摘 要：高水平数字能力是工程人才核心竞争力提升的关键。以自我决定理论、个人-环境匹配理论为指导，基于fsQCA模型分析了1801名学生数字能力生成路径。结果显示，高水平数字能力包括“角色压力-个体参与、工作要求-资源支持、复合条件协同、自我诱发驱动”四条生成路径，低水平数字能力包括“压力回避-自我冲突、压力束缚-资源抑制、感知脱敏-被动适应”三条生成路径。工具资源或教师要求投入是数字能力高水平发展的关键，内外部关键因素失调致使数字能力低水平发展，多元组态构型催发类个性化的管理模式，数字能力动态转向的核心是“扬长补短”。未来要依据个体数字能力生成路径，确保核心要素供给，平衡内外部关键因素建设，切实提供多元化发展通道。
关键词：数字能力；生成；研究型大学；制造类专业
一、引言
在世界范围内，工业制造政策最突出的特点就是与计算机的引入有关，《中国制造2025》、德国《国家工业战略2030》、美国《先进制造业美国领导力战略》、日本《社会5.0》无不以智能化为抓手，抢占全球新一轮制造业发展制高点。《“十四五”国家信息化规划》指出制造业要抢抓信息革命机遇，充分释放数字生产力，高效利用数字要素，持续推动“信息化+工业化”融合步伐。数字要素引领的新经济发展格局，正不断倒逼数字制品生产与开发链条“展宽扩深”。党的二十大报告提出，建设制造强国就必须加速发展先进制造业。制造强国是建设现代化国家的必然选择，其离不开一大批高数字能力、创新精神的卓越工程师。然而，根据人力资源和社会保障部最新统计数据显示，制造业历年人才缺失率最大，已由2018年平均34.45%，跃升到2021年的39.73%，高级技能人员用人需求大幅增加。《制造业人才发展规划指南》预测，到2025年制造业高技能人才缺口将达到40%~85%。制造类专业（以生产技术、工程管理和制造工艺为教学重点的专业）工程人才是制造业发展的第一主力军，为应对前所未有之数字革命，培养他们娴熟的数字能力已刻不容缓。
受OECD组织《能力定义与遴选项目》影响，欧盟2005年就提出欧洲终身学习八大核心能力之一的数字能力，后将其界定为在实践场域中批判地使用信息社会技术的能力，其强调基于计算机开展的检索、交流、生产与管控等活动。作为关键的横向能力，数字能力与社会活动紧密相关，其能够有效协调学科与专业发展壁垒，以有意义的方式被动态应用到工作、生活中，具有能力再整合的关键作用。数字能力具有语境性，在不同行业领域中内涵要素差异较大，且不会因数字技术或设备的简单应用和认知游离而自动获得与提升。
数字工业时代，工程人才高水平数字能力的形成对于促进个体可持续发展和产业升级转型意义重大，其受到教育因素与非教育因素同时影响。在教育系统内，教学环节、组织特征、评价体系都制约着数字能力发展，在舍柳吉娜（Shelyugina）等看来，数字能力已经被各高校隐含嵌入教学大纲、课程要求中，合理的教师管理与教学目标将最大化发挥多因素协同对数字能力的影响。而为加大核心竞争力，同辈竞争也成为工科学生发展的“可怕因素”（Scary Factors），其降低了学生认知负荷，增进了情感感知，但也加速干预着数字能力形成路径。同时，ICT教学和工具资源也有重要推动作用，实践表明，虚拟仿真实验器材对于推动工科学生数字理解力具有显著作用。从教育系统外来看，数字能力的形成还涉及个体特征、家庭环境与技术资本影响。个体特征差异同样影响着数字能力形成过程，男生ICT自我效能感与计算机操控技术更高，ICT自我效能感和态度是影响数字能力形成的重要因素。家庭环境因素更加关注代际传递与阶层复制优势，亲属资本是实现文化与能力再生产的重要因素。家庭供给为学生数字能力发展提供了更高的成长起点，其重要度大于个体性格、情绪、外貌特征等，家庭资本与个体数字能力呈正相关关系。技术建构具有鲜明的社会属性和工具价值，决定着学生数字能力外部场域强弱。数字能力的形成需要营造良好的外部环境，如数字文化环境、ICT基础设施形成的技术环境等。
