錢逸舟

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題、任務(wù)或項目驅(qū)動，基于工程設(shè)計流程開展教學(xué)活動，強調(diào)學(xué)生的主動參與以及教學(xué)的實踐性。與其他三門學(xué)科不同，工程教育在中小學(xué)并非獨立的學(xué)科，但它可以打破學(xué)科壁壘，有效助力學(xué)校科學(xué)、技術(shù)、數(shù)學(xué)教育的實施，為跨學(xué)科教學(xué)提供理念與方法。

2023年，無錫市開始全面推進中小學(xué)工程教育，旨在激發(fā)學(xué)生對工程技術(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)過一年多的探索，各類工程教育課程已在無錫市工程教育重點建設(shè)學(xué)校全面實施。在此過程中，我們追蹤并研究了多所學(xué)校工程教育的開展情況，總結(jié)出了中小學(xué)工程教育有效實施的三大核心原則：以素養(yǎng)為導(dǎo)向的課程設(shè)計、分層實施的課程實踐以及多元評價的成效檢驗。

素養(yǎng)導(dǎo)向的課程設(shè)計

中小學(xué)工程教育旨在培養(yǎng)學(xué)生的各方面素養(yǎng)，而非簡單地傳授工程知識。因此，設(shè)計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)界對于中小學(xué)生工程素養(yǎng)的定義還沒有明確共識，但根據(jù)已有資料，工程素養(yǎng)可理解為應(yīng)用工程設(shè)計過程來解決問題、達成目標的能力。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)認知、問題解決能力、工程精神與倫理、團隊協(xié)作能力等維度。由于工程素養(yǎng)的各個維度與工程設(shè)計的流程緊密相關(guān)，課程設(shè)計若緊扣工程設(shè)計流程，引導(dǎo)學(xué)生探究問題，設(shè)計、實施并優(yōu)化方案，體驗工程迭代思想，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關(guān)注的部分。工程教育并非國家課程，因此天然地具備了跨學(xué)科的特性，即學(xué)生在工程實踐中需要靈活運用科學(xué)、技術(shù)、數(shù)學(xué)等學(xué)科的知識解決問題。圍繞工程實踐開展跨學(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)計工程教育課程時，需要考慮跨學(xué)科內(nèi)容的設(shè)計，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)容整合是指通過設(shè)計跨學(xué)科的教學(xué)活動，讓學(xué)生綜合運用不同學(xué)科的知識完成工程設(shè)計；情境整合是指在某一學(xué)科教學(xué)時融入工程設(shè)計，讓學(xué)生通過現(xiàn)實工程情境的體驗加深學(xué)科知識的學(xué)習(xí)。

其他非學(xué)科素養(yǎng)是指在工程教育實施過程中，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，在問題解決與項目實踐中應(yīng)用批判性思維、創(chuàng)造性思維等高階思維能力。同時，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)興趣和動力。在多樣化的學(xué)習(xí)體驗和精心設(shè)計的情境中，學(xué)生能夠深入思考工程實踐對社會、環(huán)境和人類的影響，培養(yǎng)應(yīng)對未來挑戰(zhàn)的能力和素質(zhì)，從而成為具有創(chuàng)造力、批判性思維和社會責(zé)任感的公民。

分層實施的課程實踐

由于工程教育的特殊性，學(xué)校一般沒有專職的工程課程教師，也沒有現(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)教師負責(zé)，課程實施時間多安排在課后延時服務(wù)和社團課時段。基于以上現(xiàn)狀，學(xué)校在開展工程教育時，應(yīng)遵循分層實施的原則，根據(jù)師資和課程資源等情況，開設(shè)普及類、社團類、競賽類等不同層次的工程教育課程，通過不同的課程形式推動工程教育落地。

普及類工程教育課程旨在讓每一位學(xué)生都能夠體驗工程實踐，其課程實施方式十分多樣化。第一種方式是邀請工程專家和教授走進課堂，為學(xué)生們帶來專題講座，普及工程相關(guān)知識。例如，太湖格致中學(xué)邀請了江南大學(xué)物聯(lián)網(wǎng)工程學(xué)院的教授團隊走進校園，開展了以“智慧物聯(lián)：科技與未來工程的交匯點”為主題的“開學(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)，進行游學(xué)活動。例如，碩放實驗小學(xué)圍繞“航空工程”主題，組織學(xué)生到無錫乘風(fēng)航空工程技術(shù)有限公司進行參觀學(xué)習(xí)。第三種方式是在部分年級開設(shè)普及型工程教育課程。例如，尚賢萬科小學(xué)在三、四兩個年級開設(shè)了“人工智能與機器人”的普及型課程。此外，還有一種方式是在國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，加深對物理學(xué)原理的認識。

