面向未來，積極推進(jìn)中小學(xué)工程教育發(fā)展

何善亮

建設(shè)教育強(qiáng)國，是全面建成社會(huì)主義現(xiàn)代化強(qiáng)國的戰(zhàn)略先導(dǎo)，是實(shí)現(xiàn)高水平科技自立自強(qiáng)的重要支撐。建設(shè)教育強(qiáng)國，需要進(jìn)一步加強(qiáng)科學(xué)教育，加強(qiáng)拔尖創(chuàng)新人才自主培養(yǎng)，為解決我國關(guān)鍵核心技術(shù)“卡脖子”問題提供人才支撐。為此，探究中小學(xué)科學(xué)教育的內(nèi)在規(guī)律，特別是中小學(xué)工程教育的理論與實(shí)踐問題，對(duì)于加快建設(shè)高質(zhì)量教育體系，加快建設(shè)國家戰(zhàn)略人才力量，努力培養(yǎng)造就卓越工程師，實(shí)現(xiàn)建成教育強(qiáng)國、科技強(qiáng)國和人才強(qiáng)國的宏偉目標(biāo)，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和深遠(yuǎn)的歷史意義。

中小學(xué)工程教育的重要性

工程是人類社會(huì)存在和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)。作為文明的締造者，人類自走出洪荒的那一刻起，就以勞動(dòng)造物的方式開始了工程化的生存。為了改變自身的生存環(huán)境和生活條件，人類一直在通過造物實(shí)踐活動(dòng)建設(shè)各種各樣的工程，例如我國的萬里長城、京杭大運(yùn)河、都江堰、鄭國渠等重大工程，以其造福人類、推動(dòng)社會(huì)發(fā)展而被載入人類文明史冊(cè)。隨著社會(huì)發(fā)展和時(shí)代進(jìn)步，工程作為人類社會(huì)最直接的生產(chǎn)力，將科學(xué)技術(shù)這一知識(shí)形態(tài)的、潛在的、間接的社會(huì)生產(chǎn)力物化入生產(chǎn)過程，成為促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和科技進(jìn)步、提升人民物質(zhì)和精神生活質(zhì)量、保障國家安全和人類可持續(xù)發(fā)展等方面的重要力量。改革開放以來，我國工程建設(shè)取得的巨大成就，如南水北調(diào)工程、世界上最大的射電望遠(yuǎn)鏡FAST、世界上最長的跨海大橋港珠澳大橋、自主設(shè)計(jì)生產(chǎn)的C919大型客機(jī)、國產(chǎn)航母等，為我國現(xiàn)代化建設(shè)提供了強(qiáng)有力的可靠支撐。

工程推動(dòng)社會(huì)發(fā)展進(jìn)步，工程教育影響人類未來?？v觀世界發(fā)達(dá)國家崛起的歷史，不難發(fā)現(xiàn)：完備而高水平的工程教育無疑是國家崛起的重要影響因素之一。在經(jīng)濟(jì)全球化背景下，新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革加速進(jìn)行，由信息技術(shù)及人工智能帶動(dòng)的、以高新科技產(chǎn)業(yè)為龍頭的新經(jīng)濟(jì)蓬勃發(fā)展，迫切需要培養(yǎng)造就大批創(chuàng)新型卓越工程科技人才。近年來，我國一系列推進(jìn)工程科技教育的戰(zhàn)略與規(guī)劃陸續(xù)出臺(tái)。2018年3月，教育部辦公廳印發(fā)的《關(guān)于公布首批“新工科”研究與實(shí)踐項(xiàng)目的通知》中認(rèn)定了612個(gè)項(xiàng)目為首批“新工科”研究與實(shí)踐項(xiàng)目，旨在推進(jìn)高等學(xué)校工程教育以提高工程人才自主培養(yǎng)質(zhì)量；2023年5月，教育部等十八部門聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于加強(qiáng)新時(shí)代中小學(xué)科學(xué)教育工作的意見》，明確提出了“統(tǒng)籌規(guī)劃科學(xué)教育與工程教育，體現(xiàn)實(shí)踐性、綜合性”，將內(nèi)含于《義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》及《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》中的“（技術(shù)與）工程教育”進(jìn)一步突顯了出來。

