錢(qián)逸舟

工程教育是STEM（科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)）教育的重要組成部分。中小學(xué)工程教育的核心是以問(wèn)題、任務(wù)或項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)，基于工程設(shè)計(jì)流程開(kāi)展教學(xué)活動(dòng)，強(qiáng)調(diào)學(xué)生的主動(dòng)參與以及教學(xué)的實(shí)踐性。與其他三門(mén)學(xué)科不同，工程教育在中小學(xué)并非獨(dú)立的學(xué)科，但它可以打破學(xué)科壁壘，有效助力學(xué)?？茖W(xué)、技術(shù)、數(shù)學(xué)教育的實(shí)施，為跨學(xué)科教學(xué)提供理念與方法。

2023年，無(wú)錫市開(kāi)始全面推進(jìn)中小學(xué)工程教育，旨在激發(fā)學(xué)生對(duì)工程技術(shù)的興趣，培養(yǎng)他們的工程素養(yǎng)，探索培育拔尖創(chuàng)新人才的有效途徑。經(jīng)過(guò)一年多的探索，各類(lèi)工程教育課程已在無(wú)錫市工程教育重點(diǎn)建設(shè)學(xué)校全面實(shí)施。在此過(guò)程中，我們追蹤并研究了多所學(xué)校工程教育的開(kāi)展情況，總結(jié)出了中小學(xué)工程教育有效實(shí)施的三大核心原則：以素養(yǎng)為導(dǎo)向的課程設(shè)計(jì)、分層實(shí)施的課程實(shí)踐以及多元評(píng)價(jià)的成效檢驗(yàn)。

素養(yǎng)導(dǎo)向的課程設(shè)計(jì)

中小學(xué)工程教育旨在培養(yǎng)學(xué)生的各方面素養(yǎng)，而非簡(jiǎn)單地傳授工程知識(shí)。因此，設(shè)計(jì)工程教育課程的第一原則是素養(yǎng)導(dǎo)向。這里的素養(yǎng)包括三個(gè)方面：工程素養(yǎng)、學(xué)科核心素養(yǎng)和其他非學(xué)科素養(yǎng)。

中小學(xué)工程教育首先要培養(yǎng)學(xué)生的工程素養(yǎng)。盡管目前學(xué)界對(duì)于中小學(xué)生工程素養(yǎng)的定義還沒(méi)有明確共識(shí)，但根據(jù)已有資料，工程素養(yǎng)可理解為應(yīng)用工程設(shè)計(jì)過(guò)程來(lái)解決問(wèn)題、達(dá)成目標(biāo)的能力。具體而言，工程素養(yǎng)包括工程思維能力（如系統(tǒng)思考）、工程基礎(chǔ)認(rèn)知、問(wèn)題解決能力、工程精神與倫理、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力等維度。由于工程素養(yǎng)的各個(gè)維度與工程設(shè)計(jì)的流程緊密相關(guān)，課程設(shè)計(jì)若緊扣工程設(shè)計(jì)流程，引導(dǎo)學(xué)生探究問(wèn)題，設(shè)計(jì)、實(shí)施并優(yōu)化方案，體驗(yàn)工程迭代思想，工程素養(yǎng)就自然而然地融入了課程。

學(xué)科核心素養(yǎng)也是工程教育課程中需重點(diǎn)關(guān)注的部分。工程教育并非國(guó)家課程，因此天然地具備了跨學(xué)科的特性，即學(xué)生在工程實(shí)踐中需要靈活運(yùn)用科學(xué)、技術(shù)、數(shù)學(xué)等學(xué)科的知識(shí)解決問(wèn)題。圍繞工程實(shí)踐開(kāi)展跨學(xué)科教學(xué)，可以很好地融入學(xué)科核心素養(yǎng)。因此，在設(shè)計(jì)工程教育課程時(shí)，需要考慮跨學(xué)科內(nèi)容的設(shè)計(jì)，尤其是要思考如何將學(xué)科核心素養(yǎng)融入其中。學(xué)科核心素養(yǎng)與工程教育課程整合的方式主要有兩種：內(nèi)容整合與情境整合。內(nèi)容整合是指通過(guò)設(shè)計(jì)跨學(xué)科的教學(xué)活動(dòng)，讓學(xué)生綜合運(yùn)用不同學(xué)科的知識(shí)完成工程設(shè)計(jì)；情境整合是指在某一學(xué)科教學(xué)時(shí)融入工程設(shè)計(jì)，讓學(xué)生通過(guò)現(xiàn)實(shí)工程情境的體驗(yàn)加深學(xué)科知識(shí)的學(xué)習(xí)。