综上所述，制造强国战略愈发离不开高水平数字能力工程人才。上述研究为本研究生成因素设置提供了方向，但仍存在一定不足：一是专门就制造类专业本科生数字能力何以生成的研究较少，不利于我国最大人才缺口行业——制造业的高技能人才供给；二是难以揭示不同水平学生数字能力差异化生成路径，且关键因素的条件组合样态未得以澄清。鉴于此，本研究通过fsQCA模型深入探究研究型大学制造类专业本科生（简称“本科生”）数字能力生成路径，以期为理解数字能力生成机理与发生机制和教育工作者加强多元化管理措施提供参考。
二、研究设计
（一）关键生成因素的确定与测量
自我决定理论认为自主性因素、联结性因素和胜任性因素主要影响着个体行为。自主性因素即自我控制和决策的个体行为；联结性因素即建立或维护同他人或环境某种关系的行为；胜任性因素即为了完成特定任务或目标的行为。该理论认为，人类可以主动参与，也可以被动疏离，这主要取决于他们自身和协同发挥作用的社会条件。不同行为涉及的内部动机有所差异，如果个体倾向于数字能力提升，那么他通常会投入更多时间和精力。不过，使用突出的外部激励、社会比较等同样会促使目标达成，其会因追求目标是出于相对自主的原因抑或相对受控的原因而大有不同。这意味着数字能力发展将因不同水平的多种因素而折射出多种发展趋势。为此，本研究基于自我决定理论三维度设计了关键生成因素题项，由47名研究型大学制造类专业本科生作答。经分析，共梳理出“个人发展、学习兴趣”两个自主性因素；“教师要求、同辈竞争”两个联结性因素；“就业环境、项目驱动、工具齐全性、课程要求”4个胜任性因素。
关键生成因素使用自编问卷进行测量。问卷采用李克特5点法计分，“1”即很不同意，“5”即很同意，数值越大表示学生受某因素的影响程度越高。为确保测量题项有效性，研究通过259份问卷进行了试测。通过前后27%的临界比分析发现，项目驱动（t=-10.106，p<0.001）、个人发展（t=-10.209，p<0.001）、教师要求（t=-9.183，p<0.001）、同辈竞争（t=-10.829，p<0.001）、就业环境（t=-9. 905，p<0.001）、学习兴趣（t=-9.872，p<0.001）、工具齐全性（t=-8.309，p<0.001）、课程要求（t=-9.290，p<0.001）均具有显著性差异，这表明题项具有一定区分度和可用性。
（二）结果变量测量
数字能力采用自编问卷进行测量。问卷基于数字能力要素体系进行开发和优化，最终的数字能力包括“数字能力综合基础、技术更新与移植能力、技术伦理与安全规范、生产过程管理与评价能力、工业虚拟仿真能力、数据处理与分析能力、软硬件协同控制能力、高级操作能力”。问卷共包含39个题项，每个题项分值为1到5分，数值越大对应能力越熟练。问卷总体信度达到了0.949，分项维度信度介于0.730到0.930之间。二阶结构模型适配指数相对较优（χ2/DF=2.08，RMSEA=0.05，SRMR=0.05，GFI=0.85，IFI=0.94，TLI=0.94，CFI=0.94），数字能力总体得分由各子能力汇总获得。
（三）研究对象与样本收集
由于研究型大学在数字革命和工程人才培养中承担着引领者的重要作用，故本研究主要通过线上与线下相结合两种途径，对研究型大学制造类专业本科生进行调研。结合我国首部本科生专业类教学质量国家标准，“制造类专业”主要包括机械类、自动化类、仪器类、电子信息类、电气类专业。经调研，本研究获得了2007名学生问卷数据，其中206份存在规律作答、反向题错答等情况，故有效数据为1801份。从被试分布特征来看，男性占比72.46%，女性占比27.54%；农村学生占比37.76%，城镇学生占比62.24%；东部地区学生占比62.58%，中西部地区学生占比37.42%；机械类、电气类、电子信息类、仪器类和自动化类专业学生分别占比22.54%、21.49%、21.54%、17.21%、17.21%。
（四）研究模型与方法