基于對(duì)未來技術(shù)和未來技術(shù)人才培養(yǎng)的前瞻性認(rèn)識(shí)，高素質(zhì)技能型人才的培養(yǎng)需要從高等教育向兩頭延伸，逐漸滲透到基礎(chǔ)教育階段和成人教育階段，這是教育、科技、人才一體化發(fā)展的必然要求。當(dāng)前，國際社會(huì)普遍比較注重STEM教育，部分發(fā)達(dá)國家從小學(xué)起就開設(shè)了工程類課程。針對(duì)當(dāng)下我國中小學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐能力不足、缺乏工程興趣和工程素養(yǎng)的現(xiàn)狀，須進(jìn)一步探索建立較為完善的工程教育體系，充分發(fā)揮工程教育之于中小學(xué)生發(fā)展和中國現(xiàn)代化的重要作用。

中小學(xué)工程教育的意義與特征

中小學(xué)工程教育是聚焦于工程的教育，因此要首先明確工程究竟意味著什么?；卮疬@一問題并不容易，因?yàn)楣こ痰母拍钔S著歷史的變遷而不斷演變，同時(shí)在不同國家/地區(qū)和不同學(xué)者那里，工程的內(nèi)涵也并不完全相同，例如在一些國家，工程就等同于技術(shù)。也有一些學(xué)者集眾人之研究，給工程概念下了一個(gè)綜合性的定義。例如，蔡乾和在其《哲學(xué)視野下的工程演化研究》中指出，工程是由社會(huì)層面組織起來的人，以某種（或某些）目的為導(dǎo)向，依據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)、數(shù)學(xué)知識(shí)、科學(xué)知識(shí)（包括自然知識(shí)、社會(huì)知識(shí)和思維知識(shí)），在技術(shù)手段提供的各種可能性基礎(chǔ)上，合理控制和利用各種資源（包括自然資源、社會(huì)資源和精神資源）進(jìn)行人工物的建造，以滿足人類需要的社會(huì)建構(gòu)活動(dòng)（動(dòng)態(tài)）及其成果（靜態(tài)）。這一界定不僅從動(dòng)態(tài)和靜態(tài)的雙重視角豐富了人們對(duì)于工程概念的理解，也闡述了工程與科學(xué)、技術(shù)、數(shù)學(xué)、社會(huì)之間的相互聯(lián)系，即工程本身的跨學(xué)科屬性。正如王孫禺、劉繼青在《中國工程教育：國家現(xiàn)代化進(jìn)程中的發(fā)展史》一書中所表達(dá)的，工程問題是科學(xué)、技術(shù)以及政治、經(jīng)濟(jì)等因素的一種綜合，或者說融合。

工程的跨學(xué)科屬性內(nèi)在決定了工程教育的跨學(xué)科特點(diǎn)。在經(jīng)驗(yàn)世界里，提起工程，人們大多時(shí)候會(huì)聯(lián)想到科學(xué)與技術(shù)，因?yàn)榭茖W(xué)使人類逐漸認(rèn)識(shí)宇宙和自身，技術(shù)使人類的實(shí)踐和生存能力不斷增強(qiáng)，而一項(xiàng)項(xiàng)工程幫助人類不斷實(shí)現(xiàn)夢(mèng)想，亦即科學(xué)是“認(rèn)識(shí)”、技術(shù)是“能力”、工程是“實(shí)現(xiàn)”。在中小學(xué)工程教育的探索實(shí)踐中，其跨學(xué)科性和實(shí)踐性為培養(yǎng)“完整的人”提供了可能，例如工程教育中既有制圖與計(jì)算，又兼顧藝術(shù)和人文，讓學(xué)生在考慮產(chǎn)品實(shí)用性的同時(shí)涵養(yǎng)審美和人文精神。

這一特性對(duì)于教師教學(xué)而言確實(shí)具有一定挑戰(zhàn)性，但也為其帶來了實(shí)踐創(chuàng)新的契機(jī)——各相關(guān)學(xué)科教師既可以在自己的學(xué)科課堂里有意識(shí)地加強(qiáng)工程教育，也可以或者說應(yīng)該開展合作，就某一具體的工程問題，以項(xiàng)目化學(xué)習(xí)的方式開展跨學(xué)科的綜合性教育活動(dòng)，正如《義務(wù)教育課程方案（2022年版）》中強(qiáng)調(diào)的：“加強(qiáng)綜合課程建設(shè)，完善綜合課程科目設(shè)置，注重培養(yǎng)學(xué)生在真實(shí)情境中綜合運(yùn)用知識(shí)解決問題的能力。”基于工程理念的項(xiàng)目化學(xué)習(xí)是一個(gè)非常有價(jià)值的生長點(diǎn)，更是培養(yǎng)具有大國工匠精神和具有科學(xué)家以及卓越工程師潛質(zhì)的青少年的極佳路徑。

