蘇 洵 丁 邦 平

1980-1990年代，美國技術(shù)教育經(jīng)歷了學(xué)科轉(zhuǎn)型，即由原先松散的、非定性的工藝教育（Industrial Arts Education），轉(zhuǎn)變?yōu)橐耘囵B(yǎng)全體中小學(xué)生技術(shù)素養(yǎng)為目標(biāo)的當(dāng)代技術(shù)教育。①De Vries M J. Technology Education: An International History[M]// De Vries, M. J. Handbook of Technology Education. New York: Springer, 2017: 74.②蘇洵, 丁邦平, 柏毅. 英國中小學(xué)通用技術(shù)教育改革及其學(xué)科轉(zhuǎn)型[J]. 比較教育研究. 2014(9): 65–70.為了提升全體學(xué)生的技術(shù)素養(yǎng)，1994年美國國際技術(shù)教育協(xié)會（ITEA，現(xiàn)為ITEEA）啟動“面向所有美國人的技術(shù)項目”。2000年，該項目的核心綱領(lǐng)性文件《技術(shù)素養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)：技術(shù)學(xué)習(xí)的內(nèi)容》（STL）發(fā)布（2002年、2007年進(jìn)行過修改）。STL詳細(xì)說明了要培養(yǎng)K（幼兒園）-12年級學(xué)生的技術(shù)素養(yǎng)，每個學(xué)生應(yīng)知應(yīng)會些什么，為指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)技術(shù)提供了課程框架。

時隔近20年后，2019年初STL的全面修訂項目在國際技術(shù)與工程教育者協(xié)會 （ITEEA）和技術(shù)與工程教師教育委員會（CTETE）的聯(lián)合主持下正式啟動。該項目第一階段成果《技術(shù)素養(yǎng)修訂項目標(biāo)準(zhǔn)：背景、基本原理和結(jié)構(gòu)》于2019年6月發(fā)布。該文件作為STL標(biāo)準(zhǔn)修訂的指導(dǎo)性文件，明確了STL修訂的目標(biāo)、基本原理和結(jié)構(gòu)。2020年7月，《技術(shù)和工程素養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)：STEM教育中技術(shù)和工程的作用》（STEL）正式發(fā)布。

近幾年，國際上關(guān)于技術(shù)與工程素養(yǎng)的相關(guān)研究關(guān)注以下內(nèi)容：一是開展技術(shù)與工程教育的重要意義。雖然一些研究者認(rèn)為應(yīng)將STEM視為一個有機(jī)整體，培養(yǎng)學(xué)生的STEM素養(yǎng)以解決現(xiàn)實(shí)世界的真實(shí)問題，③Tang K, Williams P. STEM literacy or literacies? Examining the empirical basis of these constructs[J/OL]. Review of Education,2018(12). [2020-12-11]. https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/rev3.3162.但另一些學(xué)者認(rèn)為，STEM各學(xué)科有各自的知識領(lǐng)域和目標(biāo)，應(yīng)該對這些學(xué)科分別開展教學(xué)，尤其應(yīng)強(qiáng)調(diào)STEM中的“T”和“E”,這二者是增加STEM與學(xué)生實(shí)際生活之間聯(lián)系的關(guān)鍵因素。④Cencelj Z. et al. Role and meaning of functional science, technological and engineering literacy in problem-based learning[J].Journal of Baltic Science Education, 2019, 18(1): 132-146.二是K-12年級工程教育的跨學(xué)科性。如梅耶爾（Meyer）等人概括了工程知識的七種本質(zhì)，認(rèn)為正是這些本質(zhì)使得工程同技術(shù)、科學(xué)、社會和文化相聯(lián)系。⑤Meyer A, Brown R. Nature of engineering knowledge: An articulation for science learners with nature of science understandings[J/OL]. Science & Education, 2019, 28(4). [2020-12-11]. https://doi.org/10.1007/s11191-019-00038-0.三是設(shè)計在技術(shù)與工程教育中的重要作用及其教學(xué)策略。如塞夫達(dá)（Sevda）等人的研究表明工程設(shè)計活動對中學(xué)生空間思維能力的發(fā)展具有積極影響；⑥Goktepe Y S, Ozdemir A S. The effects of engineering design processes on spatial abilities of middle school students [J/OL].International Journal of Technology and Design Education, 2018, 30(12): 127–148. [2020-12-11]. https://doi.org/10.1007/s10798-018-9491-y.威爾士（Wills）等人提出，基于技術(shù)與工程設(shè)計的學(xué)習(xí)方式能夠評估學(xué)生的批判性思維和問題解決能力；⑦Shanta S, Wells J G. T/E design based learning: assessing student critical thinking and problem solving abilities[J/OL].International Journal of Technology and Design Education, 2020(7). [2020-12-11]. https://link.springer.com/article/10.1007/s10798-020-09608-8.法贊(Farzan)等人的研究表明，在技術(shù)教育中，應(yīng)用興趣導(dǎo)向的參與式游戲設(shè)計可以更好地促進(jìn)學(xué)生多項技能發(fā)展。⑧Farzan B R, Beaumie K. The role of interest-driven participatory game design: considering design literacy within a technology classroom[J]. International Journal of Technology and Design Education, 2019, 29(2): 387–404.此外，美國國家教育進(jìn)展評價（NAEP）開發(fā)了由三部分構(gòu)成的技術(shù)與工程素養(yǎng)（TEL）評價框架，即TEL領(lǐng)域（包括技術(shù)與社會、設(shè)計和系統(tǒng)、信息與通信技術(shù)）、TEL實(shí)踐（包括理解技術(shù)原理、找到解決辦法并實(shí)現(xiàn)目標(biāo)、溝通與合作）和TEL情境（社會問題、設(shè)計目標(biāo)、學(xué)校和社區(qū)問題），并于2014年、2018年兩次對8年級學(xué)生開展TEL評價。①National Assessment Governing Board. Technology and Engineering Literacy Framework for the 2018 National Assessment of Educational Progress.[OB/EL]. (2018-1-28)[2020-06-30]. https://www.nagb.gov/content/nagb/assets/documents/publications/frameworks/technology/2018-technology-framework.pdf.這些研究和報告為K-12年級技術(shù)與工程教育的整合提供了理論基礎(chǔ)。

國內(nèi)對于技術(shù)與工程素養(yǎng)的相關(guān)研究主要涉及以下方面，一是關(guān)注國際K-12年級技術(shù)與工程教育的整合趨勢，如時慧等人的研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)前國際中小學(xué)工程教育強(qiáng)調(diào)設(shè)計思維，注重工程與科學(xué)、技術(shù)的融合；②時慧, 李鋒. 面向國際競爭力的新工程教育研究??基于K-12課程標(biāo)準(zhǔn)的國際比較[J]. 比較教育研究. 2020(10): 66-73.管光海、盛群力研究了美國K-12技術(shù)教育的工程轉(zhuǎn)型趨勢。③管光海, 盛群力. 美國K-12技術(shù)教育的工程轉(zhuǎn)型: 緣起、進(jìn)展與啟示[J]. 外國中小學(xué)教育. 2017(2): 19-27.二是關(guān)注NAEP技術(shù)與工程素養(yǎng)評價。④楊玉琴. 美國NAEP技術(shù)與工程素養(yǎng)評估述評[J]. 外國教育研究. 2018(3): 18-23.這些研究表明我國學(xué)者已認(rèn)識到國際上技術(shù)與工程教育的整合趨勢，而2020年STEL的出臺則更進(jìn)一步明確了技術(shù)與工程教育的整合發(fā)展及其路徑，因此對STEL進(jìn)行批判性思考能為促進(jìn)我國技術(shù)教育改革、發(fā)展STEM教育提供參考。

