摘要：近年來受國際形勢影響，獨立自主發(fā)展我國的工程技術(shù)迫在眉睫，中小學(xué)工程核心素養(yǎng)的構(gòu)建成為一項緊迫的課題?；诖?，文章首先通過文獻(xiàn)分析與專家訪談等方法，搭建初步的中小學(xué)工程核心素養(yǎng)框架；隨后，文章采用德爾菲法，經(jīng)過兩輪專家咨詢與指標(biāo)修訂，構(gòu)建了中小學(xué)工程核心素養(yǎng)框架體系，包括工程基礎(chǔ)認(rèn)知、工程問題解決、個人發(fā)展與團(tuán)隊工作、工程思維習(xí)慣以及工程精神與責(zé)任倫理5個核心素養(yǎng)一級指標(biāo)及相應(yīng)的15個二級指標(biāo)，并提出中小學(xué)工程核心素養(yǎng)培養(yǎng)的學(xué)段層次目標(biāo)。通過研究，文章期望為制定中小學(xué)工程教育目標(biāo)和內(nèi)容體系等提供理論參考，并為開展中小學(xué)工程教育教學(xué)提供方向指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：中小學(xué)工程核心素養(yǎng)；框架體系；中小學(xué)工程教育

【中圖分類號】G40-057 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【論文編號】1009—8097（2023）04—0048—09 【DOI】10.3969/j.issn.1009-8097.2023.04.006

引言

近年來國際形勢發(fā)生巨大變化，國家間的競爭從政治和經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域開始向科學(xué)和工程及技術(shù)領(lǐng)域擴大，獨立自主發(fā)展工程技術(shù)已成為我國迫在眉睫的緊迫任務(wù)。根據(jù)國家戰(zhàn)略部署，我國將在2045年建設(shè)成世界領(lǐng)先的制造強國。為實現(xiàn)這一目標(biāo)，錢峰院士等[1]指出，首先要培育適應(yīng)和引領(lǐng)未來智能制造的工程科技人才，而在中小學(xué)開展啟蒙教育，為未來儲備相關(guān)人才，具有強國固基的重要戰(zhàn)略意義。同時，在當(dāng)今智能化社會，工程技術(shù)直接影響人們的職業(yè)水平、生活品質(zhì)和社會文化，工程素養(yǎng)不僅已成為人們生存與發(fā)展的基本技能[2]，也已成為中小學(xué)教育的重要目標(biāo)，這在《中國學(xué)生核心素養(yǎng)》以及世界各國或組織發(fā)布的21世紀(jì)關(guān)鍵技能框架中均有體現(xiàn)。可見，中小學(xué)工程教育于國家、社會、個人都具有重要意義。

雖然科學(xué)、技術(shù)與工程有著本質(zhì)的區(qū)別，但長期以來各國在中小學(xué)只開設(shè)科學(xué)和技術(shù)課程，工程教育一直處于“沉默”或“隱身”狀態(tài)[3]，直到20世紀(jì)80年代美國率先倡導(dǎo)開展STEM（SMET）教育，基礎(chǔ)教育階段的工程（E）教育才開始被提及并重視起來。然而，直到現(xiàn)在我國中小學(xué)也沒有獨立的工程課程。最新的高中通用技術(shù)和義務(wù)教育科學(xué)等課程標(biāo)準(zhǔn)中雖設(shè)有相應(yīng)的工程模塊，但并沒有系統(tǒng)的有關(guān)工程教學(xué)目標(biāo)、內(nèi)容體系等的標(biāo)準(zhǔn)或指導(dǎo)綱要，且由于長期以來我國對大眾工程教育的忽視和師資缺失，通用技術(shù)和科學(xué)等學(xué)科中的工程內(nèi)容教學(xué)令非專業(yè)的教師困惑。在我國大量的STEM或創(chuàng)客教育活動案例中，“工程”元素通常僅以項目情境或線索的形式出現(xiàn)，沒有深入。少數(shù)工程特色學(xué)校雖能開設(shè)工程相關(guān)課程，也是靠其自身優(yōu)勢資源摸著石頭過河。