根据自我决定理论与个人-环境匹配理论，数字能力绝非单一基因决定论或环境决定论的产物，而是个体因素与环境因素交互影响的结果。数字能力既离不开个体内部动机选择、调节作用，也离不开联结性因素、胜任性因素等外部环境支撑。由于个体成长差异性，其数字能力往往呈低水平或高水平发展，但只有厘清对比优势与劣势，才能得出精细化结论。故而谈及“何以生成”，就必须深扎两类情况分别讨论。基于上述认识构建出本研究理论模型，具体如图1所示。
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fsQCA以布尔代数、集合论与模糊数学为基础，经过反事实估计、逻辑最小化原理等归纳前因变量作用规律，支持如“高、低水平”正负案例对比分析。随着fsQCA模型不断成熟，其在一些不确定性与复杂因果机制问题上彰显了独特优势。fsQCA模型既适用于定性研究，也适用于大样本定量分析。由于数字能力生成是一个不确定问题，无法预设框架，且需划定学生高低水平，而fsQCA恰能够有效回应该些问题，故本研究探索性引入fsQCA模型，以解析研究型大学制造类专业本科生数字能力生成路径。
三、研究结果
（一）数据校准与必要性条件检验
数据校准是计算前因变量集合隶属度的重要步骤。本研究采用主流的95%、50%与5%位点进行校准。必要性条件检验是评估子集条件与结果条件关系的主要环节，若结果集合存在恒定条件交集，则为必要条件。必要性条件检验通过一致性和覆盖度算法计算，其应分别大于0.9、0.5。对校准后数据进行计算，得到表1。“~”即逻辑“非”。可知，高水平、低水平数字能力一致性介于0.500到0.833之间，小于0.9，单变量未达到必要条件标准，需深入探究多元条件协同组态。组态即引起特定结果或现象的条件组合。
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1. 角色压力-个体参与：心理韧性边际内的适当压力是数字能力提升的关键。当本科生承受多方压力（教师要求、课程/项目要求），但自发投入一定个体倾向资源（个人发展）与认知资源（学习兴趣），其数字能力通常呈高水平发展。压力包括个体层面、组织层面以及环境层面等，心理韧性范畴内的压力有利于激活个体发展动能，驱使个体积极调整策略反思自我行为，缓释压力，生成更多愉悦情感，而过强的压力易导致学生角色超载，阻碍其压力应对，甚至将积极性压力转为消极性压力。从“角色压力-个体参与”路径来看，同辈竞争、教师要求、项目驱动、课程要求、就业环境相伴的压力属于积极压力，学生能够在此基础上投入剩余认知、智力资源提升数字能力。该路径平均案例覆盖度约34%，组态1和组态2更加强调教师要求与个体积极参与的核心作用，组态3更加强调各类压力协同共现，但资源支持是核心条件。综上表明，培养高水平数字能力本科生不能脱离多元压力与各类规制、指导，要避免学生沉溺舒适区与数字技能僵化，应为学生提供心理韧性范围内的积极压力，激发学生直面挑战，应对刺激的信心。
2. 工作要求-资源支持：外部规则条件对个体行动激活与数字能力高水平发展意义重大。为解决实践工程任务，提供个体充足工具资源（核心条件），通常能促使学生数字能力高水平发展。在工作要求-资源理论看来，相当程度的工作目标就需要相当程度的工具资源，当工作资源匮乏，不足以支撑与之相匹配的任务处理，那么工作标准或目标将因两者的不协调、不匹配而失效。在高标准工作要求下，实践个体通常会调动更多工作资源与初始动机，提升工作资源的转化效率。从“工作要求-资源支持”路径来看，项目驱动、课程要求等生成了学生外部工作要求规则，“工具齐全性”内隐了工具资源必要性。组态4、组态5与组态6内在一致性较强，平均案例覆盖度约34%，均弱化了教师要求（随机效应），更加强调工作资源对任务要求的支持性，“一般化”了学习动机，这是因为工作要求具备“动机放大”功能。事实上，工作要求-资源支持映射了“规则”与“条件”两个向度，为满足“规则”而调动更多“条件”是为了避免或减轻外部刺激，其既是个体“行动流”发生的重要中介，也是行为循环和再生产的前提，有利于促进个体认知和行为重塑。