本文將對2020年（STEL）出臺的背景、主要內(nèi)容、作用和特色進(jìn)行分析，并提出對我國技術(shù)教育改革的幾點(diǎn)啟示。

一、《技術(shù)與工程素養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)》出臺的背景

自2000年STL頒布以來，美國技術(shù)教育領(lǐng)域出現(xiàn)了一些新變化。STEL正是在這種背景下產(chǎn)生的。

（一）STEM人才匱乏，年輕一代選擇從事技術(shù)與工程職業(yè)的愿望不強(qiáng)

所謂“STEM人才”，一是指科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)這四門學(xué)科的專門人才，二是指具備數(shù)學(xué)、科學(xué)、技術(shù)、工程綜合素養(yǎng)的科技創(chuàng)新型人才。美國政府已充分認(rèn)識到STEM人才在保證國家科技競爭力及社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展方面的關(guān)鍵作用。但長期以來，美國STEM人才面臨巨大短缺。2012年的一份政府報告指出，美國未來十年至少需要100萬名STEM專業(yè)畢業(yè)生。⑤Executive Office of the President’s Council of Advisors on Science and Technology. Report to The President Engage to Excel:Producing One Million Additional College Graduates with Degrees in Science, Technology, Engineering, and Mathematics[R/OL]. Washington D.C: PCAST, 2012. [2020-6-30]. http://www.Whitehouse.gov/sites/default/files/microsites/ostp/pcastengage-to-excelfinal_feb.pdf.同數(shù)學(xué)和科學(xué)素養(yǎng)相比，學(xué)生的技術(shù)與工程素養(yǎng)有待提高。2018年美國NAEP進(jìn)行的技術(shù)與工程素養(yǎng)評估結(jié)果顯示：從整體上看，美國8年級學(xué)生技術(shù)與工程素養(yǎng)評價的量表分?jǐn)?shù)總體平均分是152分，僅達(dá)到滿分（300分）的一半左右。①The National Assessment of Educational Progress.2018 TEL Results Achievement [EB/OL]. [2020-6-30]. https://www.nationsreportcard.gov/tel/results/achievement/.2016年5月，美國STEM學(xué)習(xí)環(huán)境報告顯示美國中學(xué)生缺乏技術(shù)和工程經(jīng)驗(yàn)，報告指出“如果沒有專門的策略讓更多的年輕人接觸技術(shù)與工程，我們就放棄了學(xué)生教育的一個關(guān)鍵方面”。②Change the Equation.Vital signs: Reports on the condition of STEM learning in the U.S.p.1 [R/OL]. Washington D.C: CTEq,2016. [2020-6-30] https://www.ecs.org/wp-content/uploads/TEL-Report_0.pdf.學(xué)生對技術(shù)與工程領(lǐng)域缺乏足夠的認(rèn)識，使得學(xué)生在未來的職業(yè)選擇中，對技術(shù)與工程領(lǐng)域從業(yè)意愿不強(qiáng)。而這反過來更加劇了STEM人才尤其是技術(shù)與工程人才的短缺。

（二）STEM教育成為國家重要戰(zhàn)略，但原有的STL無法滿足STEM跨學(xué)科學(xué)習(xí)的需要

STEM人才的短缺，促使美國在近20年來將實(shí)施STEM教育作為一項重要國家戰(zhàn)略，出臺了一系列政策保證其實(shí)施，如2006年發(fā)布《美國競爭力計劃》、2011年發(fā)布 《美國創(chuàng)新戰(zhàn)略》、2013年發(fā)布《STEM教育五年戰(zhàn)略計劃》、2016年發(fā)布《STEM2026：STEM教育創(chuàng)新愿景》等政府報告或文件。在STEM教育理念的影響下，原有的STL已無法滿足STEM跨學(xué)科學(xué)習(xí)的需要。2019年發(fā)布的STL修訂調(diào)查報告顯示“至少有14.5%的州已經(jīng)停止使用STL作為他們課程的基礎(chǔ)框架。③Loveland, T. Standards for technological literacy revision survey: Preliminary results [J]. Technology and Engineering Teacher,2019, 78(8).人們對于STEM中的“T” （技術(shù)）和“E”（工程學(xué)）存在許多困惑，人們經(jīng)常使用STL作為資源尋找“T”和 “E”的內(nèi)容，④International Technology and Engineering Educators Association (ITEEA), Council on Technology and Engineering Teacher Education (CTETE). Standards for Technological and Engineering Literacy: Defining the Role of Technology and Engineering in STEM Education: 2020.[S/EL]. (2020-7-1)[2020-7-5] https://www.iteea.org/File.aspx?id=175203&v=61c53622.而STL對技術(shù)和工程學(xué)科的界定是有限的，無法使教育者獲得深入的理解，因此需要對STL進(jìn)行修訂。

（三）對技術(shù)與工程素養(yǎng)價值的認(rèn)識更加深刻

2000年以來，隨著新技術(shù)的不斷發(fā)展以及對STEM人才的迫切需要，人們對技術(shù)與工程素養(yǎng)價值的認(rèn)識更加深刻。技術(shù)和工程存在于我們生活的各個方面。每一項人類活動都依賴于創(chuàng)造出的產(chǎn)品、系統(tǒng)和過程。這些產(chǎn)品、系統(tǒng)和過程幫助人類獲取食物、提供住所、進(jìn)行交流、工作和娛樂。隨著世界變得越來越復(fù)雜，對每個人而言，具備技術(shù)和工程素養(yǎng)變得越來越重要。人們需要理解技術(shù)與工程對生活、社會和環(huán)境的影響，以及如何使用并開發(fā)技術(shù)產(chǎn)品、系統(tǒng)和過程來擴(kuò)展人類能力。因此，每個公民都需要具備技術(shù)與工程素養(yǎng)。而世界總是在變化，必須從PreK階段（3-5歲）就開始為學(xué)生提供技術(shù)與工程教育使其變成終身學(xué)習(xí)者。⑤同本頁④。

（四）有限的技術(shù)與工程學(xué)習(xí)機(jī)會

雖然技術(shù)與工程素養(yǎng)的價值獲得了廣泛認(rèn)可，許多州和學(xué)區(qū)都已經(jīng)將技術(shù)與工程教育列為義務(wù)教育的必修課程，但事實(shí)上，并不是所有學(xué)校都開設(shè)了正式的技術(shù)與工程課程，許多學(xué)生都沒有或者很少獲得技術(shù)與工程學(xué)習(xí)的機(jī)會，尤其是PreK-5年級學(xué)生。①International Technology and Engineering Educators Association (ITEEA), Council on Technology and Engineering Teacher Education (CTETE). Standards for Technological and Engineering Literacy: Defining the Role of Technology and Engineering in STEM Education: 2020.[S/EL]. (2020-7-1)[2020-7-5] https://www.iteea.org/File.aspx?id=175203&v=61c53622.2018年美國國家教育進(jìn)展評估（NAEP）開展的技術(shù)與工程素養(yǎng)評價附加問卷調(diào)查發(fā)現(xiàn)：僅有57%的學(xué)生參加過學(xué)校一門或一門以上技術(shù)和工程相關(guān)課程學(xué)習(xí)，且不同種族學(xué)生在參加技術(shù)和工程課程的機(jī)會方面存在重大差距。②The National Assessment of Educational Progress.2018 TEL Results Achievement[OB/EL]. [2020-06-30]. https://www.nationsreportcard.gov/tel/results/achievement/.造成這一局面的部分原因是很多學(xué)校對STEM教育中的科學(xué)和數(shù)學(xué)非常關(guān)注，但對技術(shù)和工程學(xué)則很少關(guān)注，只將它們作為選修課程開設(shè)。③同本頁①。因此，必須出臺全國性文件指導(dǎo)學(xué)校開展更多的技術(shù)與工程課程項目。

