新時代大學生應具備技術領域五大素養

作者：南京師範大學教育科學學院院長、教授　顧建軍

當下人們關注的中美貿易戰、南海戰略對峙、空間隱形較量等，使我們深刻地體會到“技術是國之重器”的時代意蘊，領悟到技術是體現國家綜合實力、反映民族創新能力、推動經濟高水平發展和保障國家安全的“秘密武器”。

歷史上，儘管世界版圖的不斷轉換有著多方面的推動因素，但技術所起的支點作用是毫無疑義的。航海技術的進步成就了葡萄牙和西班牙的崛起及荷蘭的稱霸世界;以蒸汽機動力為核心的第一次工業革命為英國成為“日不落帝國”奠定了基礎，而電氣化技術和“原子彈”等的成功造就了美國的霸主地位和“二戰”以後的美蘇冷戰的世界格局。進入21世紀以來，以人工智能、量子信息、移動通信、物聯網、區塊鏈為代表的新一代信息技術，和當代的新材料、新能源、智能製造、生物技術、航空技術等一起，形成了強大的改變世界的力量，正在重塑世界創新版圖，重構全球經濟格局，重建國際社會文化。在這樣一個令人激動、充滿挑戰的時代，我們的學生應該具備技術領域的五大素養，成為有理念、會設計、能動手、善創造的，能夠具有數字化學習能力、創造美好生活和擔負民族復興大任的一代新人。

技術意識

技術意識是對形形色色技術現象及技術問題的感知與體悟。意識是人腦對客觀存在的能動反映。技術既是人類發展的歷史存在，是人類文明的重要組成部分，又是客觀的社會存在，是當代社會無時不在、無處不在、無所不在的客觀存在。從烹調食品到日常出行，從住所裝修到通信交往，以至當下的機器人助手和移動學習，“沒有技術和知識，你將無依無靠”(威廉·福克納，1985)。這生動表述了當代人對技術的依賴。鑑於此，當代學生應當建立起適應以技術為主導的社會的意識。包括對技術現象的存在感、技術發展的歷史感、技術使用的道德感、技術評價的價值感、技術問題的敏銳性，對技術的目的性、實踐性、規範性、雙面性、綜合性、專利性等方面的基本認知，對常用技術及其產品的性能、結構、材料、工藝、安全可靠性、生命週期等能夠做出嚴謹的評價、科學的選擇、適當的應用和明智的決策，以及基於一定技術知識與技能基礎上的親近情感、理性態度和倫理精神等。學校教育應當幫助學生形成和保持對技術現象、技術問題的敏感性與探究慾望;幫助學生感悟技術與人類、技術與社會、技術與自然、技術與文化的關係，理解技術與人類文明的有機聯繫，形成對人工世界的基本理解和人技關係、技道關係的基本觀念;幫助學生以良好心態參與技術活動，以民主的方式參與有關技術決策討論，以科學的方法對技術現象客觀準確地反映，對技術價值與事實做出理性判斷，以規範、負責和具道德的方式使用技術，形成使用技術的科學態度和良好習慣，以增強對現代社會的技術適應性。

工程思維

在當代，人工世界的建設離不開工程，而工程又離不開技術，現代技術的深度開發與深入運用往往是以工程的方式進行的，因此，工程思維成為技術領域學生的重要素養之一。工程思維是以系統分析和比較權衡為核心的一種籌劃性思維。系統思維是工程思維的核心，是一種全面、整體地認識問題、解決問題的思維方法，強調把分析思維和綜合思維結合起來，注重在考慮整體的前提下具體研究解決局部的問題;在解決技術問題時，需要考慮所有變量並將技術特徵與社會特徵等聯繫起來。工程思維還包含籌劃思維、權衡思維、優選思維、模型思維、標杆思維、反求思維等，這些在我們的日常生活和社會管理中都有廣泛的運用。如我們所熟悉的“倒逼機制”就是反求思維的運用，“樓盤模型”和“軍事沙盤”是模型思維的一種體現。學校教育應當幫助學生從系統分析開始，建立起認識人工世界的工程思維。“一個書記一條河、一個鎮長一條街”和一些道路的“幾年一挖”及“一年幾挖”等現象就是碎片化思維造成的。工程思維不僅涉及世界觀，更關涉方法論，教育過程中不僅可以通過技術設計、技術製作、技術方案決策、技術問題評估等建立起基礎的工程思維，而且要培養學生超越具體的技術情境，實現工程思維的社會應用與遷移的能力。