3. 复合条件协同：多重核心因素耦合有利于共现高水平数字能力。当教师因素、组织因素（同辈竞争）、个体因素以及工具因素均以核心条件的形式共现，本科生受到全方位影响，那么其数字能力将趋向高水平发展。学习是新知识与旧知识建立联系，积极建构的过程，其既受到教师要求、课程项目要求等外部条件影响，也受到个体动机、学习策略等内部条件影响。在教、学与环境的多边场域中，任何系统的任何因素变动都直接影响到学生数字能力水平变化。也就是说，数字能力发展是复杂系统结构化耦合的过程，其通过并联各类情景，构筑“意义层面”世界，有机体依托具体实践驱使自身成长与发展。“复合条件协同”路径案例覆盖度约为29%，复合化的多重核心条件不仅未导致结构冲突，反而促使学生在内部系统与外部系统结构耦合过程中受益，教师要求在其中发挥了关键作用，重要度超过课程或项目要求。相较前两组生成路径，该路径看似宽泛的条件供给，实则对各方面因素提出了更严苛的要求，囊括了教育教学过程多个方面。
4. 自我诱发驱动：个体认知程序主观启动是高水平数字能力生成的先决条件。当外在指导或规制要求相对缺失，学习兴趣、个体发展倾向相对充盈，积极与共同体其他成员有益竞争，在充足外部工具资源保障下，本科生数字能力通常呈高水平发展。有意义学习活动是个体主动接受刺激，形成反应联结，进而完善认知结构的过程。布鲁纳极其重视个体内部动机对学习活动的内在强化作用，格外推崇自行发现，独立思考。实践表明，强内部动机也能够提振和激发个体自主学习意愿，使其保持更高的学习兴趣和学业成果。“自我诱发驱动”路径案例覆盖度约为21%，前4类因素均为次要条件，这表明一味为该类学生提供外部要求，并不能有效提升其数字能力，高水平数字能力的先决条件并非心理强迫或工作要求。相较前述3个生成路径，该路径独特性更强：一是本科生对既定课程标准或培养方案的超越；二是外部要求的适度不足。个体认知程序的主观启动能够一定程度上消解外部要求缺位产生的管制性挑战，进而生成自主探究、自我诱发的特别情景，持续提高本科生数字能力。
（三）低水平数字能力生成路径分析
类似地，基于fsQCA模型生成了低水平数字能力本科生组态构型，具体如表3所示。总体解的覆盖度和一致性分别为0.6和0.8，模型相对稳健有效。共生成3条路径，以下分别对其进行讨论。
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1. 压力回避-自我冲突：单方面弱化教育教学过程不足以支撑数字能力提升。当本科生强力回避外在压力，缺乏一定工具资源支持，即使其留存一定内部动机，数字能力可能倾向低水平发展。压力回避的实质是精神同外部世界感知失衡：一是当外部感知机会显著优于原有压力场景，个体往往会做选择性替代；二是主体精神对外部要求或标准所含复杂行动的逃避。内部动机与外部压力不会自发平衡，其离不开主体意志的管控与自我控制，不过其调节效度相对有限，特别是当个体为胜任特定任务而不得不应对更多压力源，注入更多心理资源和认知资源，其将造成更多心理倦怠与自我损耗。“压力回避-自我冲突”路径平均案例覆盖度约为26%，组态9和组态10都将课程要求、项目驱动定为核心缺失条件，将个人发展、学习兴趣等内部动机定为次要条件，且组态10引入了更多工具与社会同辈关系，这说明学生本身并不厌恶高深知识获得，但外在教学要求倒逼其达到某种标准的过程以及实然复杂工程任务，触发了其逃避行为（而非选择性替代）。尽管该类学生具有一定内部动机和自我发展意识，但工程知识和技能的纵向连贯性、横向迁移性不断稀释着其内部精神，其结果是，对教学活动的“自判无效”生成了自我冲突的矛盾形态。在实践中，学非所用、“想学但学不会”以及由此形成的破窗效应可能将持续强化冲突态。