（五）技術(shù)教育和工程教育領(lǐng)域新變化的影響

2000年以來，在K-12年級技術(shù)課程中強(qiáng)調(diào)設(shè)計，尤其是技術(shù)和工程設(shè)計。這反映出人們認(rèn)識到基于設(shè)計的學(xué)習(xí)、調(diào)查、批判性思考、制作能夠提高學(xué)生的技術(shù)與工程素養(yǎng)。同時，自STEM教育興起以來，工程教育受到了更多關(guān)注，人們認(rèn)識到工程教育在提高學(xué)生科學(xué)和數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)成績、增加對工程和工程師職業(yè)的認(rèn)識、提升學(xué)生的技術(shù)與工程素養(yǎng)、促進(jìn)K-12年級STEM教育學(xué)科整合等方面，都具有重要價值。④Committee on K-12 Engineering Education. Engineering in K-12 education: Understanding the Status and Improving the Prospects[M]. Washington, D.C.: National Academies Press, 2009: 20.因此，在K-12教育中引入工程教育成為必然要求。技術(shù)與工程教育領(lǐng)域的這些變化，要求一套新標(biāo)準(zhǔn)和基準(zhǔn)來推動課程改革、教師認(rèn)證、項目認(rèn)證和學(xué)生學(xué)習(xí)。

二、《技術(shù)與工程素養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)》的主要內(nèi)容和作用

（一）STEL的主要內(nèi)容

1. 八項核心標(biāo)準(zhǔn)及相關(guān)基準(zhǔn)

為培養(yǎng)PreK-12年級學(xué)生的技術(shù)與工程素養(yǎng)，STEL將人類活動中豐富的技術(shù)與工程內(nèi)容提煉為八項核心學(xué)科標(biāo)準(zhǔn)及142個基準(zhǔn)，從而明確了學(xué)生在技術(shù)與工程教育中應(yīng)知應(yīng)會的內(nèi)容。

這八項核心標(biāo)準(zhǔn)是：⑤同本頁①。技術(shù)與工程的本質(zhì)和特點(diǎn)，技術(shù)與工程的核心概念，知識、技術(shù)和實(shí)踐的融合，技術(shù)的影響，社會對技術(shù)發(fā)展的影響，技術(shù)史，技術(shù)與工程教育中的設(shè)計，應(yīng)用、維護(hù)與評估技術(shù)產(chǎn)品及系統(tǒng)。每項核心標(biāo)準(zhǔn)都由若干關(guān)鍵思想構(gòu)成（見表1）。關(guān)鍵思想闡明了該項核心標(biāo)準(zhǔn)所包含的關(guān)鍵性內(nèi)容。另外，每項核心標(biāo)準(zhǔn)都由一系列基準(zhǔn)作為支撐。基準(zhǔn)提供了各個學(xué)段（分為PreK-2、3-5、6-8和9-12年級）為達(dá)到該項核心標(biāo)準(zhǔn)所必須獲得的特定知識、技能和心理傾向（Disposition）?？梢詫⒚宽椇诵臉?biāo)準(zhǔn)包含的所有基準(zhǔn)分為三類。第一類是認(rèn)知基準(zhǔn)，它闡述了技術(shù)與工程的基本知識，比如其運(yùn)作方式、作用等。第二類是過程基準(zhǔn)，它描述了為獲得技術(shù)與工程素養(yǎng)，學(xué)生應(yīng)該具備的心理傾向、組織能力和應(yīng)對過程的能力。第三類是基準(zhǔn)所屬情感范疇，它描述了學(xué)生如何接受、回應(yīng)、評價、組織和描述技術(shù)與工程。這三種基準(zhǔn)是互補(bǔ)的。每個基準(zhǔn)都是按照字母順序（即A、B、C）進(jìn)行排序，且都以一個與認(rèn)知、心理活動和情感領(lǐng)域相關(guān)的動詞開始，之后是對基準(zhǔn)的解釋，并提供了基準(zhǔn)的應(yīng)用示例。這些基準(zhǔn)具體說明了學(xué)生為達(dá)到核心標(biāo)準(zhǔn)要求應(yīng)知應(yīng)會的內(nèi)容，它們能夠?yàn)檎n程開發(fā)和教學(xué)提供腳手架。

表 1 八項核心標(biāo)準(zhǔn)及其關(guān)鍵思想

2. 八項技術(shù)與工程實(shí)踐

在明確了技術(shù)與工程教育中學(xué)生應(yīng)知應(yīng)會的內(nèi)容后，學(xué)生將反復(fù)使用與技術(shù)、工程活動一致的一套行為，這些行為共八項，被稱為“技術(shù)和工程實(shí)踐”，即所有學(xué)生需要展現(xiàn)的技術(shù)與工程的關(guān)鍵能力和個性特征。這八項技術(shù)與工程實(shí)踐與美國2013年出臺的《新一代科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)》中八項科學(xué)與工程實(shí)踐相呼應(yīng)，體現(xiàn)了在STEM教育框架下科學(xué)同技術(shù)與工程教育的內(nèi)在聯(lián)系。

這八項技術(shù)及工程實(shí)踐包括：①International Technology and Engineering Educators Association (ITEEA), Council on Technology and Engineering Teacher Education (CTETE). Standards for Technological and Engineering Literacy: Defining the Role of Technology and Engineering in STEM Education: 2020.[S/EL]. (2020-7-1)[2020-7-5] https://www.iteea.org/File.aspx?id=175203&v=61c53622.系統(tǒng)思維，創(chuàng)造力，制作（Making and Doing），批判性思維，樂觀（Optimism），合作，溝通，關(guān)注倫理（Attention to Ethics）。系統(tǒng)思考是指所有技術(shù)都包含相互關(guān)聯(lián)的部分，這些技術(shù)與其所處的社會和自然環(huán)境相互作用。通過系統(tǒng)思考形成整體性解決方案，需要考慮科學(xué)、數(shù)學(xué)、社會、倫理和美學(xué)等因素，因此系統(tǒng)思考可以促進(jìn)不同學(xué)科的整合。創(chuàng)造力是利用調(diào)查、想象力、創(chuàng)新思維和身體技能來實(shí)現(xiàn)目標(biāo)。在技術(shù)與工程教學(xué)中，開展基于設(shè)計、動手操作的項目式活動是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造力的理想途徑。制作體現(xiàn)出技術(shù)、工程教育與其他領(lǐng)域的根本區(qū)別。正確使用材料和工具是制作的內(nèi)在要求，通過制作能夠促進(jìn)STEM各學(xué)科整合。批判性思維是指在作出合理決策的過程中進(jìn)行提問、邏輯思考、推理和細(xì)化加工。批判性思維包括分析性思維，它是許多技術(shù)與工程子領(lǐng)域活動的重要組成部分。樂觀是指對“每個挑戰(zhàn)都能發(fā)現(xiàn)機(jī)會”持一種積極態(tài)度，并且相信許多技術(shù)都可以改進(jìn)。樂觀的學(xué)生更執(zhí)著于尋找技術(shù)問題的解決方案。合作是指在應(yīng)對設(shè)計挑戰(zhàn)時，具有尋求相互支持并包容團(tuán)隊成員的視角、知識、能力和意愿。溝通在技術(shù)與工程教育中有兩種方式：一是就如何理解技術(shù)使用者的需求而界定問題進(jìn)行溝通，二是針對所作的設(shè)計決策進(jìn)行溝通。倫理是人們在社會中生存的核心。在技術(shù)與工程教育中，關(guān)注倫理意味著關(guān)注技術(shù)產(chǎn)品、系統(tǒng)和過程對人和環(huán)境的影響。

從跨學(xué)科背景來看，這些技術(shù)與工程實(shí)踐同等重要。在實(shí)際運(yùn)用中，這八項實(shí)踐都不是單獨(dú)存在的，而是相互聯(lián)系、相互依賴的。如“樂觀”必須與“批判性思維”相互聯(lián)系并與“關(guān)注倫理”結(jié)合在一起，這同時也體現(xiàn)出“系統(tǒng)思維”的重要性。②同本頁①。在教學(xué)中，這八項實(shí)踐也不能單獨(dú)教授。STEL沒有對這些實(shí)踐如何教學(xué)進(jìn)行規(guī)定，而是將如何實(shí)施的空間留給課程開發(fā)者和教師。

