在科學(xué)教育加法中統(tǒng)籌規(guī)劃高質(zhì)量中小學(xué)工程教育*

蘇 洵 余舒雯 鄭永和

在科學(xué)教育加法中統(tǒng)籌規(guī)劃高質(zhì)量中小學(xué)工程教育*

蘇 洵 余舒雯 鄭永和[通訊作者]

（北京師范大學(xué) 科學(xué)教育研究院，北京 100875）

在科學(xué)教育加法中統(tǒng)籌規(guī)劃高質(zhì)量中小學(xué)工程教育以培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維、創(chuàng)新與解決問題能力、跨學(xué)科知識應(yīng)用能力、合作溝通能力和倫理意識，是人工智能時(shí)代對人才培養(yǎng)提出的新要求。基于此，文章首先分析了統(tǒng)籌規(guī)劃高質(zhì)量中小學(xué)工程教育的價(jià)值意蘊(yùn)，以此為基礎(chǔ)定位并闡述在科學(xué)教育加法中統(tǒng)籌規(guī)劃高質(zhì)量中小學(xué)工程教育的基本內(nèi)涵。之后，文章從實(shí)踐、研究、師資、評價(jià)四個(gè)層面分析了我國統(tǒng)籌規(guī)劃高質(zhì)量中小學(xué)工程教育面臨的現(xiàn)實(shí)問題。最后，文章針對這些現(xiàn)實(shí)問題，提出在科學(xué)教育加法中統(tǒng)籌規(guī)劃高質(zhì)量中小學(xué)工程教育的推進(jìn)路徑，即開發(fā)國家中小學(xué)工程教育核心內(nèi)容框架、建立影響廣泛的中小學(xué)工程教育研究共同體、提升中小學(xué)科技類教師的工程教學(xué)水平、構(gòu)建面向全體中小學(xué)生的工程教育評價(jià)體系，以期推動我國高質(zhì)量中小學(xué)工程教育的開展，并為實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新人才的自主培養(yǎng)和深入落實(shí)教育、科技、人才一體化發(fā)展戰(zhàn)略提供啟示。

科學(xué)教育加法；中小學(xué)；工程教育；大科學(xué)教育；工程素養(yǎng)

當(dāng)今時(shí)代，科技與產(chǎn)業(yè)持續(xù)變革，人工智能飛速發(fā)展并廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)生活各領(lǐng)域，未來世界充滿不確定性。面對未來社會的挑戰(zhàn)，開展中小學(xué)工程教育能夠幫助學(xué)生為未來生活和工作做好準(zhǔn)備。中小學(xué)工程教育旨在培養(yǎng)全體中小學(xué)生的工程與技術(shù)素養(yǎng)，即理解、使用、創(chuàng)造、評價(jià)工程與技術(shù)產(chǎn)品的能力，并發(fā)揮工程學(xué)對于STEM教育的學(xué)科整合作用。黨的二十大報(bào)告明確提出教育、科技、人才一體化的重大發(fā)展戰(zhàn)略，并強(qiáng)調(diào)努力培養(yǎng)青年科技人才、大國工匠、卓越的工程師等科技領(lǐng)軍人才和創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)[1]。2023年2月，習(xí)近平總書記在中共中央政治局第三次集體學(xué)習(xí)時(shí)強(qiáng)調(diào)在教育“雙減”中做好科學(xué)教育加法[2]，奏響了向科學(xué)教育進(jìn)軍的時(shí)代強(qiáng)音。同年5月，《教育部等十八部門關(guān)于加強(qiáng)新時(shí)代中小學(xué)科學(xué)教育工作的意見》（下文簡稱《意見》）發(fā)布[3]，明確提出統(tǒng)籌規(guī)劃科學(xué)教育與工程教育，從跨學(xué)科教育的視角拓展了科學(xué)教育的內(nèi)容和學(xué)習(xí)方式。在此背景下，本研究以統(tǒng)籌規(guī)劃高質(zhì)量中小學(xué)工程教育的價(jià)值意蘊(yùn)為切入點(diǎn)，剖析在科學(xué)教育加法中統(tǒng)籌規(guī)劃高質(zhì)量中小學(xué)工程教育的基本內(nèi)涵，并針對當(dāng)前我國統(tǒng)籌規(guī)劃中小學(xué)工程教育面臨的現(xiàn)實(shí)問題，提出在科學(xué)教育加法中統(tǒng)籌規(guī)劃高質(zhì)量中小學(xué)工程教育的具體推進(jìn)路徑，以期為我國創(chuàng)新人才的自主培養(yǎng)提供思路。

一 統(tǒng)籌規(guī)劃高質(zhì)量中小學(xué)工程教育的價(jià)值意蘊(yùn)