中小學(xué)工程教育的基礎(chǔ)性

工程不僅是一個(gè)個(gè)建造物（靜態(tài)），還是一項(xiàng)項(xiàng)工程實(shí)踐活動(dòng)（動(dòng)態(tài)），以及一門系統(tǒng)學(xué)科。如果說中小學(xué)工程教育的重要性源于對(duì)工程科技人才的迫切需求以及工程所具有的社會(huì)價(jià)值，那么其基礎(chǔ)性則是基于基礎(chǔ)教育階段學(xué)生的身心發(fā)展水平和已有知識(shí)經(jīng)驗(yàn)而言的。相對(duì)于高等教育中專業(yè)性極強(qiáng)的工程教育，中小學(xué)工程教育則是打基礎(chǔ)的工程教育，既要發(fā)揮提升國民工程素質(zhì)的基礎(chǔ)作用，又要為每一位學(xué)生打好終身學(xué)習(xí)和社會(huì)生存的基礎(chǔ)。

中小學(xué)工程教育的基礎(chǔ)性具體表現(xiàn)在其教育目標(biāo)定位、內(nèi)容選擇及教學(xué)實(shí)踐中。與高等院校（及職業(yè)學(xué)校）工程教育要直接培養(yǎng)大批高素質(zhì)勞動(dòng)者和創(chuàng)新型人才的追求不同，中小學(xué)工程教育旨在發(fā)展中小學(xué)生的工程素養(yǎng)，激發(fā)中小學(xué)生對(duì)創(chuàng)新的熱愛和對(duì)工程的興趣，滿足中小學(xué)生對(duì)創(chuàng)造的渴望。與其教育目標(biāo)定位相匹配，中小學(xué)工程教育的內(nèi)容也應(yīng)該是基礎(chǔ)性的。例如，讓學(xué)生了解工程的本質(zhì)與作用，理解用戶需求、產(chǎn)品規(guī)格、約束限制、權(quán)衡比較、迭代優(yōu)化等核心工程概念，掌握需求分析（同理心的體驗(yàn)）、工程問題發(fā)現(xiàn)、創(chuàng)意構(gòu)想與選擇、產(chǎn)品制作與優(yōu)化等工程設(shè)計(jì)的基本流程，并具備一定的工程思維和物化能力，能夠進(jìn)行簡單的工程設(shè)計(jì)。要注意的是，基礎(chǔ)教育階段的工程教育更應(yīng)該基于中小學(xué)生的身心發(fā)展水平和已有知識(shí)經(jīng)驗(yàn)，引導(dǎo)他們更多地參加工程實(shí)踐活動(dòng)，發(fā)展他們的工程思維，涵養(yǎng)他們對(duì)于工程科技的興趣。

相對(duì)于傳統(tǒng)學(xué)科，我國中小學(xué)工程教育實(shí)際開展的時(shí)間并不長，目前還沒有多少成熟的經(jīng)驗(yàn)做法。江蘇省無錫市通過學(xué)校自主申報(bào)項(xiàng)目等方式，在全市范圍內(nèi)各學(xué)段、城鄉(xiāng)學(xué)校推進(jìn)工程教育，這無疑是一項(xiàng)非常有意義的探索。因此，我們也期待無錫在區(qū)域推進(jìn)中能總結(jié)出更多有說服力的實(shí)踐案例與經(jīng)驗(yàn)，例如：如何開設(shè)工程類課程，如何開發(fā)工程類教材，如何建設(shè)工程實(shí)驗(yàn)室，如何讓更多學(xué)生喜歡工程科技，等等，從而形成有中國特色的中小學(xué)工程教育區(qū)域品牌，為工程教育的發(fā)展貢獻(xiàn)中國智慧。

【本文為國家教材建設(shè)重點(diǎn)研究基地2023年度教育部規(guī)劃項(xiàng)目“美英日澳四國中小學(xué)技術(shù)與工程教材實(shí)踐項(xiàng)目體系與呈現(xiàn)方式研究”（項(xiàng)目編號(hào)：2023GH-YB-JJ-Y-03）階段性研究成果】