STEL中每項實(shí)踐都包含以下內(nèi)容：實(shí)踐含義的文獻(xiàn)梳理，各項實(shí)踐的功能，各項實(shí)踐如何應(yīng)用，以及各項實(shí)踐的教學(xué)案例。

3. 八種技術(shù)與工程情境

技術(shù)與工程情境描述了核心標(biāo)準(zhǔn)和實(shí)踐應(yīng)用的八個內(nèi)容領(lǐng)域或主題，但這八種情境并不是具體的課程，而是最適合核心標(biāo)準(zhǔn)、基準(zhǔn)和實(shí)踐應(yīng)用的技術(shù)與工程情境。這八種情境代表了技術(shù)與工程教育活動的廣度。

這八種技術(shù)與工程情境分別是：③同本頁①。計算、自動化、人工智能和機(jī)器人，材料轉(zhuǎn)換與加工，運(yùn)輸和物流，能源與動力，信息與通訊，人工環(huán)境（The Built Environment），醫(yī)療與健康相關(guān)的技術(shù)，以及農(nóng)業(yè)與生物技術(shù)?！坝嬎?、自動化、人工智能和機(jī)器人”情境中的“計算”是指技術(shù)與工程教育中使用計算思維和設(shè)計過程的情境；“自動化”是指讓學(xué)生在不同情境中體驗(yàn)基于設(shè)計的自動化應(yīng)用；“機(jī)器人”是指學(xué)生將機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用于新的應(yīng)用領(lǐng)域和情境中?！安牧限D(zhuǎn)換和加工”是指產(chǎn)品生產(chǎn)的情境?！斑\(yùn)輸與物流”情境中的“運(yùn)輸”是指交通系統(tǒng)，“物流”則是指對物質(zhì)和信息流動的管理，通常需要根據(jù)數(shù)據(jù)管理和分析進(jìn)行決策?！澳茉磁c動力”是指在該情境中讓學(xué)生理解熱力學(xué)、能源效率、嵌入式能源、節(jié)能、化石燃料、碳排放和廢棄物等方面的知識，并且能批判性地評估各種能源使用對環(huán)境帶來的正面和負(fù)面影響?！靶畔⑴c通訊”是指記錄、存儲、操作、分析和傳輸數(shù)據(jù)的各種通信技術(shù)情境，大約相當(dāng)于我國中小學(xué)獨(dú)立設(shè)置的信息技術(shù)教育內(nèi)容?！叭斯きh(huán)境”則是指人類設(shè)計并建造出的建筑環(huán)境，這一情境涉及安全地設(shè)計、使用和評估結(jié)構(gòu)與材料?！搬t(yī)療與健康相關(guān)的技術(shù)”系指各種與人類健康有關(guān)的產(chǎn)品、設(shè)備以及疾病診斷、治療和預(yù)防的相關(guān)情境?！稗r(nóng)業(yè)與生物技術(shù)”中的“農(nóng)業(yè)”是指將技術(shù)過程和系統(tǒng)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)情境，而“生物技術(shù)”涉及使用有機(jī)體或它的一部分來制造、修改產(chǎn)品或改進(jìn)植物、動物。

技術(shù)與工程活動需要情境。每個情境都為學(xué)生獲得標(biāo)準(zhǔn)中描述的知識、技能、心理傾向，并進(jìn)行技術(shù)與工程實(shí)踐提供了大量機(jī)會。此外，每一種情境都包含該領(lǐng)域的獨(dú)特知識。這些情境是教學(xué)或技術(shù)與工程核心標(biāo)準(zhǔn)和實(shí)踐應(yīng)用的載體。

對每個情境的詳細(xì)闡述都包含以下內(nèi)容：對該情境的描述和理解，各個學(xué)段學(xué)生將某項基準(zhǔn)應(yīng)用于該情境的案例。這些案例旨在說明STEL基準(zhǔn)、實(shí)踐及情境在技術(shù)與工程課程中是如何聯(lián)系在一起的。

核心標(biāo)準(zhǔn)與基準(zhǔn)、技術(shù)與工程實(shí)踐以及技術(shù)與工程情境共同建構(gòu)起STEL的整體框架，體現(xiàn)出PreK-12年級所有學(xué)生被期望達(dá)到的技術(shù)與工程素養(yǎng)水平。核心標(biāo)準(zhǔn)通用于八種情境，學(xué)生應(yīng)用八項實(shí)踐來深入理解核心標(biāo)準(zhǔn)和八種情境。STEL將八項核心標(biāo)準(zhǔn)、八項實(shí)踐以及八種情境組合成三個同心八角形，建構(gòu)起技術(shù)與工程素養(yǎng)模型（見圖1）。①International Technology and Engineering Educators Association (ITEEA), Council on Technology and Engineering Teacher Education (CTETE). Standards for Technological and Engineering Literacy: Defining the Role of Technology and Engineering in STEM Education: 2020.[S/EL]. (2020-7-1)[2020-7-5] https://www.iteea.org/File.aspx?id=175203&v=61c53622.可以將核心標(biāo)準(zhǔn)的八角形進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，以表示各項技術(shù)與工程實(shí)踐，各項核心標(biāo)準(zhǔn)在不同技術(shù)與工程情境中的應(yīng)用。

（二）STEL的作用

首先，對學(xué)生發(fā)展的作用。第一，STEL為如何提升全體學(xué)生的技術(shù)與工程素養(yǎng)提供了全景圖，可以為個體從事這些專業(yè)領(lǐng)域的職業(yè)提供基礎(chǔ)。不論學(xué)生將來的職業(yè)愿景是什么，這些標(biāo)準(zhǔn)能夠指導(dǎo)所有PreK-12年級學(xué)生理解技術(shù)與工程領(lǐng)域及其與其他研究領(lǐng)域之間的關(guān)系，并幫助學(xué)生理解設(shè)計過程，培養(yǎng)學(xué)生安全地設(shè)計、制造、開發(fā)、操作、維護(hù)、管理和評估技術(shù)產(chǎn)品和系統(tǒng)的能力。②同本頁①。第二，STEL的核心標(biāo)準(zhǔn)、實(shí)踐和情境是根據(jù)學(xué)生年齡制定的，PreK-2年級、3-5年級、6-8年級、9-12年級四個學(xué)段形成了一個連貫整體，每一個學(xué)段的學(xué)習(xí)內(nèi)容都是前一個學(xué)段課程內(nèi)容的擴(kuò)展和提升，這使得STEL適合學(xué)生的年齡段，并能夠不斷促進(jìn)其技術(shù)與工程素養(yǎng)的發(fā)展。

圖 1 技術(shù)與工程素養(yǎng)模型

其次，對教育相關(guān)人員的作用。STEL只是技術(shù)與工程素養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)，而不是課程本身。課程提供了教學(xué)內(nèi)容應(yīng)該如何教的詳細(xì)細(xì)節(jié)，包括組織形式，以及在實(shí)驗(yàn)室或教室進(jìn)行教學(xué)的多種方式，而標(biāo)準(zhǔn)則描述了課程內(nèi)容應(yīng)該是什么樣的。STEL以新視角關(guān)注STEM背景下技術(shù)與工程學(xué)習(xí)的核心標(biāo)準(zhǔn)，給教育決策者、課程開發(fā)人員、教師和評估團(tuán)隊提供了改進(jìn)技術(shù)與工程教育課程、教育政策和評估所需的工具。