其他非學(xué)科素養(yǎng)是指在工程教育實(shí)施過(guò)程中，學(xué)生能夠提升的其他素養(yǎng)。在素養(yǎng)導(dǎo)向的教學(xué)中，教師不僅是知識(shí)的傳授者，還是學(xué)生學(xué)習(xí)的引導(dǎo)者和合作伙伴。這就要求學(xué)生成為學(xué)習(xí)的主人，在問(wèn)題解決與項(xiàng)目實(shí)踐中應(yīng)用批判性思維、創(chuàng)造性思維等高階思維能力。同時(shí)，課程中具有挑戰(zhàn)性和啟發(fā)性的學(xué)習(xí)任務(wù)，可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和動(dòng)力。在多樣化的學(xué)習(xí)體驗(yàn)和精心設(shè)計(jì)的情境中，學(xué)生能夠深入思考工程實(shí)踐對(duì)社會(huì)、環(huán)境和人類(lèi)的影響，培養(yǎng)應(yīng)對(duì)未來(lái)挑戰(zhàn)的能力和素質(zhì)，從而成為具有創(chuàng)造力、批判性思維和社會(huì)責(zé)任感的公民。

分層實(shí)施的課程實(shí)踐

由于工程教育的特殊性，學(xué)校一般沒(méi)有專(zhuān)職的工程課程教師，也沒(méi)有現(xiàn)成的工程教育課程。目前，學(xué)校的工程教育課程主要由信息科技、科學(xué)（包括物理、化學(xué)、生物）及數(shù)學(xué)教師負(fù)責(zé)，課程實(shí)施時(shí)間多安排在課后延時(shí)服務(wù)和社團(tuán)課時(shí)段。基于以上現(xiàn)狀，學(xué)校在開(kāi)展工程教育時(shí)，應(yīng)遵循分層實(shí)施的原則，根據(jù)師資和課程資源等情況，開(kāi)設(shè)普及類(lèi)、社團(tuán)類(lèi)、競(jìng)賽類(lèi)等不同層次的工程教育課程，通過(guò)不同的課程形式推動(dòng)工程教育落地。

普及類(lèi)工程教育課程旨在讓每一位學(xué)生都能夠體驗(yàn)工程實(shí)踐，其課程實(shí)施方式十分多樣化。第一種方式是邀請(qǐng)工程專(zhuān)家和教授走進(jìn)課堂，為學(xué)生們帶來(lái)專(zhuān)題講座，普及工程相關(guān)知識(shí)。例如，太湖格致中學(xué)邀請(qǐng)了江南大學(xué)物聯(lián)網(wǎng)工程學(xué)院的教授團(tuán)隊(duì)走進(jìn)校園，開(kāi)展了以“智慧物聯(lián)：科技與未來(lái)工程的交匯點(diǎn)”為主題的“開(kāi)學(xué)第一課”。第二種方式是組織學(xué)生深入工程相關(guān)企業(yè)，進(jìn)行游學(xué)活動(dòng)。例如，碩放實(shí)驗(yàn)小學(xué)圍繞“航空工程”主題，組織學(xué)生到無(wú)錫乘風(fēng)航空工程技術(shù)有限公司進(jìn)行參觀學(xué)習(xí)。第三種方式是在部分年級(jí)開(kāi)設(shè)普及型工程教育課程。例如，尚賢萬(wàn)科小學(xué)在三、四兩個(gè)年級(jí)開(kāi)設(shè)了“人工智能與機(jī)器人”的普及型課程。此外，還有一種方式是在國(guó)家課程中滲透工程內(nèi)容。例如，在物理課上引導(dǎo)學(xué)生搭建結(jié)構(gòu)模型，幫助他們理解力學(xué)關(guān)系，加深對(duì)物理學(xué)原理的認(rèn)識(shí)。

社團(tuán)類(lèi)課程，也可稱(chēng)為興趣類(lèi)課程，旨在為有特定興趣的學(xué)生提供深入學(xué)習(xí)和實(shí)踐的機(jī)會(huì)。相較于普及類(lèi)課程，社團(tuán)類(lèi)課程參與的學(xué)生規(guī)模較小，但課程內(nèi)容更具深度和專(zhuān)業(yè)性，通常能夠更好地體現(xiàn)素養(yǎng)導(dǎo)向的課程設(shè)計(jì)理念，其工程實(shí)踐活動(dòng)也更加豐富。對(duì)于希望開(kāi)展工程教育的學(xué)校而言，深度打造一到兩門(mén)具有學(xué)校文化特色的工程教育社團(tuán)課至關(guān)重要，不僅能鍛煉教師的課程設(shè)計(jì)能力和跨學(xué)科備課能力，還可以將其中打磨成熟的內(nèi)容不斷迭代優(yōu)化，在全校進(jìn)行推廣。此外，在學(xué)校課程研發(fā)能力有限的情況下，工程教育課程的打造可以借助外力，例如與科研院所的專(zhuān)家團(tuán)隊(duì)合作，提升課程的專(zhuān)業(yè)性。目前，無(wú)錫的各工程教育試點(diǎn)學(xué)校均已建立至少一門(mén)體現(xiàn)本校特色的工程教育社團(tuán)課程，部分學(xué)校已形成了完整的課程體系。