創新設計

創新是當代發展的第一動力，是技術設計“活的靈魂”，是時代的精華所在。與傳統技術僅僅靠經驗和具象思維所不同的是，現代技術的發展更依賴於創新性的設計。創新設計是指基於技術問題進行創新性方案構思的一系列問題解決過程，蘊含著信息意識、審辯式思考、開放性想象、多元性建構等。它一般包括髮現與明確問題、方案構思、方案優化等過程。設計本質上就是思緒暢想、創意流淌和問題解決的過程，也有學者把它歸結為設計思維。目前，全球諸多500強企業如蘋果、谷歌、IBM、英特爾、三星、寶潔等，都將設計思維作為其公司內部創新的主流方法，視為解決問題、做出顛覆式創新的個體和組織都需要掌握的一套方法、工具和理念。威廉·赫德·克伯屈曾經首創設計教學法，也叫單元教學法，目的在於設想、創設一種問題的情境，讓學生自己去計劃去執行去解決問題。整個的設計教學是包括實際的思考與各樣的活動在內，做中學、學著做、做中悟，既用腦，也用手。通過這個反覆進行的創新設計過程，最初的設想得以形成方案和產品。在如今個性化定製和家庭式DIY時代，食品、服裝、家居、文具、工藝品，甚至外出旅行等等，都離不開個性化的創意設計。這就要求我們幫助學生認識設計的價值與方法，瞭解創新設計的思維特質，並體驗設計的一般過程;學會發現和挖掘用戶需求，明確值得解決的技術問題，並能判斷是否具備解決問題的技術能力和條件;能夠根據設計要求和制約條件，運用問題解決、創造性思維、空間想象、批判性思考和推理等策略，採用統計、測量、繪圖、建模、試驗等設計方法和常用的創新技法，提出各種可能的構思方案;能根據設計要求和制約條件制定設計方案，並通過性價比分析、可靠性分析和風險評估等，綜合考慮功能、成本、人機工程學、美學、倫理、經濟、社會、文化等多種因素，不斷地改進設計方案，形成創新設計能力。

圖樣表達

海德格爾提出了一個著名論題：我們生活在“世界圖景”時代，這是指，世界已經成為技術科學理性的系統化的、可再現的客體。從充斥街頭的各種各樣的廣告，到公路沿邊的各種圖標，再到諸如汽車、飛機上的各種圖示，以及建築工地種類繁多的圖紙，圖樣語言已經與我們相伴，成為我們生活的組成部分，識讀圖樣也成了生活適應的基本功。

圖樣表達是指運用圖形樣式對意念中或客觀存在的技術對象進行可視化的規範和整理，並加以描述和交流。圖樣是一種重要的技術語言，是根據投影原理、標準或有關規定，表達意念中技術對象的圖形樣式。在技術實踐活動中，設計者通過圖樣表達設計對象和交流創意，製作者通過圖樣來了解設計要求和製作對象，使用者通過圖樣瞭解技術產品的結構和性能，進行操作、維修和保養。圖樣成為溝通技術創造者、使用者、管理者、評價者的社會媒介。對此，我們要幫助學生體會技術語言的重要性，形成常見技術圖樣的識讀與繪製能力，提高學生利用圖樣裝配家用產品的能力;規範繪圖和對日常生活的圖樣社會適應性;能依據草圖、三視圖、線路圖、效果圖、模型等方式，與同學、老師、家長及社區成員交流其創意和技術解決方案;能夠把自己的意念、想法(如家庭裝修的方案)轉換成相應的圖樣;能在二維和三維圖樣的識讀與技術表達中，實現有形與無形、抽象與具體之間的思維轉換。

物化能力

物性是技術的基本維度，即使互聯網時代也還是離不開實體經濟。如互聯網技術本身也還要端機設備、傳輸介質和網絡連接設備等硬件，智能機器人再智能、再智慧也離不開感知、控制和執行部件。同時，物質第一性、意識第二性是辯證唯物主義的基本原理，沒有物質性的實踐活動，人的社會意識必然是扭曲、甚至是畸形的。因此，在“去物”“超物”時代，我們更要關注技術的物性，關注人類的物化能力。物化能力是指將意念、方案轉化為有形物品或對已有物品進行改進與轉化的能力。在物化實現過程中，需要考慮工具、材料、工藝、結構、流程等多方面的知識，需要考慮成本、時間、安全、環境、審美等諸多制約因素，需要經歷測量、試驗、製作、安裝等豐富的體驗活動。因此，要讓學生在親手操作、親歷情境、親身體驗的過程中，發展一定的工具使用、材料加工和工藝選擇與實施能力，養成一定的材料規劃意識;經歷模型或產品的製作、裝配、調試的方法，體驗意念具體化和方案物化過程中的複雜性和創造性，發展學生的問題解決能力和動手實踐能力。同時，在物化實踐過程中，還要培養學生嚴謹細緻、精益求精、勤儉節約、百折不撓的工匠精神和勞動品質。