再次，對教育改革的作用。STEL規(guī)定了Prek-12年級技術(shù)與工程學(xué)習(xí)的預(yù)期結(jié)果，作為各州、各學(xué)區(qū)和教師開展技術(shù)與工程教育的起點(diǎn)，STEL能夠促進(jìn)Prek-12年級技術(shù)與工程課程與學(xué)校其他課程之間的跨學(xué)科聯(lián)系，也為在國家、州和地方層次創(chuàng)造有意義且表述清晰的相關(guān)課程提供了基礎(chǔ)，①International Technology and Engineering Educators Association (ITEEA), Council on Technology and Engineering Teacher Education (CTETE). Standards for Technological and Engineering Literacy: Defining the Role of Technology and Engineering in STEM Education: 2020.[S/EL]. (2020-7-1)[2020-7-5] https://www.iteea.org/File.aspx?id=175203&v=61c53622.對教育改革起催化作用，能夠促進(jìn)全體美國人技術(shù)與工程素養(yǎng)整體水平的提升。

三、《技術(shù)與工程素養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)》特色分析

（一）減少標(biāo)準(zhǔn)數(shù)量，關(guān)注核心標(biāo)準(zhǔn)

STEL與STL的最大區(qū)別在于：STL中的20項標(biāo)準(zhǔn)在STEL中縮減為8項核心標(biāo)準(zhǔn)，相應(yīng)地，基準(zhǔn)數(shù)目從288個減少為142個。標(biāo)準(zhǔn)數(shù)量的減少體現(xiàn)出國家層面標(biāo)準(zhǔn)制定所秉持的開放式“大概念”（Big Ideas）②Loveland, T. Standards for technological literacy revision survey: Preliminary results [J].Technology and Engineering Teacher,2019, 78(8).理念，這種“大概念”理念使得標(biāo)準(zhǔn)制定更強(qiáng)調(diào)概念性知識及其實(shí)際應(yīng)用，較少關(guān)注事實(shí)性內(nèi)容的掌握。它使得標(biāo)準(zhǔn)變得更少、更清晰、具有更高層次，能夠?yàn)閷W(xué)生大學(xué)學(xué)習(xí)和工作提供所需要的基本知識和技能。這種少而精的標(biāo)準(zhǔn)也更容易被教育者理解和使用，更容易向家長傳達(dá)他們的孩子應(yīng)知應(yīng)會些什么。

原有的STL注重標(biāo)準(zhǔn)的廣度，試圖為所有K-12年級學(xué)生提供全面覆蓋的標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容，這使得STL包含了太多主題，造成了年級內(nèi)及學(xué)段間內(nèi)容的重復(fù)。2019年STL修訂項目調(diào)查報告顯示，K-12年級教師及大學(xué)教師對于STL前13個標(biāo)準(zhǔn)的使用率要高于STL中的標(biāo)準(zhǔn)14-20（設(shè)計世界）。③同本頁②。2019年6月對審查小組成員的調(diào)查報告表明，所有被調(diào)查者都同意減少標(biāo)準(zhǔn)數(shù)量，從而將重點(diǎn)放在技術(shù)與工程素養(yǎng)的最基本內(nèi)容上；④International Technology and Engineering Educators Association. Standards for Technological Literacy Revision Project:Background, Rationale, and Structure.[OB/EL].(2019-6-28)[2020-6-30]. https://www.iteea.org/File.aspx?id=151454&v=e868d0d8.對審稿人的調(diào)查也顯示：96%的審稿人支持刪除“設(shè)計世界”這條標(biāo)準(zhǔn)，將其變成描述性應(yīng)用領(lǐng)域。⑤同本頁②。因此，通過整合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，STEL將STL的20項標(biāo)準(zhǔn)變更為8項核心標(biāo)準(zhǔn)，又將STL中的標(biāo)準(zhǔn)14-20（設(shè)計世界）重新界定為這8項核心標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用的情境。標(biāo)準(zhǔn)數(shù)量減少表明STEL更注重標(biāo)準(zhǔn)的深度而非廣度，關(guān)注與技術(shù)及工程學(xué)的最基本思想、核心概念和必要技能。在STEL編制過程中，所有核心標(biāo)準(zhǔn)的制定都要考慮以下方面：技術(shù)或工程學(xué)科中的關(guān)鍵概念；可以解決問題的關(guān)鍵性工具；與學(xué)生的興趣和生活經(jīng)歷相聯(lián)系，或者能聯(lián)系需要學(xué)習(xí)的科學(xué)知識及社會知識；教學(xué)中能不斷增加內(nèi)容的深度和復(fù)雜程度。

（二）體現(xiàn)技術(shù)教育與工程教育整合的發(fā)展趨勢

同STL相比，STEL的另一個顯著區(qū)別是標(biāo)準(zhǔn)名稱由“技術(shù)素養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)”變更為“技術(shù)與工程素養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)”。通過對STEL內(nèi)容進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，新修訂的標(biāo)準(zhǔn)沒有包含所有工程學(xué)內(nèi)容，這意味著，在技術(shù)教育中融入工程教育并不是要加入工程學(xué)的全部內(nèi)容。STEL將技術(shù)與工程素養(yǎng)中的“工程”定義為“使用科學(xué)原理和數(shù)學(xué)推理來優(yōu)化技術(shù)，以滿足既定約束條件下的需求”。①International Technology and Engineering Educators Association (ITEEA), Council on Technology and Engineering Teacher Education (CTETE). Standards for Technological and Engineering Literacy: Defining the Role of Technology and Engineering in STEM Education: 2020.[S/EL]. (2020-7-1)[2020-7-5] https://www.iteea.org/File.aspx?id=175203&v=61c53622.顯然，STEL中的“工程”是作為動詞使用的，指工程設(shè)計的使用和工程思維習(xí)慣的培養(yǎng)，而不是作為名詞的“工程”?工程學(xué)及其內(nèi)容子領(lǐng)域(例如，機(jī)械、土木、電氣等)。作為動詞使用的工程起到了連接STEL八項核心標(biāo)準(zhǔn)中的關(guān)鍵思想、工程實(shí)踐、跨學(xué)科思維習(xí)慣以及技術(shù)與工程情境的作用，為技術(shù)與工程教育和STEM教育及更廣泛的教育環(huán)境建立聯(lián)系提供了結(jié)點(diǎn)。STEL中的技術(shù)是指“通過人類設(shè)計的產(chǎn)品、系統(tǒng)和過程來改變自然環(huán)境，以滿足需求和愿望”的技術(shù)，它提供了技術(shù)與工程素養(yǎng)的基礎(chǔ)。②同本頁①。STEL的“技術(shù)與工程素養(yǎng)”是要培養(yǎng)學(xué)生“理解、使用、創(chuàng)造和評價技術(shù)與工程活動產(chǎn)品?人類創(chuàng)設(shè)環(huán)境的能力”，③同本頁①。它強(qiáng)調(diào)技術(shù)產(chǎn)品、設(shè)計和技術(shù)與社會的相互作用，提供了比僅僅關(guān)注工程學(xué)及其內(nèi)容子領(lǐng)域更廣泛的基礎(chǔ)。