當(dāng)前，我國中小學(xué)工程教育還處于起步階段，系統(tǒng)規(guī)劃教育目標(biāo)與內(nèi)容體系、探索工程教育的培養(yǎng)途徑等諸多工作需要系統(tǒng)布局，在此之前，最迫切的任務(wù)則是要建構(gòu)系統(tǒng)化的中小學(xué)工程教育的核心——工程核心素養(yǎng)框架。為此，本研究采用文獻(xiàn)分析、專家訪談、德爾菲法等方法，開展了中小學(xué)工程核心素養(yǎng)框架體系的構(gòu)建研究，以期為解決當(dāng)前我國中小學(xué)工程教育的主要且緊迫問題貢獻(xiàn)微薄力量。

一 中小學(xué)工程核心素養(yǎng)框架的初步構(gòu)建

1 概念界定

為構(gòu)建中小學(xué)工程核心素養(yǎng)框架，需要先界定核心素養(yǎng)的內(nèi)涵。對此，國內(nèi)外諸多學(xué)者及項目團(tuán)隊紛紛作出界定，當(dāng)前被廣泛認(rèn)同的定義是：學(xué)生應(yīng)具備的、能夠適應(yīng)終身發(fā)展和社會發(fā)展需要的必備品格和關(guān)鍵能力[4]。核心素養(yǎng)的核心在于重視運用知識技能、解決現(xiàn)實課題所必需的思考力、判斷力與表達(dá)力及其人格品性[5]。而“學(xué)科或領(lǐng)域的核心素養(yǎng)”通常指國民所需的“核心素養(yǎng)”與各“教育階段核心素養(yǎng)”在領(lǐng)域或科目展現(xiàn)的核心素養(yǎng)具體內(nèi)涵[6]，是在特定學(xué)科或領(lǐng)域的知識學(xué)習(xí)過程中形成的，體現(xiàn)學(xué)科思維特征及態(tài)度，能適應(yīng)終身發(fā)展和社會發(fā)展需要的必備品格和關(guān)鍵能力[7]。基于以上概念提出的思路，本研究界定中小學(xué)工程核心素養(yǎng)為中小學(xué)生——不涉及具體工程專業(yè)領(lǐng)域——在經(jīng)歷工程問題解決相關(guān)的學(xué)習(xí)與實踐活動中，逐步積淀形成的能基本體現(xiàn)工程思維特征的關(guān)鍵能力和必備品質(zhì)。

2 構(gòu)建依據(jù)

為全面獲取中小學(xué)工程核心素養(yǎng)指標(biāo)，本研究梳理了現(xiàn)有相關(guān)權(quán)威標(biāo)準(zhǔn)，并對工程教育專家進(jìn)行訪談，以提取有關(guān)工程能力、思維以及品質(zhì)的關(guān)鍵詞，初步形成本研究的框架指標(biāo)。

（1）國際工程人才能力標(biāo)準(zhǔn)

對歐洲工程協(xié)會聯(lián)盟（Fédération Européenne a'Associations Nationales d'Ingénieurs，F(xiàn)EANI）、美國工程與技術(shù)認(rèn)證委員會（Accreditation Board for Engineer and Technology，ABET）、中國工程教育專業(yè)認(rèn)證協(xié)會（China Engineering Education Accreditation Association，CEEAA）和華盛頓協(xié)議（Washington Accord，WA）等7個權(quán)威機構(gòu)或聯(lián)盟協(xié)議提出的工程專業(yè)畢業(yè)生能力標(biāo)準(zhǔn)關(guān)鍵詞進(jìn)行頻次分析，發(fā)現(xiàn)專業(yè)人才標(biāo)準(zhǔn)更注重職業(yè)能力和規(guī)范，其中團(tuán)隊協(xié)作、溝通交流、自主與終身學(xué)習(xí)、職業(yè)規(guī)范與倫理道德在所有標(biāo)準(zhǔn)中都被提及，設(shè)計開發(fā)、技術(shù)選擇與應(yīng)用、專業(yè)知識與理解、分析、研究、問題解決、管理與領(lǐng)導(dǎo)等被提及的頻次也達(dá)5次以上。