2. 压力束缚-资源抑制：多类资源缺失致使数字能力低水平发展。当本科生不同程度弱化关系资源（同辈竞争）、认知资源、情绪资源（学习兴趣）、工具资源，仅强调外部压力作用，将导致其数字能力呈低水平发展。适当的压力有利于学生发展，但事实上压力的作用机制不完全由其自身决定，诸如睡眠质量、心理资本等都会改变压力形式。因此，情绪资源、工具资源缺失都会不同程度上影响到学生数字能力生成与发展过程，单纯强调教育教学过程和外部要求意义不大。“压力束缚-资源抑制”路径平均案例覆盖度约为24%，组态11完全忽视了外部支持性条件，组态12则进一步削弱了个体发展认知资源的内在作用，所有课程和项目要求均演变为阻碍性压力。这表明该类学生个体反馈较为消极，认知内驱力和心理动机未能同外部同频共振，长久地看，其难以推动跨学科教育开展。制造类专业不仅强调工程知识和技艺技能，更加关注先进信息技术在本领域的创新应用，这对学生个体主动性和“资源配置”提出了严苛要求。“浅尝即止”不会亦不可能会造就优质制造、中国制造。
3. 感知脱敏-被动适应：内外部因素全面失调导致数字能力低水平发展。当本科生完全漠视周遭教学环境，内部兴趣和动机严重缺失，对外部要求与规则反应迟钝，其数字能力通常呈低水平发展。在活动理论看来，任何能力提升都是教育双边主体系统、中介制品、规则系统、共同体系统等相互影响、相互作用的结果，每类因素都发挥着不同功效，正是各类因素系统不同程度耦合交融生成了能力各异的个体。“感知脱敏-被动适应”路径案例覆盖度约为44%，课程与项目要求、学习兴趣与个人发展均为核心缺失条件，其他所有因素均为次要缺失条件，这表明该类学生缺乏强劲发展动能，外部要求与内部动机都无法推动他们数字能力发展，整体处于消极状态和水平。即使他们前往固定场所学习，也是一种临场应对过程，甚至会出现缺勤、替课等现象。可以说，该类学生对客观标准要求几乎失敏，态度淡然，既不存在为减免外部刺激而产生的仪式性努力，也不存在“被迫的热情”，各类因素系统濒临全面失调。
四、结论与讨论
基于上述分析可知，教师要求、就业环境、学习兴趣等关键因素不同程度上影响着研究型大学制造类专业本科生数字能力生成与发展，其在自我意识和自我决策的综合协调下生成了多样化路径。高水平数字能力本科生生成路径为“角色压力-个体参与、工作要求-资源支持、复合条件协同、自我诱发驱动”，低水平数字能力本科生生成路径为“压力回避-自我冲突、压力束缚-资源抑制、感知脱敏-被动适应”，具体结果如图2所示。不过，个体发展通常具有动态性和变化性，这意味着高、低水平数字能力并非一成不变，其将受到内外部关键因素的调节作用，并在反省、顿悟抑或颓废、无为中重塑自身，动态转换数字能力水平。
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（一）确保工具资源或教师要求投入提升数字能力高水平发展可能性
“工具齐全性”或“教师要求”构成4组高水平数字能力生成路径构型的核心条件。“工具”是协助主体认识和改造实践的中介制品，伴随教育教学的主要过程，数字工具齐全性、先进性直接影响着当代学生学习绩效与能力提升。已有研究证实，ICT设施资源、数字化资源是影响本科生数字素养发展的关键因素，对于制造类专业本科生则更是如此，其往往需要更多数字设施、虚拟仿真软件、数字元器件。数字能力建构是一种主体意义层面的活动，但在工具资源适度不足环境下，教师规制和要求起到了重要推动作用。一般而言，教师要求越严格，学生信息素养发展越迅速。实践表明，大学生的自我学习能力呈逐年下降趋势，其愈发需要信息化交流工具和教师过程化指导。故而，削弱工具齐全性或教师要求在四组生成路径中的关键作用，将大幅降低数字能力高水平发展的可能性。在实践中，高校理应加大工具资源建设，升级现代化生产设备与操作车间，保持各类实体资源与虚体资源的有效供给；积极引入VR设备与创客教室，使学生在类真实场景中深化自身数字理解与实践能力。教师可为学生搭建利于数字能力提升的工程实践场景，设计具有挑战性数字生产任务，强化各环节要求，提供双边协同交流的对话场域和适当脚手架，以引导学生积极思考和寻找解决方案，持续提升自身数字能力。