由技術(shù)素養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)變更為技術(shù)與工程素養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)體現(xiàn)出近年來美國出現(xiàn)的整合技術(shù)與工程教育的發(fā)展趨勢。2004-2009年美國成立國家工程與技術(shù)教育中心（NCETE），其主要目的之一就是通過技術(shù)教育將工程設(shè)計、問題解決和分析技能滲透進(jìn)K-12年級學(xué)校教育中；④Hailey, C. E.et al, National Center for Engineering and Technology Education[J]. The Technology Teacher, 2005, 64(5): 23-26.2010年，國際技術(shù)教育協(xié)會（ITEA）更名為國際技術(shù)與工程教育者協(xié)會（ITEEA），該組織發(fā)行的雜志也由《技術(shù)教師》更名為《技術(shù)與工程教師》；⑤International Technology Education Association. Standards for technological literacy Content for the study of technology[S].Reston, Virginia: Author, 2000.2013年美國發(fā)布《新一代科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)》（NGSS），探討了科學(xué)、工程和技術(shù)的相互依賴性并提出工程設(shè)計的實(shí)踐和思想，要將工程設(shè)計融入技術(shù)教育中；⑥NGSS Lead States. Next generation science standards: For states, by states [S]. Washington D.C: National Academies Press,2013.美國最著名的全國性教育評價項目?國家教育進(jìn)展評價（NAEP）于2014年和2018年先后兩次對8年級學(xué)生進(jìn)行了技術(shù)與工程素養(yǎng)測評。以上都體現(xiàn)出美國為整合技術(shù)與工程教育所作的努力。而出現(xiàn)這種整合趨勢的原因是，近年來對STEM教育的推崇推動了工程教育進(jìn)入K-12年級學(xué)校教育中。由于技術(shù)教育與工程教育之間存在著天然的緊密聯(lián)系，兩者的整合可以為工程教育進(jìn)入中小學(xué)教育體系提供有效途徑。一方面，技術(shù)教育和工程教育都強(qiáng)調(diào)通過設(shè)計解決問題，同時都需要操作實(shí)踐技能；另一方面技術(shù)教育和工程教育都能提升學(xué)生的技術(shù)素養(yǎng)，并都以此作為各自教育的核心目標(biāo)。另外，進(jìn)入PreK-12學(xué)校教育的工程教育也是以工程設(shè)計、工程思維為核心的，并不是要包含工程學(xué)的全部內(nèi)容，①黃樺. 以工程設(shè)計為中心的“K-12工程教育”: 源起、內(nèi)涵與實(shí)施策略[J]. 遠(yuǎn)程教育雜志. 2019(4): 73–84.這同STEL中將“工程”作為動詞使用具有相同的含義。對STL的修訂正是順應(yīng)了近年來技術(shù)與工程教育的整合趨勢。

（三）在STEL框架中納入“技術(shù)與工程實(shí)踐”

新標(biāo)準(zhǔn)還添加了原有STL中沒有的“技術(shù)與工程實(shí)踐”部分。STEL每一項核心標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用都以技術(shù)與工程實(shí)踐中的一項或幾項作為支撐。這八項實(shí)踐不僅包括學(xué)生在進(jìn)行技術(shù)與工程活動中所需要的技能?創(chuàng)新、批判性思維、合作、溝通、制作、系統(tǒng)思維，同時也包括個人態(tài)度和心理傾向?樂觀和關(guān)注倫理，它們有助于更好地培養(yǎng)能夠應(yīng)對21世紀(jì)挑戰(zhàn)的合格公民，這在全球化日益加深的背景下變得愈發(fā)重要。

為什么要將“技術(shù)與工程實(shí)踐”納入STEL框架中呢？《21世紀(jì)技能》認(rèn)為，21世紀(jì)的學(xué)習(xí)者應(yīng)具備創(chuàng)新、批判性思維、合作、溝通能力等學(xué)習(xí)技能。②Partnership for 21st Century Learning. Framework and resources. [OB/EL].[2019][2020-6-30]. http://www.battelleforkids.org/networks/p21/frameworks-resources.2010年發(fā)布的 《K-12年級工程教育標(biāo)準(zhǔn)？》也認(rèn)為，工程思維習(xí)慣同21世紀(jì)公民必備的基本技能是一致的，這些基本技能包括：系統(tǒng)思維、創(chuàng)造力、樂觀、合作、溝通和關(guān)注倫理。③National Academy of Engineering. Standard fot K-12 Engineering Education?[M] Washington, D.C: The National Academy Press, 2010: 45.STEL正是吸收了這兩份文件中提出的這些技能，并加入技術(shù)教育中的核心技能?制作，從而形成了STEL“技術(shù)與工程實(shí)踐”。這也體現(xiàn)出將技術(shù)教育與工程教育進(jìn)行整合的結(jié)果。這八項實(shí)踐可以幫助學(xué)生參與到人類設(shè)計的產(chǎn)品、系統(tǒng)和過程中來，從而滿足人們的需求和愿望。參與這些實(shí)踐還能夠幫助學(xué)生熟練使用技術(shù)并培養(yǎng)設(shè)計和解決問題的能力。

（四）明確了技術(shù)與工程教育的跨學(xué)科性及其在STEM教育中的作用

跨學(xué)科性是技術(shù)和工程學(xué)的基本屬性，這使得它們可以成為STEM教育的學(xué)科整合者。④International Technology and Engineering Educators Association (ITEEA), Council on Technology and Engineering Teacher Education (CTETE). Standards for Technological and Engineering Literacy: Defining the Role of Technology and Engineering in STEM Education: 2020.[S/EL]. (2020-7-1)[2020-7-5] https://www.iteea.org/File.aspx?id=175203&v=61c53622.STL雖然強(qiáng)調(diào)技術(shù)教育的跨學(xué)科性質(zhì)，但STEL中的“技術(shù)與工程”更能發(fā)揮整合STEM各學(xué)科的作用。技術(shù)與工程素養(yǎng)是以“技術(shù)與工程設(shè)計”為核心來整合STEM教育中各個學(xué)科的。在STL中，技術(shù)設(shè)計和工程設(shè)計被認(rèn)定為同義詞，都是指“在既定條件下確認(rèn)問題、制訂設(shè)計方案、制作模型及優(yōu)化方案的過程”。⑤國際技術(shù)教育協(xié)會. 美國國家技術(shù)教育標(biāo)準(zhǔn): 技術(shù)學(xué)習(xí)的內(nèi)容[M]. 黃軍英, 等, 譯. 北京: 科學(xué)教育出版社, 2003: 97.但實(shí)際上，工程設(shè)計和技術(shù)設(shè)計具有不同含義?！凹夹g(shù)設(shè)計”是指通過制訂計劃將資源轉(zhuǎn)化為滿足人類需要的產(chǎn)品或系統(tǒng)以實(shí)現(xiàn)技術(shù)發(fā)展的過程，而“工程設(shè)計”則表示收集和分析科學(xué)的數(shù)據(jù)、對設(shè)計解決方案作出合理決策的過程，它利用原型測試收集數(shù)據(jù)，來預(yù)測最優(yōu)解決方案。兩種設(shè)計的區(qū)別在于：工程設(shè)計要求對標(biāo)準(zhǔn)和限制條件進(jìn)行分析，更多地運(yùn)用數(shù)學(xué)和科學(xué)知識；而在技術(shù)設(shè)計中，解決技術(shù)問題所需的知識是未知的，只有在探究和設(shè)計過程中才能體現(xiàn)出來。①管光海, 盛群力. 美國K-12技術(shù)教育的工程轉(zhuǎn)型: 緣起、進(jìn)展與啟示[J]. 外國中小學(xué)教育.201 7(2): 19-27.工程設(shè)計使用科學(xué)知識，工程科學(xué)，數(shù)學(xué)預(yù)測分析來優(yōu)化最終的解決方案，從而創(chuàng)造出巧妙的設(shè)計方法，它是數(shù)學(xué)和科學(xué)的理想整合者。技術(shù)設(shè)計則需要對制作出的模型進(jìn)行不斷測試，對已有設(shè)計進(jìn)行修訂。可見，STEL將這兩者有目的地融合為“技術(shù)與工程設(shè)計”，同以往的技術(shù)設(shè)計相比，能夠更好地促進(jìn)STEM各學(xué)科整合。

STEL提出PreK-12技術(shù)與工程項目，其核心是為開放式的設(shè)計挑戰(zhàn)創(chuàng)造出創(chuàng)新性解決方案，技術(shù)與工程設(shè)計正是在此過程中實(shí)現(xiàn)的。在開放式設(shè)計挑戰(zhàn)中，學(xué)生使用多種方法來開發(fā)創(chuàng)新性解決方案，進(jìn)行技術(shù)與工程設(shè)計，并以獨(dú)特的方式使用材料進(jìn)行制作 （Making and Doing），而制作正是技術(shù)與工程不同于其他學(xué)科領(lǐng)域的關(guān)鍵。開放式設(shè)計挑戰(zhàn)使學(xué)生可以根據(jù)最終用戶的需求、約束條件和其他標(biāo)準(zhǔn)來優(yōu)化解決方案。這種開放式的設(shè)計視角，使得技術(shù)與工程教育者能夠在整合STEM教育內(nèi)容的同時，培養(yǎng)學(xué)生的高階思維和設(shè)計技能，還可以為處理相互交織的STEL核心概念和實(shí)踐提供大量機(jī)會。②International Technology and Engineering Educators Association (ITEEA), Council on Technology and Engineering Teacher Education (CTETE). Standards for Technological and Engineering Literacy: Defining the Role of Technology and Engineering in STEM Education: 2020.[S/EL]. (2020-7-1)[2020-7-5] https://www.iteea.org/File.aspx?id=175203&v=61c53622.另外，制作、基于技術(shù)與工程學(xué)科的設(shè)計也是技術(shù)與工程教育獨(dú)特的授課方式，對學(xué)生而言非常有吸引力。

