定人才培养方案；其余5所院校表述虽各有不同，但对毕业生的要求却大同小异，除12项标准之外，大多还包括人文社会科学素养、跨文化沟通和交流、创新能力等。其中清华大学提到要“了解专业发展前沿”，长春理工大学提到要“熟悉国家政策、国内外法律法规”。

二、智能时代高校本科层次工科人才胜任力结构模型的构建

胜任力结构模型是为了使任职者在某个特定的环境中完成某项工作或达成某一绩效目标所应具备的若干知识、能力、素质要素的组合。

(一)要素分析

结合近年来人工智能兴起后，招聘市场、工程教育认证标准、高校人才培养方案对工程人才胜任力要求，参照我国2013年颁布的《卓越工程师教育培养计划通用标准》关于知识、能力、素质要求的分类，将智能时代高校本科层次工科人才胜任力概括为知识、能力、素质等3个维度；参照通用和专用胜任力的分类方法，将知识维度分为工程知识、市场知识和环境知识3个指标，将能力维度分为个人通用能力和工程专业能力2个指标，将素质维度分为个人基本品质和工程职业素养2个指标，在7个指标下又分别包含不同的特征要素，共计21个，具体见表2。

表2 智能时代高校本科层次工科人才胜任力维度、指标及要素

(二)模型构建

进一步分析发现：表2中知识、能力、素质3个维度互相关联，互为支撑。借鉴国内外学者运用图形构建胜任力模型的方法，这里借用三角形顶点原理来分析三者的关系，即三者分别像支撑三角形的三个顶点。

支撑点一的“知识”维度包含的3个指标中，工程知识是工程人才必须掌握的最基本知识，是检验工程人才是否具备完整的本专业知识体系的重要标准；市场知识主要是为了检测工程人才对本专业市场及工程项目中涉及法律规章的了解程度；环境知识主要是体现绿色可持续发展理念。

支撑点二的“能力”维度包含的2个指标中，个人通用能力主要是工科毕业生走向工作岗位后应该具备的基本工作能力，也是在其职业生涯中自我发展的重要胜任力；分为个人能力和团队能力；其中外语能力包括全球化视野和跨文化交流能力，是国际化能力的表现。工程专业能力是工程人才职业胜任力的核心要素；其中现代技术应用和工程设备使用主要是指适应人工智能发展的本专业最新的软件技术和硬件设备的掌握能力。

支撑点三的“素质”维度包含的2个指标中，个人基本品质包括的3个要素中，人文素养是包括人文科学的研究能力、知识水平和人文科学体现出来的以人为对象、以人为中心的精神、人的内在品质，是知识和技能的内化；工程职业素养是指工程人才不仅需要有良好的职业道德和敬业精神，还要遵守工程职业伦理。

基于上述分析构建智能时代高校本科层次工科人才胜任力“三角模型”，具体见图2。

图2 智能时代高校本科层次工科人才胜任力三角模型

三、基于三角模型的高校本科层次工科人才胜任力现状调查与分析

(一)调查工具设计与检验

根据上述三角模型中21个胜任力要素，笔者设计了高校本科层次工科生胜任力自评的Likert量表调查问卷，知识维度有5个要素(1～5题)，能力维度有10个要素(6～15题)，素质维度有6个要素(16～21题)。主要通过线上和线下相结合的调查方式，受地域限制，线下发放问卷时主要集中在武汉地区的高校。共发放问卷300份，回收问卷236份，其中有效问卷215份，有效问卷回收率为91.1%。

为尽量保证问卷样本的全面性和客观性，调查时重点选择了大学本科三、四年级工科学生，其中大四学生占比51.17%；样本专业主要涉及机械工程、材料与化工、车辆工程、土木工程、工业工程、计算机、建筑学、自动化、机电工程、通信工程、矿业工程、安全科学与工程、电气工程、能源动力14个专业。性别上，男性有158人，占比73.49%；女性有57人，占比26.51%。