（2）中小學(xué)現(xiàn)有相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

美國先后出臺了一系列標(biāo)準(zhǔn)，如2009年，在《K-12教育中的工程：理解現(xiàn)狀和提升未來》中提出，K-12工程教育應(yīng)強調(diào)工程設(shè)計，并促進(jìn)系統(tǒng)思維、創(chuàng)造力、樂觀主義、合作、溝通交流、倫理考慮等思維習(xí)慣[8]；2010年，在《K-12工程教育標(biāo)準(zhǔn)》中指出，工程教育標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)包括有關(guān)工程設(shè)計過程的關(guān)鍵知識、技能集以及思維習(xí)慣三個維度，需要培養(yǎng)學(xué)生適應(yīng)、復(fù)雜的溝通／社交、非常規(guī)問題解決、自我管理／發(fā)展、系統(tǒng)思考五種核心能力[9]；2020年，在《技術(shù)與工程素養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)》（2020）中界定了技術(shù)與工程學(xué)科核心標(biāo)準(zhǔn)，以及系統(tǒng)思維、創(chuàng)造力、制作、溝通、合作、倫理考慮等工程實踐[10]；在《P-12工程學(xué)習(xí)框架》中，從工程知識、工程實踐、工程思維習(xí)慣三個維度，劃分了P-12工程學(xué)習(xí)內(nèi)容維度[11]。我國的相關(guān)課程標(biāo)準(zhǔn)中也增加了工程相關(guān)內(nèi)容，如在《普通高中通用技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017版）》中界定了通用技術(shù)的核心素養(yǎng)包括技術(shù)意識、工程思維、創(chuàng)新設(shè)計、圖樣表達(dá)、物化能力等[12]；在《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022版）》中，將“技術(shù)、工程與社會”和“工程設(shè)計與物化”納入13個科學(xué)學(xué)科核心概念中[13]。2021年，我國發(fā)布《中小學(xué)人工智能技術(shù)與工程素養(yǎng)框架》，從人工智能與人類、人工智能與社會、人工智能技術(shù)、人工智能系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)4個領(lǐng)域，提出12個一級指標(biāo)、31個二級指標(biāo)[14]。

（3）專家經(jīng)歷與經(jīng)驗

為深入了解中小學(xué)需要培養(yǎng)哪些工程核心素養(yǎng)，本研究訪談了8位優(yōu)秀工程師和工程教育專家，對他們的成長經(jīng)歷、職業(yè)經(jīng)驗和建議進(jìn)行分析和歸納，得出以下結(jié)論：①專家一致明確了工程師最核心的任務(wù)或職責(zé)是要解決問題和有責(zé)任心。②專家主要從專業(yè)知識、專業(yè)技能、基礎(chǔ)素養(yǎng)或綜合素質(zhì)、關(guān)鍵能力、工匠精神、責(zé)任擔(dān)當(dāng)?shù)葞讉€方面提出了工程師需要具備的素養(yǎng)，特別解釋工程設(shè)計往往是約束條件下的設(shè)計，強調(diào)系統(tǒng)思考、創(chuàng)新和團(tuán)隊合作等能力的重要性，列舉工程師需要具備的精神品質(zhì)與社會責(zé)任。專家的經(jīng)歷也說明，興趣、主動學(xué)習(xí)與挑戰(zhàn)、強烈的責(zé)任感等是其獲得機會并成功的關(guān)鍵因素。③工程教育應(yīng)在重視人文、藝術(shù)、科學(xué)、數(shù)學(xué)、技術(shù)等基礎(chǔ)知識或素養(yǎng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行，沒有堅實的基礎(chǔ)素養(yǎng)作為基礎(chǔ)，工程教育如同空中樓閣。④專家反對過早地將職業(yè)化的工程知識和技能的學(xué)習(xí)前置到中小學(xué)課堂中，認(rèn)為在基礎(chǔ)教育階段工程教育應(yīng)以培養(yǎng)工程興趣，形成初步的工程認(rèn)知、培養(yǎng)初步的工程能力、養(yǎng)成初步的工程思維習(xí)慣、繼承優(yōu)良的工程精神品質(zhì)，引導(dǎo)有潛力的學(xué)生樹立工程理想為主要目標(biāo)。