中小學(xué)階段，在科學(xué)教育加法中統(tǒng)籌規(guī)劃高質(zhì)量工程教育有助于為國家培養(yǎng)優(yōu)質(zhì)的科技創(chuàng)新人才，提升公民的工程與技術(shù)素養(yǎng)，也突顯出工程教育獨(dú)特的育人價(jià)值。

1 契合國家優(yōu)質(zhì)科技創(chuàng)新人才培養(yǎng)的發(fā)展邏輯

當(dāng)今世界正經(jīng)歷百年未有之大變局，應(yīng)對大國博弈和新一輪科技革命、產(chǎn)業(yè)變革帶來的挑戰(zhàn)，解決關(guān)鍵技術(shù)“卡脖子”的問題，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新人才的自主培養(yǎng)，必須深入實(shí)施科教興國戰(zhàn)略和創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略，增強(qiáng)國家創(chuàng)新發(fā)展新動能。依賴高質(zhì)量科學(xué)、工程與技術(shù)人才大軍實(shí)現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新，是推動經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的核心驅(qū)動力[4]。優(yōu)質(zhì)科技創(chuàng)新人才的自主培養(yǎng)不僅要求加強(qiáng)高等工程教育改革，也需要將工程教育前置到中小學(xué)階段。研究表明，學(xué)生在學(xué)校的工程教育經(jīng)歷與其職業(yè)興趣直接相關(guān)，因?yàn)檫@些經(jīng)歷塑造了學(xué)生的工程與技術(shù)觀[5]。學(xué)生通常在14歲之前形成對未來科學(xué)、技術(shù)、工程相關(guān)職業(yè)的興趣[6]，而參加工程課程和活動的學(xué)生可能對從事工程職業(yè)更感興趣[7]。因此，應(yīng)為全體中小學(xué)生提供接受工程教育的機(jī)會，深化中小學(xué)生對工程、技術(shù)和工程師相關(guān)工作的認(rèn)識，培養(yǎng)其未來的職業(yè)興趣。

2 順應(yīng)提升公民工程與技術(shù)素養(yǎng)要求的現(xiàn)實(shí)邏輯

在各種技術(shù)產(chǎn)品、技術(shù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與制造過程中，工程學(xué)扮演了重要角色。當(dāng)今時(shí)代，工程與技術(shù)逐漸滲透到人類生產(chǎn)和生活的方方面面，已成為塑造社會的強(qiáng)大力量之一[8]。研究表明，工程教育有助于提升公民的工程與技術(shù)素養(yǎng)[9]。隨著我們的生活越來越依賴于工程與技術(shù)，在基礎(chǔ)教育階段開展工程教育以提升公民的工程與技術(shù)素養(yǎng)，已成為美國、英國、澳大利亞、新西蘭近年來教育改革的一項(xiàng)重要目標(biāo)。所謂“工程與技術(shù)素養(yǎng)”，是指理解、使用、創(chuàng)造、評價(jià)工程與技術(shù)產(chǎn)品——人類設(shè)計(jì)的環(huán)境的能力[10]。提升公民的工程與技術(shù)素養(yǎng)，能幫助他們深入理解人類創(chuàng)造的世界和設(shè)計(jì)過程，并幫助他們在效益、成本、使用新技術(shù)的可行性方面和工程與技術(shù)相關(guān)社會性科學(xué)議題的評價(jià)與選擇方面做出明智決定。為了更好地應(yīng)對當(dāng)前和未來生活中的工程與技術(shù)挑戰(zhàn)，有必要在中小學(xué)階段加強(qiáng)工程教育，培養(yǎng)學(xué)生的工程與技術(shù)素養(yǎng)。

3 突顯工程教育獨(dú)特育人價(jià)值的學(xué)科邏輯

兒童天生喜好設(shè)計(jì)、建造和拆解物品[11]，而自小學(xué)階段起開展工程教育，有助于幫助兒童更持久地保留這份天性。另外，在中小學(xué)開展工程教育可以培養(yǎng)學(xué)生的問題解決能力和心理傾向[12]。現(xiàn)實(shí)世界中問題的解決常常是一個(gè)復(fù)雜的過程，既涉及問題的界定及其解決方案的設(shè)計(jì)、測試、迭代、評估等環(huán)節(jié)[13]，也涉及解決問題的毅力和信心。不同于傳統(tǒng)課程偏重知識的傳授，工程教育學(xué)科更多地強(qiáng)調(diào)在早期階段培養(yǎng)兒童解決問題的能力和心理傾向。工程教育通常采用項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的方式，內(nèi)容包含設(shè)計(jì)、動手實(shí)踐、探究、團(tuán)隊(duì)合作等，為培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維、溝通、合作、創(chuàng)造力等“21世紀(jì)技能”創(chuàng)設(shè)了絕佳途徑[14]。同時(shí)，學(xué)生在工程教育活動中可以進(jìn)行自主設(shè)計(jì)，并對自己的學(xué)習(xí)負(fù)責(zé)，其學(xué)習(xí)的積極性、參與度相較于傳統(tǒng)課程有了更多提升[15]，這些都顯示出了工程教育學(xué)科獨(dú)特的育人價(jià)值。