通过SPSSAU统计软件对问卷进行Cronbach信度分析，具体分析结果为：信度系数值Cronbach α系数为0.930，大于0.9，这说明研究数据信度质量高。“校正项总计相关性(CITC)”这一项的值均大于0.4，说明分析项之间具有良好的相关关系，同时也能说明信度水平良好。“项已删除的α系数”这一项的值全都低于α系数，说明分析项被删除后信度系数不会有明显的上升，所以应该保留所有题项。综合这几项数据说明该问卷的信度质量较高，可以进行进一步的分析。

(二)调查结果分析

1.知识维度的现实特点

知识维度各个要素的等级得分见表3。

表3 工程专业学生知识维度自评得分统计

从表3中可以看出：专业知识平均得分在知识维度中是最高的，其次是基础知识；其中选择“比较符合”的，基础知识占65.58%，专业知识占55.81%。市场知识平均得分在知识维度中最低。其中法律法规选择“完全符合”的仅占9.3%，而选择“不确定”的学生高达34.42%，工程规范的平均分仅有3.28，19.53%的学生选择“比较不符合”。环境知识方面选择“不确定”的占25.12%。

2.能力维度的现实特点

个人通用能力各个要素的具体等级得分见表4。

表4 工程专业学生个人通用能力自评得分统计

从表4中可以看出：团队协作、沟通表达、终身学习等要素平均得分均在4.0以上；在个人通用能力中，沟通表达平均得分最高，外语能力平均分最低，44.65%的学生认为外语水平还不足以与外国人流利地交流。批判创新上，只有17.21%的学生认为自己完全具有批判创新能力；59.53%的学生虽有批判创新的意识，但在如何创新上有所欠缺。

工程专业能力各个要素的具体得分见表5。

从表5可以看出：工程专业能力平均得分均低于3.5，项目开发与管理上平均分在工程专业能力中最低。工程实践上，仅有9.77%的学生认为自己有较为丰富的企业工程实践经验，50.7%的学生只参加过学校的工程项目或者短暂的企业实习，近30%的学生没有参与过工程实践。现代技术应用上，能够熟练使用的只有13.02%，30%的学生几乎不会使用。解决工程问题上，只有7.91%的学生认为自己完全有能力解决复杂的工程问题，38.6%的学生选择了“不确定”。工程设备使用上，50.70%的学生认为自己能够使用本专业所需的仪器设备，在这一方面表现较好，但是仍然有近20%的学生无法使用工程设备。

表5 工程专业学生工程专业能力自评得分统计

3.素质维度的现实特点

素质维度各个要素的具体得分见表6。

从表6中可以看出：素质维度各要素中除了人文素养平均得分低于4.0以外，其余各要素平均得分都在4.2以上。选择“比较符合”和“完全符合”的，身心健康占93.56%，工程伦理和职业道德占92.09%，社会责任感占91.17%；道德素养只占88.37%，人文素养只占80.47%。

表6 工程专业学生素质维度自评得分统计

四、主要结论及建议

第一，总体上，从3个维度的平均得分来看，素质维度综合得分最高，知识维度居中，能力维度中工程专业能力得分最低。选择“完全符合”的，素质维度中道德素养占49.77%，身心健康占53.56%，职业道德占53.02%，社会责任感占46.05%；而工程专业能力中工程实践仅占9.77%，现代技术应用占13.02%，解决工程问题和项目开发与管理占7.91%，工程设备使用占8.37%。这说明智能时代工科人才的整体素质较高，但工程能力明显不足，还有很大的提升空间。

工科人才培养实践性强，实习实践在人才培养过程中是必不可少的环节。许多高校提出了产教融合、校企合作、现代学徒制等实践教学方式，但是在具体实施过程中有些实践项目学生参与度不高，教学效果不佳。因此，今后高校仍需注重实践环节，多举措保证实践教学效果。与此同时，人工智能的应用正在推动工程领域各项技术的飞速发展，例如建筑工程中BIM的应用、工程设计中的3D打印技术、汽车中的无人驾驶技术以及各类智能家居的兴起等等，工程人才需要提高现代技术应用能力。尤其在终身教育时代，知识和技术更新速度不断加快，工程人才需要始终保持积极好学的状态，“活到老，学到老”。

第二，同一维度的不同要素之间存在不平衡。智能时代高校应重视工程人才市场知识和环境知识，加强人机协作能力、外语能力、批判创新能力、人文素养、身心健康素质、工程伦理的培养，注重在实际工程项目中提升工科本科生工程专业能力。