基于以上分析，本研究確定了圍繞“解決問題”和“責(zé)任擔(dān)當(dāng)”這兩個關(guān)鍵，在把握中小學(xué)工程教育的目標(biāo)方向和遵循中小學(xué)生發(fā)展規(guī)律的前提下，參考已有的人才能力標(biāo)準(zhǔn)和中小學(xué)相關(guān)素養(yǎng)與課程標(biāo)準(zhǔn)，來篩選素養(yǎng)指標(biāo)關(guān)鍵詞的研究思路。

3 素養(yǎng)框架的初步建立

本研究首先創(chuàng)建了素養(yǎng)框架指標(biāo)池70余項，然后通過與專家的進(jìn)一步溝通，確定3個一級指標(biāo)、9個二級指標(biāo)以及31個三級指標(biāo)作為初步構(gòu)建的中小學(xué)工程核心素養(yǎng)框架，如表1所示。

二 中小學(xué)工程核心素養(yǎng)框架的修訂

為修訂并最終確定中小學(xué)工程核心素養(yǎng)框架體系，本研究采用德爾菲法，開展了兩輪專家意見征詢。相關(guān)研究表明，專家學(xué)者以8～20人之間為宜[15]，因此本研究從清華大學(xué)、北京大學(xué)、華南師范大學(xué)、暨南大學(xué)等學(xué)校與機構(gòu)遴選工程實踐和教育雙層經(jīng)驗豐富，或有工程教育標(biāo)準(zhǔn)制定經(jīng)歷的專家共18人，專家權(quán)威系數(shù)為0.913（計算公式為（學(xué)術(shù)造詣指數(shù)+判斷系數(shù)+對咨詢內(nèi)容的熟悉程度）/3）＞0.7，證明權(quán)威程度高，符合要求。

1 第一輪專家意見征詢

根據(jù)初步搭建的素養(yǎng)框架，本研究編制了第一輪專家征詢問卷。問卷采用5級李克特量表，專家閱讀背景材料并對各要素指標(biāo)的重要性程度進(jìn)行思考后，按照“非常不重要”賦分為1，“非常重要”賦分為5的層級賦值。調(diào)查期望專家盡可能多地提供修改、補充或刪除要素指標(biāo)的具體意見，因此問卷設(shè)計為開放式。本輪發(fā)出問卷17份，回收16份，回收率為94.1%。本研究采用SPSS 20.0軟件，對專家關(guān)于各素養(yǎng)指標(biāo)項重要性程度賦分統(tǒng)計均值、標(biāo)準(zhǔn)差和變異系數(shù)等，并設(shè)定均值≥3且變異系數(shù)≤15%的指標(biāo)項為達(dá)成共識；均值＜3或變異系數(shù)≥35%的指標(biāo)項直接刪除[16]；對于均值≥3且15%≤變異系數(shù)≤35%的指標(biāo)項，繼續(xù)與專家討論，決定是否納入。

本輪統(tǒng)計結(jié)果發(fā)現(xiàn)，專家對各級指標(biāo)的重要性程度賦分的均值和眾數(shù)均大于3，除“評估”“制作模型”等12項三級指標(biāo)的差異系數(shù)處于15%～35%之間，需要協(xié)商是否納入外，其他31項指標(biāo)均小于15%，可直接納入。但專家對指標(biāo)的結(jié)構(gòu)框架、指標(biāo)表述等提出意見，并建議按學(xué)段分層描述。為此，研究團(tuán)隊繼續(xù)查閱文獻(xiàn)，并與專家進(jìn)行進(jìn)一步的訪談、商議，結(jié)合數(shù)據(jù)統(tǒng)計結(jié)果，對相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行了修訂：①調(diào)整部分一級和二級指標(biāo)。在一級指標(biāo)中增加“工程基礎(chǔ)知識”維度，其下設(shè)“工程本質(zhì)與特征”“工程核心概念與方法”“工程與可持續(xù)發(fā)展”三個二級指標(biāo)；按照工程問題解決的流程和方法邏輯，重新調(diào)整“工程問題解決”的二級指標(biāo)為“問題識別與評估”“科學(xué)/技術(shù)探索與應(yīng)用”“權(quán)衡設(shè)計與實施”“數(shù)據(jù)/信息獲取與分析”；增加“自主發(fā)展與社會交往”一級指標(biāo)，將原“工程問題解決”一級指標(biāo)下的“統(tǒng)籌協(xié)調(diào)”和“終身學(xué)習(xí)”改為“溝通交流”“團(tuán)隊合作”“自主與終身學(xué)習(xí)”三項二級指標(biāo)并歸入其下；將一級指標(biāo)“工匠精神/品質(zhì)”改為“工程精神與責(zé)任倫理”，其下原“樂觀”二級指標(biāo)改名為“樂觀堅韌”。②劃分年齡層次。將各素養(yǎng)水平劃分為“啟蒙”“意識”“初級”等層次，并對應(yīng)到相應(yīng)的小學(xué)、初中、高中學(xué)段進(jìn)行解釋。③刪除原三級指標(biāo)，將其做調(diào)整后并入各二級指標(biāo)的描述中。