此外，技術(shù)與工程學(xué)科也可以整合藝術(shù)和人文等學(xué)科。例如，交通系統(tǒng)的開發(fā)者在設(shè)計電動汽車時，不僅需要考慮汽車的移動性（技術(shù)因素），也要考慮如何吸引客戶（美學(xué)原則），還要考慮車輛的安全性，更好地滿足用戶需要（人文因素），設(shè)備的接納性和使用（社會因素），以及交流想法、計劃和市場營銷等因素。③同本頁①。

四、對我國技術(shù)教育改革的啟示

（一）反思我國在K-12年級技術(shù)與工程教育整合中存在的不足

由STL技術(shù)素養(yǎng)修訂升級為STEL技術(shù)與工程素養(yǎng)，體現(xiàn)出近年來國際教育界整合技術(shù)與工程教育的發(fā)展趨勢。我國K-12年級技術(shù)教育也順應(yīng)了這一趨勢，同時也存在一些不足。第一，學(xué)前教育階段開設(shè)科學(xué)課程，作為五大課程領(lǐng)域之一，培養(yǎng)學(xué)生好奇心和求知欲、動手動腦的能力、體驗(yàn)數(shù)學(xué)的重要性和趣味性。部分有條件的幼兒園結(jié)合自身條件開設(shè)了STEM課程，在一定程度上彌補(bǔ)了學(xué)前教育階段技術(shù)與工程學(xué)教育的不足。但是科學(xué)課中并沒有明確提出讓幼兒初步了解技術(shù)與工程學(xué)內(nèi)容。第二，小學(xué)階段在科學(xué)課程中加入了技術(shù)與工程教育模塊，占全部課程內(nèi)容的四分之一，以幫助學(xué)生形成三個主要觀念?人工世界、技術(shù)發(fā)明、工程設(shè)計。④中華人民共和國教育部. 小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版)[M]. 北京: 北京師范大學(xué)出版社, 2017: 52.但小學(xué)科學(xué)課中的工程設(shè)計強(qiáng)調(diào)按圖裝配、改進(jìn)設(shè)計，這與美國將技術(shù)與工程教育作為獨(dú)立課程，并以開放式設(shè)計挑戰(zhàn)為依托，讓學(xué)生開發(fā)創(chuàng)新性解決方案，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力相比仍有一定差距。第三，小學(xué)與初中階段開設(shè)的專門技術(shù)教育課程勞動與技術(shù)課程，沒有系統(tǒng)引入工程教育內(nèi)容。值得一提的是，目前一些城市在小學(xué)和初中開設(shè)了STEM教育、創(chuàng)客教育等技術(shù)與工程類綜合實(shí)踐活動或校本課程，如北京中關(guān)村三小等學(xué)校在小學(xué)3—6年級開設(shè)技術(shù)類選修課程，北京十一學(xué)校在1—9年級開設(shè)技術(shù)和科學(xué)導(dǎo)向的STEM課程，西安高新國際學(xué)校在小學(xué)1—6年級開設(shè)STEAM課程等，這些課程的學(xué)習(xí)可以幫助學(xué)生提升STEM素養(yǎng)，在一定程度上彌補(bǔ)了勞動與技術(shù)課程沒有引入工程教育的不足。但是，在實(shí)踐過程中也出現(xiàn)了一些問題，比如一些學(xué)校的STEM教育，被做成職業(yè)教育，成了培養(yǎng)學(xué)生操作技能興趣的渠道，或者成為另一種形式的預(yù)科教育，讓中小學(xué)生學(xué)習(xí)該學(xué)段不應(yīng)該掌握的知識，一些學(xué)校的創(chuàng)客教育過分關(guān)注技術(shù)的炫酷，缺乏科學(xué)的教學(xué)設(shè)計以及基礎(chǔ)性學(xué)科知識融合等。①余勝泉. STEM與創(chuàng)客教育不可忘卻的初心[N]. 光明日報.201 7-04-15 (07).另外，在我國廣大農(nóng)村和縣城地區(qū)的小學(xué)和初中也缺乏開設(shè)STEM教育等綜合實(shí)踐活動的師資和物質(zhì)條件。第四，在高中階段，2017年我國出臺的《普通高中通用技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)》，已將“工程思維”作為通用技術(shù)學(xué)科的五個核心素養(yǎng)之一，并強(qiáng)調(diào)“工程設(shè)計”是工程的本質(zhì)和核心。②中華人民共和國教育部. 普通高中通用技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版)[M]. 北京: 人民教育出版社, 2018: 4.但該部分內(nèi)容主要體現(xiàn)在“技術(shù)與工程”系列中，作為選擇性必修課，面向未來有意愿進(jìn)入工科專業(yè)學(xué)習(xí)的學(xué)生，而不是面向全體高中生。

（二）建立K-12年級連貫的技術(shù)與工程教育體系

美國STEL為加強(qiáng)我國K-12年級技術(shù)與工程教育整合，解決各學(xué)段在整合過程中存在的問題提供了參考。第一，STEL將技術(shù)與工程教育延伸到學(xué)前階段PreK（3—5歲），這表明了技術(shù)與工程教育在兒童早期教育中的重要性。由于技術(shù)與工程的跨學(xué)科性，與科學(xué)、數(shù)學(xué)之間存在多種聯(lián)系，可以倡導(dǎo)在學(xué)前階段的科學(xué)課程中適當(dāng)引入技術(shù)與工程教育內(nèi)容，為后續(xù)學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。例如，可以讓幼兒認(rèn)識人工世界與自然世界的區(qū)別，了解各種簡單的工具和技術(shù)及其背后的科學(xué)原理，使用積木來發(fā)展設(shè)計、計算技能和批判性思維等。第二，小學(xué)和初中階段，對于已經(jīng)開設(shè)STEM教育、創(chuàng)客教育等技術(shù)與工程實(shí)踐活動的中小學(xué)校，首先應(yīng)反思本校開設(shè)的STEM課程、創(chuàng)客教育等活動是否有助于培養(yǎng)學(xué)生的可持續(xù)創(chuàng)新能力。③同本頁①?？沙掷m(xù)創(chuàng)新能力不是指單個創(chuàng)新的想法，而是要在數(shù)學(xué)、科學(xué)、技術(shù)、工程學(xué)科的持續(xù)性學(xué)習(xí)和知識積累的基礎(chǔ)上，培養(yǎng)學(xué)生解決問題的創(chuàng)新能力。其次，在反思本校STEM教育或創(chuàng)客教育的基礎(chǔ)上，可以結(jié)合本校課程實(shí)際情況，批判性地吸收STEL內(nèi)容的合理之處，如STEL通過強(qiáng)調(diào)技術(shù)與工程設(shè)計整合STEM各學(xué)科，在解決問題的過程中關(guān)注倫理、系統(tǒng)思維等。第三，由于不是所有小學(xué)和初中都具備開設(shè)STEM教育、創(chuàng)客教育等技術(shù)與工程實(shí)踐類課程的條件，因此應(yīng)倡導(dǎo)在小學(xué)和初中階段技術(shù)教育必修課程?勞動與技術(shù)課和綜合實(shí)踐課中引進(jìn)工程設(shè)計和工程思維，以開放式設(shè)計挑戰(zhàn)為依托，培養(yǎng)學(xué)生的技術(shù)與工程素養(yǎng)，這不僅能為工程教育進(jìn)入小學(xué)和初中提供可行途徑，同時也可以為技術(shù)與工程教育與科學(xué)、數(shù)學(xué)、藝術(shù)等其他學(xué)科整合創(chuàng)造必要的機(jī)會。倡導(dǎo)在勞動與技術(shù)課中引進(jìn)工程設(shè)計和工程思維，對于那些已經(jīng)開展STEM教育、創(chuàng)客教育的學(xué)校來講，也可以提升STEM教育的教學(xué)效果，以相關(guān)課程模式（如融入工程教育的勞動技術(shù)課）和整合課程模式（如STEM課程）兩種課程形式提升學(xué)生的技術(shù)與工程素養(yǎng)。第四，高中階段在原有工程教育選修課的基礎(chǔ)上，建議將標(biāo)準(zhǔn)中的技術(shù)設(shè)計整合升級為技術(shù)與工程設(shè)計，培養(yǎng)全體學(xué)生的技術(shù)與工程素養(yǎng)。最后，建議教育部組織制定幼兒園、小學(xué)、初中統(tǒng)一連貫的技術(shù)與工程課程標(biāo)準(zhǔn)，并將其與高中的通用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行整合，最終形成從幼兒園、小學(xué)到高中一以貫之的技術(shù)與工程課程體系。這不僅有利于從幼兒階段開始以螺旋式上升的方式提升學(xué)生的技術(shù)與工程素養(yǎng)，也可以更好地在中小學(xué)階段發(fā)揮技術(shù)與工程學(xué)科對STEM教育中的數(shù)學(xué)、科學(xué)及藝術(shù)、語言、歷史等學(xué)科的整合作用。