二 在科學(xué)教育加法中統(tǒng)籌規(guī)劃高質(zhì)量中小學(xué)工程教育的基本內(nèi)涵

做好科學(xué)教育加法，是推進(jìn)黨的二十大提出的教育、科技、人才一體化發(fā)展戰(zhàn)略的重要抓手，是培養(yǎng)科技創(chuàng)新人才和高素質(zhì)勞動者大軍、提升全民科學(xué)素質(zhì)的關(guān)鍵，也是建設(shè)教育強(qiáng)國的突破口。不同于以培養(yǎng)卓越工程師、工程科學(xué)家、技術(shù)企業(yè)家、高素質(zhì)技術(shù)技能人才為目的的高等工程教育，在科學(xué)教育加法中統(tǒng)籌規(guī)劃高質(zhì)量中小學(xué)工程教育，可以通過工程設(shè)計(jì)實(shí)踐，為學(xué)生提供科學(xué)學(xué)習(xí)的真實(shí)問題情境，重在培養(yǎng)全體中小學(xué)生的工程與技術(shù)素養(yǎng)，發(fā)揮工程學(xué)在STEM教育中的學(xué)科整合作用。基于此，本研究從狹義、廣義兩個(gè)角度分析科學(xué)教育，并以此為基礎(chǔ)定位并闡述在科學(xué)教育加法中統(tǒng)籌規(guī)劃高質(zhì)量中小學(xué)工程教育的基本內(nèi)涵。

1 基本內(nèi)涵定位

從狹義上講，科學(xué)教育以面向中小學(xué)生的自然科學(xué)教育為主，涉及物理、生物、化學(xué)等學(xué)科，其目的在于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)[16]。從廣義上講，科學(xué)教育涵蓋幼兒園、小學(xué)、中學(xué)、大學(xué)各學(xué)段，在正式的學(xué)校教育環(huán)境和非正式的校外教育環(huán)境（如博物館、科技館、家庭、機(jī)構(gòu)、社區(qū)等）均可開展，不僅涉及物理、生物、化學(xué)等自然科學(xué)學(xué)科，還包含技術(shù)教育、工程教育、數(shù)學(xué)教育等方面的內(nèi)容[17]。《意見》對中小學(xué)高質(zhì)量科學(xué)教育體系進(jìn)行了全方位的頂層設(shè)計(jì)，并從大中小各學(xué)段一體化布局、校內(nèi)外多元主體協(xié)同育人、“學(xué)-教-師-資-評-研”教育要素系統(tǒng)改革的三維視角，勾勒出一幅“大科學(xué)教育”的全景圖[18]。可見，《意見》中提到的“統(tǒng)籌規(guī)劃科學(xué)教育和工程教育”并非指向狹義的科學(xué)教育，而是直指廣義的科學(xué)教育，其基本內(nèi)涵是在“大科學(xué)教育”視域下統(tǒng)籌規(guī)劃中小學(xué)工程教育。“大科學(xué)教育”突破了只關(guān)注中小學(xué)科學(xué)課程教學(xué)活動的狹義理解，而將科學(xué)教育視為一項(xiàng)涉及多元育人主體、不同學(xué)段、各個(gè)教育要素、多種保障機(jī)制有機(jī)融合以及整個(gè)社會共同發(fā)力以提升全民族科學(xué)素養(yǎng)的全局性、系統(tǒng)性大工程。

表1 科學(xué)、技術(shù)、工程三者的區(qū)別

2 基本內(nèi)涵闡述

（1）突出學(xué)校主陣地，在科技類課程體系中融入工程教育元素

學(xué)校是統(tǒng)籌規(guī)劃工程教育的主陣地。在中小學(xué)開展工程教育，并非將其作為獨(dú)立課程并講授工程學(xué)的全部內(nèi)容，而是強(qiáng)調(diào)在科技類課程體系中融入工程設(shè)計(jì)、工程思維、技術(shù)與工程本質(zhì)、跨學(xué)科概念、工程核心概念等工程教育元素[19][20]。科學(xué)、技術(shù)、工程三元論強(qiáng)調(diào)三者是不同類型的社會實(shí)踐活動，具有本質(zhì)區(qū)別，但同時(shí)又有密切聯(lián)系[21]，這為工程教育整合于科技類課程體系奠定了理論基礎(chǔ)。