競(jìng)賽類(lèi)課程是在社團(tuán)課的基礎(chǔ)上選拔有天賦的學(xué)生，針對(duì)相關(guān)比賽開(kāi)設(shè)的課程。如果說(shuō)普及類(lèi)課程是為了讓學(xué)生找到自己的興趣點(diǎn)，社團(tuán)類(lèi)課程是為了讓有興趣的學(xué)生進(jìn)一步發(fā)展，那么競(jìng)賽類(lèi)課程則是培養(yǎng)拔尖創(chuàng)新人才的土壤。競(jìng)賽類(lèi)課程通常圍繞具體的比賽項(xiàng)目開(kāi)設(shè)，以賽促學(xué)、以賽促教，實(shí)現(xiàn)賽課融合。同時(shí)，這類(lèi)課程對(duì)教師的要求更高，需要教師對(duì)賽項(xiàng)有深入的研究，并投入更多的時(shí)間和精力對(duì)學(xué)生進(jìn)行訓(xùn)練。因此，競(jìng)賽類(lèi)課程的實(shí)施需要學(xué)校從制度、財(cái)力、物力等多方面給予支持，這也是學(xué)校工程教育能否產(chǎn)出物化成果的關(guān)鍵。

多元評(píng)價(jià)的成效檢驗(yàn)

中小學(xué)工程教育作為一種新的教育形態(tài)，旨在發(fā)展學(xué)生的素養(yǎng)，讓學(xué)生在實(shí)踐中體悟工程的規(guī)范性，學(xué)會(huì)系統(tǒng)性思考和靈活應(yīng)對(duì)，同時(shí)理解問(wèn)題解決方案的多樣性。傳統(tǒng)的成績(jī)導(dǎo)向型評(píng)價(jià)方式并不適用于對(duì)中小學(xué)工程教育實(shí)施成效的評(píng)估，因此，需要用多元化的評(píng)價(jià)方式來(lái)檢驗(yàn)其教學(xué)效果。

首先，工程教育的評(píng)價(jià)方式需要多樣化。在中小學(xué)工程教育課程中，學(xué)生往往需要解決特定的問(wèn)題或完成特定的作品。因此，標(biāo)準(zhǔn)化考試就不太適用于這種情境，而表現(xiàn)性評(píng)價(jià)則有了用武之地。表現(xiàn)性評(píng)價(jià)是一種基于學(xué)生的實(shí)際表現(xiàn)和成果來(lái)進(jìn)行評(píng)價(jià)的方法，其注重學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中所展現(xiàn)出的各種能力。通過(guò)制定明確的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，表現(xiàn)性評(píng)價(jià)不僅能夠?qū)W(xué)生的最終作品進(jìn)行評(píng)價(jià)，還可以評(píng)價(jià)學(xué)習(xí)過(guò)程，并讓教師根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果對(duì)學(xué)生進(jìn)行反饋與指導(dǎo)。除此之外，還可以通過(guò)各類(lèi)量表來(lái)評(píng)測(cè)學(xué)生的素養(yǎng)發(fā)展，用自我評(píng)價(jià)、伙伴評(píng)價(jià)等方式督促學(xué)生進(jìn)行自我反思。

其次，評(píng)價(jià)學(xué)生在工程教育中的收獲需要多維度進(jìn)行。工程教育所培養(yǎng)的素養(yǎng)本身就具有多維屬性，僅從單一維度進(jìn)行評(píng)估，難以真正檢驗(yàn)工程教育的實(shí)施效果。然而，在目前中小學(xué)工程教育的實(shí)際操作中，對(duì)學(xué)生素養(yǎng)的多維度評(píng)價(jià)仍是薄弱環(huán)節(jié)。一方面，素養(yǎng)評(píng)價(jià)與傳統(tǒng)的知識(shí)評(píng)價(jià)差異較大，對(duì)學(xué)校而言相對(duì)陌生；另一方面，素養(yǎng)評(píng)價(jià)具有較高的專(zhuān)業(yè)性，其評(píng)價(jià)量表的設(shè)計(jì)需遵循一定的科學(xué)標(biāo)準(zhǔn)。

多元評(píng)價(jià)機(jī)制能夠?yàn)橹行W(xué)工程教育課程的持續(xù)優(yōu)化提供堅(jiān)實(shí)的數(shù)據(jù)支撐。目前，我們已經(jīng)在多所學(xué)校的工程教育課程中開(kāi)展了學(xué)生素養(yǎng)發(fā)展的追蹤工作。以尚賢萬(wàn)科小學(xué)的“STEM跨學(xué)科編程”社團(tuán)為例，在該課程中，學(xué)生需要運(yùn)用圖形化編程技巧來(lái)解決各種數(shù)學(xué)問(wèn)題，并不斷完善解決方案。經(jīng)過(guò)一學(xué)年的學(xué)習(xí)，該社團(tuán)的24名學(xué)生在學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)、數(shù)學(xué)自信、自我效能感、計(jì)算思維以及運(yùn)用技術(shù)解決問(wèn)題的態(tài)度等多個(gè)方面均展現(xiàn)出了明顯的進(jìn)步。我們堅(jiān)信，通過(guò)這樣的努力，不僅能夠幫助學(xué)校全面了解工程教育課程的實(shí)施效果，更能進(jìn)一步推動(dòng)中小學(xué)工程教育的深入發(fā)展，為學(xué)生的素養(yǎng)提升奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。