2 第二輪專家意見征詢

第2輪發(fā)出并回收問卷18份，回收率為100%。經(jīng)統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，專家對于高中各指標(biāo)項總體高度認(rèn)可，重要性均值在4.28～5.0之間，變異系數(shù)在0～15.63%之間；初中各項指標(biāo)總體認(rèn)可度較高，均值在3.67～4.67之間，變異系數(shù)為10.39～24.71%；對于小學(xué)的指標(biāo)項總體認(rèn)可度稍低，重要性均值為3.06～4.39，變異系數(shù)值在13.58～29.13%之間，均在可納入的標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)。

專家對體系結(jié)構(gòu)認(rèn)可，僅對部分要素指標(biāo)的描述提出了修改意見。結(jié)合統(tǒng)計結(jié)果及部分專家提出的建議，經(jīng)進(jìn)一步與專家進(jìn)行深層次交流，本研究對相關(guān)素養(yǎng)表達(dá)進(jìn)行了調(diào)整：將“工程基礎(chǔ)知識”改為“工程基礎(chǔ)認(rèn)知”；將“工程本質(zhì)與特征”改為“工程及行業(yè)認(rèn)知”；將“自主發(fā)展與社會交往”改為“個人發(fā)展與團(tuán)隊工作”；對部分二級指標(biāo)的分層描述進(jìn)行了微調(diào)。

本研究根據(jù)工程核心素養(yǎng)一級指標(biāo)在各學(xué)段的重要性程度專家意見均值制作了雷達(dá)圖，如圖1所示，發(fā)現(xiàn)各指標(biāo)重要性程度按學(xué)段從低至高均呈逐步上升的趨勢。重要性程度在小學(xué)、初中和高中均位居首位的指標(biāo)是工程精神與責(zé)任倫理，其次是工程思維習(xí)慣及個人發(fā)展與團(tuán)隊工作；而重要性程度從小學(xué)至高中變化幅度較大的是工程基礎(chǔ)認(rèn)知和工程問題解決兩項。

接下來，本研究根據(jù)工程核心素養(yǎng)各二級指標(biāo)在各學(xué)段的重要性程度專家意見均值繪制了點線圖，如圖2所示，發(fā)現(xiàn)從小學(xué)至高中，各指標(biāo)重要性均值呈明顯的階梯發(fā)展，在高中階段，所有指標(biāo)重要性均值均超過4，在小學(xué)和初中階段重要性均值都超過4的只有樂觀堅韌、責(zé)任與道德規(guī)范、創(chuàng)造性思維和自主終身學(xué)習(xí)等。從小學(xué)至高中，二級指標(biāo)重要性程度變化幅度最大的是權(quán)衡設(shè)計與實施，其次是工程和行業(yè)認(rèn)知、科學(xué)/技術(shù)探究與應(yīng)用、工程核心概念與方法等。

三 中小學(xué)工程核心素養(yǎng)框架的最終確定

1 中小學(xué)工程核心素養(yǎng)框架體系

基于以上討論，本研究確定中小學(xué)工程核心素養(yǎng)應(yīng)圍繞著解決問題和責(zé)任擔(dān)當(dāng)這兩個核心關(guān)鍵展開，并通過逐步修訂構(gòu)建了工程基礎(chǔ)認(rèn)知、工程問題解決、工程思維習(xí)慣、個人發(fā)展與團(tuán)隊工作、工程精神與責(zé)任倫理5個核心素養(yǎng)一級指標(biāo)及對應(yīng)的15個二級指標(biāo)，最終建立了中小學(xué)工程核心素養(yǎng)框架體系，如圖3所示。