(1)知识维度

专业知识平均得分4.06，在知识维度中最高，这表明大多数学生能够掌握本专业所需要的理论知识，认为自己可以满足本专业理论课程学习的要求；这反映出高校在工程人才培养过程中对专业理论知识的重视。但市场知识中，法律法规平均得分3.32，工程规范平均得分仅3.28，在知识维度中最低，这反映出还有一部分学生不太熟悉国家及地方相关的工程法律法规和工程规范。代表环境知识的可持续发展平均得分3.62，仍有很大进步空间。

人工智能技术使人类生产和生活方式发生深刻变革，随之而来的资源危机和环境危机也日益严峻，可持续发展战略地位凸显。当前市场对工程人才的胜任力需求更加全面。例如某公司招聘土木工程师任职要求的第2条就是“熟悉建设项目的各阶段开发流程，熟悉建设工程项目各阶段管理，熟悉建筑工程学术规范、标准及管理条例”。而学生胜任力自评结果表明工程专业学生法律法规知识无法满足企业和市场的需求，相关课程不足并且应用的机会少，这从侧面反映出高校工程人才培养的不足。

(2)能力维度

总的来看，目前工程专业学生的个人通用能力认可度较高，团队协作、沟通表达、终身学习等要素平均得分均在4.0以上，最低的外语能力平均得分3.41。而工程专业能力水平不及个人通用能力，平均得分均低于3.5，最低的项目开发与管理平均得分3.12，不论是技术应用、设备使用还是解决工程问题、项目管理等都需要在实际工程项目中积累和提升。

个人通用能力中，团队协作与沟通表达能力基本上能够符合高校培养要求和社会需求，但人工智能的发展使大量体力和一些简单的脑力工作被机器所取代，人工智能时代不仅要注重团队协作，更要加强人机协作能力；同时工程人才只有不断反思、不断批判创新，才能在人机协作模式中处于主导地位。外语能力是走向世界的主要工具。在各国企业纷纷开展技术合作，不断拓展海外工程业务的智能时代，工程人才的外语能力尤为重要。然而，调查中发现，当前工程人才的外语能力尚不能满足国际化的需求。

(3)素质维度

素质维度平均得分除人文素养为3.89外，其余各要素平均得分都在4.2以上。总体来看，素质维度在三个维度中得分是最高的。但比较各要素，人文素养平均得分在素质维度中最低；其次是工程伦理，平均得分4.27。人文素养选择“完全符合”的只有19.07%，这表明大多数同学认为自身的人文素养还不够；工程伦理选择“完全符合”的只有39.53%。在人工智能技术飞速发展的今天，工程伦理是工程人才培养中很重要的一部分。在美国大学中，工程伦理是一门非常普及的课程，而且工程师执照考试中也包含许多工程伦理的内容。身心健康中仍有7.44%的选择“不确定”、“比较不符合”或“完全不符合”。工程实践活动相对来说条件比较艰苦，需要有良好的身体素质和心理素质，还要有一定的环境适应能力和抗压能力。企业在招聘中会单列身心健康素质要求，可以看出其重要性。因此高校在人才培养过程中不能忽视学生的身心健康。

上述结论是学生胜任力的自我评价，在评价时可能会加上自己的期望值，从而影响结果的准确性，但整体上基本能够反映工程专业学生胜任力现状。随着人工智能技术的发展，越来越多的工作被机器替代，工程人才面临智能职业生涯的挑战，只有不断提高自己的软实力，提高自身的职业胜任力，才能保持持续就业的活力。

注释：

① 中国石油化工集团有限公司、华为投资控股有限公司、上海汽车集团股份有限公司、中国第一汽车集团有限公司、正威国际集团有限公司、中国五矿集团有限公司、东风汽车集团有限公司、恒力集团有限公司、中国宝武钢铁集团有限公司、北京汽车集团有限公司、中国兵器工业集团有限公司、中国航空工业集团有限公司、中国化工集团有限公司、中国建材集团有限公司、联想控股股份有限公司。

② 清华大学、华中科技大学、哈尔滨工业大学、东南大学、华南理工大学、暨南大学、长春理工大学、天津理工大学、浙江理工大学。