根據(jù)科學(xué)、技術(shù)、工程的三元論理論[22]，本研究對科學(xué)、技術(shù)、工程三者的區(qū)別進(jìn)行了對比分析，如表1所示，可以看出：科學(xué)以發(fā)現(xiàn)為核心，其目的在于認(rèn)識世界；技術(shù)以發(fā)明為核心，其目的在于改造世界；而工程以建造為核心，其目的在于創(chuàng)造世界。具體來說，三者在實(shí)踐目的、實(shí)踐對象、知識形態(tài)、實(shí)踐主體、活動過程、研究方法方面都具有本質(zhì)區(qū)別。但與此同時(shí)，工程與科學(xué)、技術(shù)之間也存在密切聯(lián)系。

工程與科學(xué)的密切聯(lián)系主要表現(xiàn)為：①現(xiàn)代工程以科學(xué)原理為基礎(chǔ)，科學(xué)原理會在工程實(shí)踐中得到驗(yàn)證，而在工程與技術(shù)活動中開發(fā)的技術(shù)工具可以促進(jìn)科學(xué)進(jìn)步；②科學(xué)和工程都基于證據(jù)進(jìn)行論證，且都開發(fā)并使用模型；③科學(xué)調(diào)查和工程設(shè)計(jì)相互促進(jìn)，如科學(xué)探究生成的數(shù)據(jù)可以為工程設(shè)計(jì)決策提供信息參考[23]，而基于真實(shí)問題解決的工程設(shè)計(jì)可以為學(xué)生在真實(shí)情境中探索并理解科學(xué)原理提供支持[24]。研究表明，在科學(xué)教育中融入工程教育元素有助于提升學(xué)生的科學(xué)學(xué)習(xí)效果[25]。

工程與技術(shù)的密切聯(lián)系主要表現(xiàn)為：①工程包含技術(shù)，技術(shù)是工程的基本要素。工程教育與技術(shù)教育之所以能進(jìn)行整合，原因主要在于做工程是從做技術(shù)出發(fā)的，而技術(shù)知識、技術(shù)手段和方法、技術(shù)設(shè)備是開展工程活動的前提。②工程活動不是單純的技術(shù)活動。技術(shù)與工程雖然都強(qiáng)調(diào)通過設(shè)計(jì)來解決問題，但不同于技術(shù)設(shè)計(jì)側(cè)重將資源轉(zhuǎn)化成可以滿足人類需求的產(chǎn)品或系統(tǒng)，工程設(shè)計(jì)需要重點(diǎn)考慮自然法則、成本、安全性、可持續(xù)性、可制造性等各種限制條件[26]，并且為了達(dá)到這些限制條件，工程往往使用科學(xué)原理和數(shù)學(xué)知識來優(yōu)化技術(shù)[27]。這表明與技術(shù)教育相比，工程教育具有更強(qiáng)的跨學(xué)科性，且能更好地整合STEM各學(xué)科。研究表明，通過技術(shù)教育整合工程教育可以提升學(xué)生對技術(shù)的理解和應(yīng)用能力[28]。

（2）盤活社會大課堂，協(xié)同社會力量共建工程教育體系

調(diào)動社會各方力量形成中小學(xué)教育的合力，已成為當(dāng)今教育改革的共識。國際上開展的中小學(xué)工程教育充分利用社會大課堂資源開發(fā)并實(shí)踐獨(dú)立的中小學(xué)工程教育課程，如美國的“工程即基礎(chǔ)”（Engineering is Elementary，EiE）項(xiàng)目、“冒險(xiǎn)工程”（Adventure Engineering）項(xiàng)目等。統(tǒng)籌規(guī)劃工程教育應(yīng)暢通各種渠道，建立校外工程教育資源融入機(jī)制：①社會教育機(jī)構(gòu)、博物館、科技館等可以利用自身優(yōu)勢，開發(fā)并實(shí)施適合中小學(xué)生的工程教育課程；②工業(yè)界可以利用優(yōu)勢資源，加強(qiáng)與中小學(xué)的合作，為學(xué)生提供走進(jìn)企業(yè)操作間、基地、生產(chǎn)線的機(jī)會，以近距離感受工程與技術(shù)的魅力；③家庭是教育的重要場所，家長應(yīng)呵護(hù)孩子喜好動手、動腦的天性，可以提供工程技術(shù)類書籍和玩具，開展相關(guān)的親子探索活動。

（3）進(jìn)行一體化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)大中小各學(xué)段工程教育的有機(jī)銜接