（1）工程基礎(chǔ)認(rèn)知

工程基礎(chǔ)認(rèn)知是關(guān)于工程的最初級的認(rèn)識，包括工程及行業(yè)認(rèn)知，工程核心概念與方法，工程、社會與可持續(xù)發(fā)展要素。其中，工程及行業(yè)認(rèn)知包括逐步理解什么是工程，明確工程與科學(xué)、技術(shù)、數(shù)學(xué)、人文、藝術(shù)等之間的關(guān)系，認(rèn)識到工程需要綜合應(yīng)用多學(xué)科知識，了解工程行業(yè)領(lǐng)域及工程師的工作與要求。工程核心概念與方法包括逐步理解并應(yīng)用系統(tǒng)、資源、約束、優(yōu)化、權(quán)衡、建模、過程、控制等核心概念，熟悉工程設(shè)計的基本過程和方法。工程、社會與可持續(xù)發(fā)展包括逐步理解工程與日常生活的關(guān)系，了解工程對人類、社會文化、經(jīng)濟(jì)和政治的影響，清楚社會對工程的作用，明晰工程師的責(zé)任和倫理道德的重要性等。

（2）工程問題解決

工程問題解決是指中小學(xué)生嘗試解決具體問題，從而獲得初步的問題解決能力，特別是約束條件下的、以設(shè)計為核心的問題解決能力，包括問題識別與評估、科學(xué)/技術(shù)探究與應(yīng)用、權(quán)衡設(shè)計與實施、數(shù)據(jù)/信息獲取與分析要素。此處的工程問題解決，區(qū)別于專業(yè)工程師的問題解決，其問題的復(fù)雜性、專業(yè)性都相對較低；區(qū)別于常規(guī)學(xué)習(xí)和生活中的問題解決，其問題則更具有情境性、約束性、復(fù)雜性、綜合性。

問題識別與評估包括能識別并表述問題、需求和約束條件，明確問題解決的目標(biāo)；能對選題或方案進(jìn)行可行性評估；能從多方面評價設(shè)計方案；能權(quán)衡利弊，對設(shè)計方案做出選擇或決策?？茖W(xué)/技術(shù)探究與應(yīng)用包括通過模仿、設(shè)計實驗或試驗等方法探索并理解相關(guān)的科學(xué)和技術(shù)原理；能設(shè)計技術(shù)試驗測試方案或檢測問題。權(quán)衡設(shè)計與實施包括根據(jù)綜合分析與研究的結(jié)果，結(jié)合相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)和約束條件，設(shè)計問題的解決方案；能繪制圖紙，建立模型，合理選擇并利用工具和材料制作模型或原型；能對設(shè)計進(jìn)行優(yōu)化等。數(shù)據(jù)/信息獲取與分析包括知道要獲取什么數(shù)據(jù)或信息資源；能通過調(diào)查、檢索、測量等多種渠道收集有用的數(shù)據(jù)或信息；能對數(shù)據(jù)或信息進(jìn)行分析和判斷，必要時能進(jìn)行數(shù)學(xué)計算、推導(dǎo)和分析。

（3）工程思維習(xí)慣

工程思維習(xí)慣（也稱為“工程思維”）是在長期的工程學(xué)習(xí)和實踐過程中所形成的相對穩(wěn)定的、有較大影響的思維模式，區(qū)別于數(shù)學(xué)和科學(xué)思維習(xí)慣，它是一種籌劃型實體思維[17]，也是一種價值定向、腳踏實地的造物思維[18][19]。對中小學(xué)生來說，需要了解并學(xué)習(xí)工程師思考問題的方式，即形成初步的工程思維習(xí)慣，主要包括批判性思維、系統(tǒng)思維、創(chuàng)造性思維等要素。