社團類課程，也可稱為興趣類課程，旨在為有特定興趣的學(xué)生提供深入學(xué)習(xí)和實踐的機會。相較于普及類課程，社團類課程參與的學(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)計理念，其工程實踐活動也更加豐富。對于希望開展工程教育的學(xué)校而言，深度打造一到兩門具有學(xué)校文化特色的工程教育社團課至關(guān)重要，不僅能鍛煉教師的課程設(shè)計能力和跨學(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家團隊合作，提升課程的專業(yè)性。目前，無錫的各工程教育試點學(xué)校均已建立至少一門體現(xiàn)本校特色的工程教育社團課程，部分學(xué)校已形成了完整的課程體系。

競賽類課程是在社團課的基礎(chǔ)上選拔有天賦的學(xué)生，針對相關(guān)比賽開設(shè)的課程。如果說普及類課程是為了讓學(xué)生找到自己的興趣點，社團類課程是為了讓有興趣的學(xué)生進一步發(fā)展，那么競賽類課程則是培養(yǎng)拔尖創(chuàng)新人才的土壤。競賽類課程通常圍繞具體的比賽項目開設(shè)，以賽促學(xué)、以賽促教，實現(xiàn)賽課融合。同時，這類課程對教師的要求更高，需要教師對賽項有深入的研究，并投入更多的時間和精力對學(xué)生進行訓(xùn)練。因此，競賽類課程的實施需要學(xué)校從制度、財力、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。

多元評價的成效檢驗

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)生在實踐中體悟工程的規(guī)范性，學(xué)會系統(tǒng)性思考和靈活應(yīng)對，同時理解問題解決方案的多樣性。傳統(tǒng)的成績導(dǎo)向型評價方式并不適用于對中小學(xué)工程教育實施成效的評估，因此，需要用多元化的評價方式來檢驗其教學(xué)效果。

首先，工程教育的評價方式需要多樣化。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題或完成特定的作品。因此，標準化考試就不太適用于這種情境，而表現(xiàn)性評價則有了用武之地。表現(xiàn)性評價是一種基于學(xué)生的實際表現(xiàn)和成果來進行評價的方法，其注重學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中所展現(xiàn)出的各種能力。通過制定明確的評價標準，表現(xiàn)性評價不僅能夠?qū)W(xué)生的最終作品進行評價，還可以評價學(xué)習(xí)過程，并讓教師根據(jù)評價結(jié)果對學(xué)生進行反饋與指導(dǎo)。除此之外，還可以通過各類量表來評測學(xué)生的素養(yǎng)發(fā)展，用自我評價、伙伴評價等方式督促學(xué)生進行自我反思。

其次，評價學(xué)生在工程教育中的收獲需要多維度進行。工程教育所培養(yǎng)的素養(yǎng)本身就具有多維屬性，僅從單一維度進行評估，難以真正檢驗工程教育的實施效果。然而，在目前中小學(xué)工程教育的實際操作中，對學(xué)生素養(yǎng)的多維度評價仍是薄弱環(huán)節(jié)。一方面，素養(yǎng)評價與傳統(tǒng)的知識評價差異較大，對學(xué)校而言相對陌生；另一方面，素養(yǎng)評價具有較高的專業(yè)性，其評價量表的設(shè)計需遵循一定的科學(xué)標準。

多元評價機制能夠為中小學(xué)工程教育課程的持續(xù)優(yōu)化提供堅實的數(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展了學(xué)生素養(yǎng)發(fā)展的追蹤工作。以尚賢萬科小學(xué)的“STEM跨學(xué)科編程”社團為例，在該課程中，學(xué)生需要運用圖形化編程技巧來解決各種數(shù)學(xué)問題，并不斷完善解決方案。經(jīng)過一學(xué)年的學(xué)習(xí)，該社團的24名學(xué)生在學(xué)習(xí)動機、數(shù)學(xué)自信、自我效能感、計算思維以及運用技術(shù)解決問題的態(tài)度等多個方面均展現(xiàn)出了明顯的進步。我們堅信，通過這樣的努力，不僅能夠幫助學(xué)校全面了解工程教育課程的實施效果，更能進一步推動中小學(xué)工程教育的深入發(fā)展，為學(xué)生的素養(yǎng)提升奠定堅實基礎(chǔ)。