（三）重視培養(yǎng)學(xué)生的樂觀精神

樂觀直接反映了學(xué)生的成功動機(jī)。STEL將“樂觀”作為八項實(shí)踐之一，明確提出通過技術(shù)與工程教育培養(yǎng)學(xué)生積極的態(tài)度和信念。完成技術(shù)與工程設(shè)計挑戰(zhàn)需要學(xué)生具有奉獻(xiàn)精神和持續(xù)專注力，以確定滿意的解決方案。當(dāng)學(xué)生表現(xiàn)出堅持或繼續(xù)解決問題的勇氣時，就體現(xiàn)了他們的樂觀精神。①International Technology and Engineering Educators Association (ITEEA), Council on Technology and Engineering Teacher Education (CTETE). Standards for Technological and Engineering Literacy: Defining the Role of Technology and Engineering in STEM Education: 2020.[S/EL]. (2020-7-1)[2020-7-5] https://www.iteea.org/File.aspx?id=175203&v=61c53622.這對我國技術(shù)教育教學(xué)提供了啟迪：首先，培養(yǎng)學(xué)生的樂觀精神可以讓他們了解先前的發(fā)明和創(chuàng)新，包括具體的發(fā)展細(xì)節(jié)和使用結(jié)果，使學(xué)生意識到每項技術(shù)都可以被不斷改進(jìn)。其次，在開放式設(shè)計挑戰(zhàn)中,可以鼓勵學(xué)生更深入地挖掘新思想來改進(jìn)設(shè)計方案，而不是專注于最初的想法。再次，教師可以在教學(xué)中為學(xué)生提供支持和指導(dǎo)，幫助學(xué)生成功地完成任務(wù)，使其體驗(yàn)樂觀的感受。最后，可以鼓勵學(xué)生對他們的工作進(jìn)行反思，幫助他們明了哪些策略是成功的，以及他們在解決問題時遇到了哪些障礙。此外，還可以讓學(xué)生在解決挑戰(zhàn)的過程中，學(xué)會克服各種障礙，學(xué)會適應(yīng)和堅持，同時教師可以親自示范面對困難時該持有的樂觀心態(tài)，為學(xué)生提供積極的學(xué)習(xí)榜樣。

（四）技術(shù)與工程素養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)的制定及使用與其他學(xué)科標(biāo)準(zhǔn)相聯(lián)系

在標(biāo)準(zhǔn)的制定方面：STEL的制定不僅是對原有STL的繼承與創(chuàng)新，同時也吸收了近年來科學(xué)、數(shù)學(xué)等其他學(xué)科標(biāo)準(zhǔn)或文件的經(jīng)驗(yàn)，如《新一代科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)（NGSS）》 《數(shù)學(xué)通用核心標(biāo)準(zhǔn)(CCSS-Math)》《工程項目認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)(CAEp)》《21世紀(jì)素養(yǎng)》 《K-12年級工程教育標(biāo)準(zhǔn)？》以及其他國家、州和地方制定的技術(shù)和工程及相關(guān)領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)等。在標(biāo)準(zhǔn)使用方面：STEL將與其他學(xué)科標(biāo)準(zhǔn)配合使用。如，為了方便教師將STEL與《新一代科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)(NGSS)》《數(shù)學(xué)通用核心標(biāo)準(zhǔn)(CCSS-Math)》和《英語語言藝術(shù)通用核心標(biāo)準(zhǔn)(CCSS-ELA)》配合使用，STEL網(wǎng)站還開發(fā)了配套資源，方便教師查找以上標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)基準(zhǔn)。

以上這些都可以為我國技術(shù)與工程素養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)的制定與使用提供啟示。教育從本質(zhì)上來講是跨學(xué)科的，任何分科課程的教育最終都要整合于學(xué)生的頭腦之中，也就是說，學(xué)科標(biāo)準(zhǔn)的制定與使用不應(yīng)各自為政，而技術(shù)與工程教育的跨學(xué)科性正好可以為多個學(xué)科間建立聯(lián)系提供契機(jī)。因此，我國今后在技術(shù)與工程素養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)制定的過程中，首先應(yīng)參照并吸收數(shù)學(xué)、科學(xué)等其他學(xué)科標(biāo)準(zhǔn)或文件同技術(shù)與工程教育相關(guān)聯(lián)的內(nèi)容；其次，要積極開發(fā)技術(shù)與工程素養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)與其他學(xué)科標(biāo)準(zhǔn)配合使用的網(wǎng)絡(luò)資源，使教師可以隨時查閱這些標(biāo)準(zhǔn)之間的聯(lián)系；再次，應(yīng)為教師提供培訓(xùn)機(jī)會，幫助他們理解不同學(xué)科課程標(biāo)準(zhǔn)，強(qiáng)化教師在本學(xué)科教學(xué)中應(yīng)用其他學(xué)科標(biāo)準(zhǔn)的意識與能力。

（五）標(biāo)準(zhǔn)的制定發(fā)揚(yáng)民主與協(xié)作精神

當(dāng)前，我國高中通用技術(shù)教育課程標(biāo)準(zhǔn)的制定采用項目負(fù)責(zé)制，除了項目的相關(guān)人員外，其他相關(guān)學(xué)者很難參與課程標(biāo)準(zhǔn)的編制。相比之下，STEL的制定更能體現(xiàn)民主與協(xié)作精神。如：在STL修訂項目的第一階段采用了問卷調(diào)查形式收集30個評審小組成員的意見；在STEL制定過程中充分吸收技術(shù)與工程教育者、高校學(xué)者、技術(shù)專家、工程師、科學(xué)家、數(shù)學(xué)家、家長等各方意見；在標(biāo)準(zhǔn)初稿、二稿的修訂階段傾聽并吸收了國際相關(guān)專家的意見和建議，這些對提高STEL質(zhì)量來講都至關(guān)重要。因此，建議我國今后在課程標(biāo)準(zhǔn)制定過程中，可以在項目負(fù)責(zé)制的前提下，向社會公布課程標(biāo)準(zhǔn)的初稿和修訂稿，廣泛征集并吸收各方意見，提升標(biāo)準(zhǔn)制定的民主性和協(xié)作性。