（二）内外部关键因素失调阻碍数字能力高水平发展
内外部关键影响因素失调是低水平数字能力本科生发展的核心特征，学生或弱化教育教学过程而保有一定内部动机，或淡化认知、情绪、关系资源，而重视外部压力。究其成因，包括学生与教育两个层面。部分被访学生表示参与数字能力工程活动就是为了“水项目”和“获得经历”，担心不及格（课程要求与规则），其本就缺乏原始的学习动力；亦有部分学生指出教师数字胜任力略显不足、课程安排过于广博等问题。总之，人的意识或能力形成主要取决于个体同客观世界的互动，数字能力高水平发展亦无法脱离内外部系统相关因素协调运作，内部要素为个体提供了持续行动动能，外部要素生成了多种可能性，只有将“内部支持力”同“外部压力”相融通，才能促使学生数字能力水平转变。鉴于此，内部动机培养上，高校可构建积极的学习氛围，以小组或个人为单位加强数字能力相关实践项目训练，为学生提供多种工程任务选择。外部系统要素建设上，高校应积极加强师资队伍数字能力建设，优化课程板块设置，加强课程与项目要求（核心缺失条件），动态调整教学作用方式，如将课程或项目的“远效用”转为“近要求”，以知识逻辑或能力逻辑将原本仅在期末彰显压力的考核方式分阶段、持续化进行，这种过程性评价更易使学生感知课程、项目乃至教师要求的压力，进而提高数字能力。
（三）高水平数字能力组态构型催发类个性化管理模式
高水平数字能力的四条生成路径表明数字能力拥有多重发展路径。在实践中，个体往往因能力、学习经历与体验乃至社会背景不同，而衍化出相异的数字产品操作惯习、思维模式与“数字情绪”，以致面临工程任务问题解决时涌现出多种数字认知过程和操作渠道。换言之，高水平数字能力生成并不存在唯一的路径，“一刀切”式的培养模式与管理机制无法精准施策，促进多类学生数字能力发展。故而，高校或教师可按需分类学生，提供“类个性化”管理模式：“自我诱发驱动”面向工具资源支撑下具备一定好奇心和发展意愿的学生，教师可提供一定工程任务选择权，激发其自主探究动力；“复合条件协同”面向混合条件型学生，教育过程既要关注教师引导与管控，也要提供多元化工程资源，适当根据学生表现予以反馈与鼓励；“工作要求-资源支持”面向规则、资源支撑型学生，教师可为其提供开放性问题解决过程和工具资源，充分发挥其“自由裁量权”；“角色压力-个体参与”面向外部压力规制型学生，强调一定心理韧性，教师可为其增添具有一定挑战性的数字工程任务。
（四）数字能力跨越和动态转向的核心要义是“扬长补短”
低水平数字能力本科生生成路径及其覆盖度不尽相同，主要由“感知脱敏-被动适应、压力回避-自我冲突”路径主导（覆盖度较大）。这些路径为人们理解低水平数字能力发生机制提供了窗口，其也是当前教学活动亟需关注和改革的重点。高校应以各路径相对优势的条件因素为抓手，促进学生数字能力提升。“感知脱敏-被动适应”类学生淡化所有关键因素，完全被动式学习，教师可适当加强关注与要求，逐步引导，严慈并济，开展思想意识和职场教育；厘清其内部动机缺失成因，做针对性反馈处理。“压力回避-自我冲突”类学生留存一定学习兴趣和发展倾向，高校或教师可递进式呈现其兴趣感知相对强烈的数字任务，循序渐进，柔性强化同辈竞争课程要求，由内而外地促进数字能力提升。“压力束缚-资源抑制”类学生较重视教育教学标准和外在压力，具有一定抗压意识，教师可强化小组合作与任务安排，创设积极沟通的学习氛围，为目标达成引入一定负强化或正强化措施，进而以教学环境为依托逐渐提升数字能力。
【陶金虎，清华大学教育研究院、联合国教科文组织国际工程教育中心博士后研究人员；郄海霞，天津大学教育学院教授；王世斌，天津大学教务处处长、教授】
原文刊载于《中国高教研究》2024年第2期
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