工程教育是一個(gè)從基礎(chǔ)教育到高等教育的完整體系。對大中小各學(xué)段的工程教育進(jìn)行一體化設(shè)計(jì)，可從以下方面入手：①根據(jù)學(xué)生的年齡特點(diǎn)和認(rèn)知水平，設(shè)置大中小各學(xué)段的工程教育目標(biāo)，系統(tǒng)規(guī)劃不同學(xué)段的銜接與進(jìn)階；②以中小學(xué)工程核心教育元素為切入點(diǎn)，根據(jù)學(xué)段目標(biāo)和學(xué)生的科學(xué)、數(shù)學(xué)知識掌握程度制定工程教學(xué)計(jì)劃，形成螺旋上升、縱向銜接的工程教育體系，逐步提升學(xué)生的工程與技術(shù)素養(yǎng)；③推動大中小各學(xué)段一體化建設(shè)，著力破除各學(xué)段的合作與溝通壁壘，搭建各學(xué)段貫通培養(yǎng)的通道與交流平臺；④發(fā)揮工科高校優(yōu)勢，選派工程專家到中小學(xué)指導(dǎo)具體的工程教學(xué)實(shí)踐，積極開放面向中小學(xué)生的工程實(shí)踐場館和軟硬件設(shè)備。

三 我國統(tǒng)籌規(guī)劃中小學(xué)工程教育面臨的現(xiàn)實(shí)問題

在澄清在科學(xué)教育加法中統(tǒng)籌規(guī)劃高質(zhì)量中小學(xué)工程教育之價(jià)值意蘊(yùn)和基本內(nèi)涵的基礎(chǔ)上，本研究從實(shí)踐、研究、師資、評價(jià)四個(gè)層面進(jìn)一步分析我國統(tǒng)籌規(guī)劃中小學(xué)工程教育面臨的現(xiàn)實(shí)問題，以有針對性地提出具體的解決策略。

1 實(shí)踐層面，中小學(xué)工程教育實(shí)踐路徑初步顯現(xiàn)但整體發(fā)展不均衡

當(dāng)前，我國中小學(xué)工程教育已初步顯現(xiàn)出三條實(shí)踐路徑：①在中小學(xué)科學(xué)教育中融入工程教育。《義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》已明確加入“技術(shù)、工程與社會”“工程設(shè)計(jì)與物化”單元[29]，說明我國已在國家課程標(biāo)準(zhǔn)層面將工程教育融入于科學(xué)課程體系中。而在實(shí)踐層面，以清華大學(xué)附屬中學(xué)、中國人民大學(xué)附屬中學(xué)實(shí)驗(yàn)小學(xué)、廣東實(shí)驗(yàn)中學(xué)越秀學(xué)校等為代表的一批中小學(xué)在科學(xué)教學(xué)的過程中已經(jīng)開發(fā)了許多優(yōu)質(zhì)工程課程[30]。②在中小學(xué)技術(shù)類課程中融入工程教育。在國家課程標(biāo)準(zhǔn)層面，《普通高中通用技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》將工程思維納入學(xué)科核心素養(yǎng)[31]，《義務(wù)教育勞動課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》已涉及工程的籌劃思維、設(shè)計(jì)能力、團(tuán)隊(duì)合作能力等內(nèi)容[32]。在實(shí)踐層面，浙江省已將工程教育整合于技術(shù)類課程體系并在這方面積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)[33]。③利用社會大課堂開展工程教育活動，主要表現(xiàn)為校外機(jī)構(gòu)開發(fā)了系列工程教育課程。例如，某教育集團(tuán)下設(shè)“少兒工程院”，從工程師基本功、機(jī)械工程、建筑工程等多角度開發(fā)中小學(xué)工程課程，產(chǎn)生了一定的社會影響[34]。

整體來看，我國中小學(xué)工程教育發(fā)展并不均衡，主要表現(xiàn)為：①就教育覆蓋面而言，重視中小學(xué)工程教育只是北京、廣東、浙江、江蘇等省市的零星行為，而在農(nóng)村、偏遠(yuǎn)山區(qū)、中西部地區(qū)并未全面推行；②就教育主體而言，校內(nèi)、校外教育缺乏協(xié)同部署，尚未形成有效聯(lián)動；③就學(xué)段銜接而言，大中小各學(xué)段各自為政，缺乏有效貫通，尚未建立起一體化銜接機(jī)制。

2 研究層面，亟待建立影響廣泛的工程教育研究共同體并加強(qiáng)相關(guān)研究

當(dāng)前，我國已經(jīng)建立起由南京師范大學(xué)、中國教育裝備行業(yè)協(xié)會牽頭，各級各類學(xué)校和教育機(jī)構(gòu)等企事業(yè)單位共同參與的全國K12技術(shù)與工程教育聯(lián)盟、全國K16技術(shù)與工程教育聯(lián)盟兩個(gè)公益性合作組織，這表明我國對中小學(xué)工程教育的重視程度有所增強(qiáng)。但目前全國范圍內(nèi)基礎(chǔ)教育階段的工程教育力量仍然比較薄弱，亟待建立影響廣泛的中小學(xué)工程教育研究共同體。