批判性思維通常表現(xiàn)為能夠獨立思考，敢質(zhì)疑會判斷，能通過簡單的邏輯推理、尋找證據(jù)等方式為問題解決作出合理判斷和決策。系統(tǒng)思維是工程思維的核心所在，通常表現(xiàn)為能將工程對象看成系統(tǒng)，并將系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)、運行和整體最優(yōu)化目標(biāo)放在突出位置[20]，進(jìn)行整體性思考、全局性謀劃、總體性推進(jìn)、有機性協(xié)同[21]。創(chuàng)造性思維通常表現(xiàn)為有好奇心和求新意識；愿意探索和嘗試新技術(shù)，并產(chǎn)生改善現(xiàn)有技術(shù)的策略；能在以設(shè)計為基礎(chǔ)的活動情境中提出新的想法或原創(chuàng)設(shè)計，并將其盡可能地實現(xiàn)。

解決工程問題時，需兼顧工程問題的復(fù)雜性、整體性等特征和集成性、合規(guī)性、跨學(xué)科性、創(chuàng)造性等需求，因此工程思維習(xí)慣與工程問題解決緊密關(guān)聯(lián)。其中，系統(tǒng)思維從整體把關(guān)、全局籌劃、多學(xué)科交叉、多技術(shù)集成、多方面協(xié)調(diào)，有助于推進(jìn)問題解決；批判性思維則助力問題識別、判斷、分析和決策；創(chuàng)造性思維注重思維發(fā)散和聯(lián)想，有助于創(chuàng)造性地解決問題。

（4）個人發(fā)展與團(tuán)隊工作

工程的一個顯著特點是社會性、跨學(xué)科性和綜合性，需要與時俱進(jìn)和團(tuán)隊合作，因此個人發(fā)展和團(tuán)隊工作是一項關(guān)鍵能力，主要包括溝通交流、團(tuán)隊合作和自主與終身學(xué)習(xí)要素。

溝通交流是指個體在參與工程活動的過程中，就事實、觀點、情感、價值取向等方面采用適當(dāng)?shù)姆椒ㄅc他人進(jìn)行交流和溝通，表現(xiàn)為愿意與人交流和溝通；能采用口頭語言、肢體語言、圖紙、模型、展示匯報等有效方式進(jìn)行表達(dá)；能傾聽、理解并及時反饋，在雙方理解出現(xiàn)偏差時，能及時詢問、解釋和進(jìn)一步溝通。團(tuán)隊合作是指有團(tuán)隊意識，能夠理解和尊重學(xué)科、性別等差異，關(guān)注團(tuán)隊工作質(zhì)量，并與團(tuán)隊成員進(jìn)行包容性的合作，愿意幫助團(tuán)隊中較弱的成員。自主與終身學(xué)習(xí)是指有自主學(xué)習(xí)的意識，能應(yīng)用學(xué)習(xí)策略有效開展學(xué)習(xí)與自我監(jiān)督；能對工程相關(guān)領(lǐng)域的現(xiàn)有和新興技術(shù)進(jìn)行跟蹤，主動進(jìn)行知識更新等。

（5）工程精神與責(zé)任倫理

工程精神與責(zé)任倫理是工程師特有的精神品質(zhì)與社會責(zé)任。鑒于工程的社會屬性，任何一項工程活動都關(guān)系著人、社會和環(huán)境，該項指標(biāo)在中小學(xué)階段尤為重要，包括樂觀堅韌、責(zé)任與道德規(guī)范要素。其中，樂觀堅韌強調(diào)對工程有興趣甚至熱愛，樂于奉獻(xiàn)，敢于實踐，愿意投入且專注，為之付出堅持不懈的努力，不斷改進(jìn)以追求精益求精的品質(zhì)等。責(zé)任與道德規(guī)范指明應(yīng)遵守道德底線，有家國情懷，具有健康、安全、風(fēng)險、環(huán)保、規(guī)范和法律意識，嚴(yán)肅嚴(yán)謹(jǐn)，認(rèn)真做好每一項工作，并對個人所做的決定負(fù)責(zé)。