研究成果方面，本研究以“中小學(xué)工程教育”“K-12工程教育”“K-16工程教育”為關(guān)鍵詞在中國知網(wǎng)進(jìn)行文獻(xiàn)檢索，檢索時(shí)間設(shè)為“2011年1月～2023年12月”，檢索期刊限定為CSSCI期刊、北大中文核心期刊，得到近13年來相關(guān)主題的研究論文共17篇，其中94%為思辨類研究，主要涉及中小學(xué)工程教育的意義、國外相關(guān)經(jīng)驗(yàn)的介紹等內(nèi)容。相比之下，中小學(xué)工程教育研究的國際成果更為豐碩。以其中專門刊登中小學(xué)工程教育的期刊為例：2011～2023年，該刊共發(fā)表中小學(xué)工程教育相關(guān)的論文143篇，其中92%為實(shí)證類研究。可見，我國中小學(xué)工程教育研究尚處于起步階段，相關(guān)理論研究和實(shí)踐研究均有待加強(qiáng)。

3 師資層面，中小學(xué)科技類師資匱乏且缺乏工程教育教學(xué)經(jīng)驗(yàn)

工程教育在中小學(xué)不是一門獨(dú)立的學(xué)科，其工程教學(xué)活動往往由科技類教師承擔(dān)。據(jù)教育部統(tǒng)計(jì)，2021年我國小學(xué)階段的科學(xué)教師、勞動與技術(shù)教師占全體教師的比例分別為3.7%、1.1%，初中階段科學(xué)教師、勞動與技術(shù)教師的占比分別為0.08%、0.9%，高中階段通用技術(shù)教師的占比為0.7%[35]。可見，我國中小學(xué)工程教育的師資十分匱乏。與此同時(shí)，職前中小學(xué)科技類教師工程教育教學(xué)能力的培養(yǎng)與提升沒有得到足夠重視，目前高等院校尚未開設(shè)針對中小學(xué)教育的“工程教育”師范專業(yè)。而職后教師培養(yǎng)除了個(gè)別地區(qū)的零星實(shí)踐，如桂林興華科學(xué)教育研究院每年舉辦教師工程教育培訓(xùn)、江蘇無錫市定期開展中小學(xué)工程教育培訓(xùn)會，絕大多數(shù)在職科技類教師很少有機(jī)會參與專門的工程教育教學(xué)培訓(xùn)，因而缺乏相應(yīng)的工程教學(xué)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

4 評價(jià)層面，尚未開發(fā)針對全體中小學(xué)生工程與技術(shù)素養(yǎng)的專項(xiàng)測評工具

當(dāng)前，我國中小學(xué)工程教育評價(jià)主要集中在科技競賽活動。在教育部公布的《2022-2025學(xué)年面向中小學(xué)生的全國性競賽活動名單》中，全國青少年科技創(chuàng)新大賽、全國中小學(xué)信息技術(shù)創(chuàng)新與實(shí)踐大賽等賽事均涉及工程教育方面的內(nèi)容[36]。另外，桂林興華科學(xué)教育研究院舉辦的“青少年科技運(yùn)動會”賽事包含水火箭、拋石機(jī)等八個(gè)項(xiàng)目，要求選手完成工程類實(shí)踐項(xiàng)目并對其進(jìn)行評價(jià)，產(chǎn)生了較大的社會影響[37]。但是，目前我國尚未開發(fā)針對全體中小學(xué)生的工程與技術(shù)素養(yǎng)評價(jià)工具。對此，我國可以借鑒美國“國家教育進(jìn)展評價(jià)”（The National Assessment of Educational Progress，NAEP）中的技術(shù)與工程素養(yǎng)評價(jià)，該評價(jià)已于2014年、2018年針對全美八年級學(xué)生開展了兩輪測評，為追蹤美國學(xué)生的工程與技術(shù)素養(yǎng)水平變化并制定相關(guān)的政策文件提供了循證依據(jù)。

四 在科學(xué)教育加法中統(tǒng)籌規(guī)劃高質(zhì)量中小學(xué)工程教育的推進(jìn)路徑

基于上述現(xiàn)實(shí)問題分析，本研究從實(shí)際出發(fā)，提出了在科學(xué)教育加法中統(tǒng)籌規(guī)劃高質(zhì)量中小學(xué)工程教育的推進(jìn)路徑。

1 加強(qiáng)實(shí)踐引領(lǐng)，開發(fā)國家中小學(xué)工程教育核心內(nèi)容框架

工程教育引入中小學(xué)并非作為一門獨(dú)立的學(xué)科，而是在“大科學(xué)教育”視域下進(jìn)行統(tǒng)籌，因此沒有必要為工程教育開發(fā)專門的學(xué)科課程標(biāo)準(zhǔn)。但鑒于工程教育的重要性，同時(shí)考慮我國中小學(xué)工程教育發(fā)展不均衡的現(xiàn)狀，需要國家進(jìn)行頂層設(shè)計(jì)，并匯聚大中小各學(xué)段數(shù)學(xué)、科學(xué)、技術(shù)、工程教育等學(xué)科的研究者和教師代表、企業(yè)代表、工程相關(guān)組織、科技賽事開發(fā)者、非正式教育組織等多方力量，共同開發(fā)國家中小學(xué)工程教育核心內(nèi)容框架，以對工程教育的核心概念、跨學(xué)科概念、工程實(shí)踐、工程精神、工程與技術(shù)觀等進(jìn)行梳理與整合。可以預(yù)見，該內(nèi)容框架的開發(fā)將在一定程度上保障校內(nèi)外各育人主體、各學(xué)段工程教育的一致性，為教學(xué)指南編寫、教師培訓(xùn)、課程設(shè)計(jì)、教學(xué)評價(jià)等提供理論指導(dǎo)。例如，工程教育的相關(guān)研究者可以在該內(nèi)容框架的指導(dǎo)下，總結(jié)提煉北京、浙江、廣西等地的優(yōu)質(zhì)工程教育教學(xué)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，本著“和而不同”的原則學(xué)習(xí)、借鑒國際工程教育理念方法，為工程教育不同學(xué)段的教師編寫教學(xué)指南，并在中小學(xué)科技特色校先行開展教學(xué)試點(diǎn)工作，再逐步向全國推廣。

2 夯實(shí)研究基礎(chǔ)，建立影響廣泛的中小學(xué)工程教育研究共同體

工程教育質(zhì)量的提升，需要持續(xù)的理論和循證研究提供支持，這就需要建立影響廣泛的中小學(xué)工程教育研究共同體。該研究共同體重在倡導(dǎo)科學(xué)教育、技術(shù)教育的研究者關(guān)注如何將工程教育融入學(xué)科教育，如何在現(xiàn)有的科技類專業(yè)碩士、博士培養(yǎng)方向中加入工程教育，同時(shí)加強(qiáng)與高等工程教育工業(yè)界、企業(yè)界相關(guān)專家的合作，以推動中小學(xué)工程教育研究的不斷深入。此外，該研究共同體還有一項(xiàng)重要任務(wù)，那就是加強(qiáng)中小學(xué)工程教育的相關(guān)理論和循證研究，具體可從以下方面入手：①在開展科學(xué)教育大規(guī)模調(diào)研時(shí)，重點(diǎn)調(diào)查當(dāng)前我國中小學(xué)工程教育的現(xiàn)狀，內(nèi)容涉及校內(nèi)外工程教育的師資情況、課程實(shí)施、教學(xué)評價(jià)、教師教學(xué)經(jīng)驗(yàn)、師生對工程和工程教育的認(rèn)識等，以摸清當(dāng)前我國中小學(xué)工程教育的實(shí)際情況和存在的問題；②開展如何通過工程教育提升學(xué)生高階思維能力、工程教學(xué)策略如何落地等問題的循證研究。

3 進(jìn)行系統(tǒng)布局，提升中小學(xué)科技類教師的工程教學(xué)水平

優(yōu)質(zhì)的師資是提升中小學(xué)工程教育質(zhì)量的關(guān)鍵。為此，國家需自上而下進(jìn)行統(tǒng)籌部署，以不斷提升中小學(xué)科技類教師的工程教學(xué)水平：①在職前培養(yǎng)階段，一要發(fā)揮師范院校的積極引領(lǐng)作用，在中小學(xué)師范專業(yè)的培養(yǎng)內(nèi)容中增加工程教育；二要鼓勵(lì)并吸引科技專家、優(yōu)秀工程師到師范院校兼職，加強(qiáng)其與師范院校的合作，以使職前教師獲得專業(yè)指導(dǎo)和實(shí)用經(jīng)驗(yàn)；三要從工程類教師培養(yǎng)源頭積蓄力量，鼓勵(lì)電子、計(jì)算機(jī)、自動化、機(jī)械等專業(yè)的優(yōu)秀畢業(yè)生從事中小學(xué)工程教育事業(yè)；四要在科技類教師專業(yè)水平認(rèn)證中加入工程教育，以深化教師對工程教育的理解和認(rèn)識。②在職后發(fā)展階段，一要利用已經(jīng)開設(shè)的全國科學(xué)教師暑期學(xué)校，開展工程教育相關(guān)內(nèi)容的培訓(xùn)；二要在全國中小學(xué)建立工程教育工作坊，聘請企業(yè)工程師、工程教學(xué)經(jīng)驗(yàn)豐富的科技輔導(dǎo)員擔(dān)任顧問，培訓(xùn)并帶動更多的科技類教師研習(xí)工程教育；三要在全國范圍內(nèi)推廣優(yōu)質(zhì)的工程教師培訓(xùn)項(xiàng)目，如桂林興華科學(xué)教育研究院的科技運(yùn)動會教師培訓(xùn)；四要在中小學(xué)智慧教育平臺展示工程教育相關(guān)的優(yōu)秀教學(xué)視頻案例，以便于教師通過遠(yuǎn)程教學(xué)、線上學(xué)習(xí)等方式提升工程教學(xué)水平。