2 核心素養(yǎng)在各學(xué)段的目標(biāo)層次劃分

由于工程的綜合性、復(fù)雜性等特征，對工程本科學(xué)生能力素養(yǎng)的畢業(yè)要求尚且是基本具備，因此中小學(xué)工程教育目標(biāo)設(shè)置不宜過高。綜合上文數(shù)據(jù)統(tǒng)計結(jié)果，根據(jù)能力形成的階段劃分，本研究將以上素養(yǎng)在各學(xué)段的水平等級分為啟蒙、意識、初步三個層次，并將其重要程度根據(jù)專家賦值分為中低（3～3.5）、中（3.5～4）、中高（4～4.5）和高（4.5～5）四個等級，得到中小學(xué)工程核心素養(yǎng)在各學(xué)段的水平等級與重要性程度，如表2所示。

四 結(jié)語

本研究構(gòu)建了中小學(xué)工程核心素養(yǎng)框架體系，側(cè)重于探究中小學(xué)生工程教育需要培養(yǎng)的關(guān)鍵能力和品質(zhì)，力求結(jié)構(gòu)清晰簡單，為幫助教師理解和把握中小學(xué)工程教育目標(biāo)，并開展工程學(xué)科教學(xué)、工程與其他學(xué)科融合、STEM或創(chuàng)客項目學(xué)習(xí)活動等提供方向指引。需強調(diào)的是，中小學(xué)工程教育并不是面向職業(yè)或?qū)I(yè)的工程教育，工程興趣的培養(yǎng)和工程精神品質(zhì)的傳承是中其首要任務(wù)；基于工程本身特點和學(xué)生發(fā)展規(guī)律，工程問題解決能力和工程思維培養(yǎng)重要且需要循序漸進(jìn)；當(dāng)前中小學(xué)工程還沒有自己的學(xué)科地位，更要注重工程與技術(shù)、科學(xué)、數(shù)學(xué)、藝術(shù)等各學(xué)科的融合；鑒于工程實踐的特殊性，中小學(xué)工程教育不能簡單地復(fù)制其他學(xué)科的教學(xué)模式與方法，應(yīng)以作為工程學(xué)習(xí)與實踐行動者的學(xué)生為中心，關(guān)注諸如活動體驗、學(xué)習(xí)者投入、物理環(huán)境條件和社會場域關(guān)系等要素[22]，開展學(xué)習(xí)環(huán)境或?qū)W習(xí)模式的創(chuàng)新設(shè)計與實踐。由于研究者的能力和精力有限，本研究還存在很多不足之處，如對于工程核心素養(yǎng)在中小學(xué)各學(xué)段的具體要求沒有深入界定、對于某些表述可能不夠精準(zhǔn)等，有待在后續(xù)研究與實踐中進(jìn)一步探索和完善。此外，也期待更多的研究者關(guān)注和投入其中，共同推進(jìn)中小學(xué)工程教育的發(fā)展。

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Abstract： In recent years， due to the impact of the international situation， it is pressing to develop our engineering technology independently. The construction of engineering core competencies in primary and secondary schools has become an urgent task. Based on this， this paper firstly established a preliminary indicator framework through literature analysis and expert interviews. Then， after two rounds of expert consultation and index revision， the framework system of engineering core competencies in primary and secondary schools was constructed by using Delphi method， which included 5 first-level core competencies indexes of basic engineering cognition， engineering problem solving， personal development and team work， engineering thinking habits， engineering spirit and responsibility ethics， and correspnding 15 second-level indexes. Finally， the layered goal of engineering core competencies training in primary and secondary schools was proposed. Through research， it was expected in this paper to provide theoretical reference for formulating the objectives and content system of engineering education in primary and secondary schools， and provide direction guidance for carrying out engineering education and teaching in primary and secondary schools.

Keywords： engineering core competencies in primary and secondary schools; framework system; engineering education in primary and secondary schools

*基金項目：本文受國家社會科學(xué)基金“十四五”規(guī)劃2021年度教育學(xué)一般課題“基于場域理論的中小學(xué)技術(shù)與工程素養(yǎng)教育研究”（項目編號：BCA210082）資助。

作者簡介：譚姣連，廣西師范大學(xué)副教授，華南師范大學(xué)在讀博士，研究方向為信息技術(shù)教育應(yīng)用、STEM教育與創(chuàng)客教育等，郵箱為cakeetea@163.com。

收稿日期：2022年10月22日

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