4 重視評價(jià)反饋，構(gòu)建面向全體中小學(xué)生的工程教育評價(jià)體系

要保障中小學(xué)工程教育質(zhì)量，需要構(gòu)建面向全體中小學(xué)生的工程教育評價(jià)體系，具體可從以下方面入手：①重視工程教學(xué)過程中的形成性評價(jià)，應(yīng)用學(xué)習(xí)性評價(jià)理論指導(dǎo)評價(jià)過程，以提升學(xué)習(xí)效果[38]。②開發(fā)面向全體中小學(xué)生工程與技術(shù)素養(yǎng)的測評工具，并定期開展測評。測評工具的開發(fā)需在國家相關(guān)部門的統(tǒng)一協(xié)調(diào)下，組織技術(shù)和工程專家、商業(yè)領(lǐng)袖、教育政策制定者、教師、家長及公眾代表共同參與，以廣泛征集和吸收各利益相關(guān)者的建議，提升測評工具的可靠性。③應(yīng)用數(shù)字化技術(shù)，助力測評工作的開展。例如，應(yīng)用AR、VR等技術(shù)模擬真實(shí)情境來吸引學(xué)生參與測評，應(yīng)用基于交互式多媒體技術(shù)實(shí)現(xiàn)人機(jī)互動測評等。構(gòu)建面向全體中小學(xué)生的工程教育評價(jià)體系，一方面便于學(xué)生根據(jù)評價(jià)結(jié)果了解自己的工程學(xué)習(xí)情況，提升學(xué)習(xí)的積極性和主動性；另一方面便于教師及時(shí)了解學(xué)生在工程學(xué)習(xí)方面的知識與技能掌握程度，從而有針對性地進(jìn)行教學(xué)干預(yù)，并且測評結(jié)果也可為教師優(yōu)化工程教育課程設(shè)計(jì)提供參考。

[1]新華網(wǎng).習(xí)近平:高舉中國特色社會主義偉大旗幟為全面建設(shè)社會主義現(xiàn)代化國家而團(tuán)結(jié)奮斗——在中國共產(chǎn)黨第二十次全國代表大會上的報(bào)告[OL].

[2]新華社.習(xí)近平主持中共中央政治局第三次集體學(xué)習(xí)并發(fā)表重要講話[OL].

[3]教育部等.教育部等十八部門關(guān)于加強(qiáng)新時(shí)代中小學(xué)科學(xué)教育工作的意見[OL].

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Overall Planning High-quality Engineering Education in Primary and Secondary Schools within the Science Education Addition

SU Xun YU Shu-Wen ZHENG Yong-He[Corresponding Author]

It is a new requirement for talent training in the artificial intelligence era to cultivate students’ critical thinking, innovation and problem-solving ability, interdisciplinary knowledge application ability, cooperative communication ability, as well as ethical awareness through overall planning high-quality engineering education in primary and secondary schools within the science education addition. Based on this, the paper firstly analyzed the value implication of overall planning high-quality engineering education in primary and secondary schools, and accordingly positioned and expounded the basic connotation of overall planning high-quality engineering education in primary and secondary schools within the science education addition. Then, the realistic problems in overall planning high-quality engineering education in Chinese primary and secondary schools were analyzed from four aspects of practice, research, teachers and evaluation. Finally, in response to these realistic problems, the promotion paths of overall planning high-quality engineering education in primary and secondary schools within the science education addition were proposed in this paper, which included the development of core content framework of engineering education in national primary and secondary schools, the establishment of a research community of engineering education with wide influence in primary and secondary schools, the improvement of engineering teaching level of science and technology teachers in primary and secondary schools, and the construction of an engineering education evaluation system facing for all primary and secondary school students. These proposed measures were expected to promote the development of high-quality engineering education in primary and secondary schools in China, and provide insights for autonomous cultivation of innovative talents and the in-depth implementation of the integrated development strategy of education, science, technology and talent.

science education addition; primary and secondary schools; engineering education; big science education; engineering literacy

G40-057

A

1009—8097（2024）01—0035—09

10.3969/j.issn.1009-8097.2024.01.004

本文為教育部哲學(xué)社會科學(xué)研究重大委托項(xiàng)目“中國工程教育戰(zhàn)略與改革路徑研究”（項(xiàng)目編號：22JZDW002）的階段性研究成果。

蘇洵，講師，博士，研究方向?yàn)橹行W(xué)科學(xué)教育、工程與技術(shù)教育，郵箱為731049609@qq.com。

2023年10月8日

編輯：小米