探索融合育人新路徑，培養未來卓越工程師

【摘 要】近年來，江蘇省無錫市第一中學以工程教育的開展為契機，發揮技術學科的優勢，基于融合理念設計內容，打破了信息技術、通用技術、物理、化學、生物等學科間的壁壘，豐富了融合育人的路徑，為我國工程科技領域拔尖創新人才的早期培養提供了鮮活的實踐經驗。

【關鍵詞】工程教育；校本實踐；融合育人；人才培養

【中圖分類號】G632.0" 【文獻標志碼】B" 【文章編號】1005-6009（2024）06-0011-03

【作者簡介】朱晴怡，江蘇省無錫市第一中學（江蘇無錫，214000）黨委書記，正高級教師，江蘇省特級教師，江蘇省首批“蘇教名家”培養工程培養對象。

當前，我國正處于實現中華民族偉大復興的關鍵時期，而我國工程科技領域還存在諸多瓶頸，關鍵領域高層次工程科技人才需求緊迫。為此，教育部在高校推出了卓越工程師計劃，希望高校為我國實施科教興國戰略、人才強國戰略和創新驅動發展戰略提供重要力量。作為一所溝通基礎教育與高等教育的普通高中，江蘇省無錫市第一中學（以下簡稱“一中”）積極響應國家號召，主動探索基于融合育人理念的未來卓越工程師培養路徑。

在100多年的辦學歷史中，一中堅持“獨立、協作、創造”的校訓，弘揚“讀書、明理、求進”的校風，將“促進學生素質的全面化和個性化和諧發展，為每個學生的終身發展奠基”作為辦學理念，始終堅持以國家對人才的需求為導向，不斷優化辦學特色，努力引領工程融合育人的實踐方向。

一、發揮技術學科優勢，筑牢工程教育融合基礎

一中歷來重視科技創新教育，關注拔尖創新后備人才的培養。高中階段的工程教育以技術科學為主要學科基礎，技術課程的目的是為培養未來的設計師和工程師奠基，一中多年來深耕技術教育改革，為高中階段工程整合教育實踐的落地奠定了堅實的基礎。

1.堅持常態化開展，保障技術課程開實開深

在20世紀90年代，一中就創造性地將信息技術與通用技術兩門課程統整為一個學科，以學科組為單位進行集體備課，開展研討活動，形成了具有技術學科整合型的師資隊伍。在課時方面，高一與高二四個學期的周課時為2節，同時還在高一年級開設4 ～ 8門與技術學科相關的校本選修課程，為學生的興趣愛好、學業發展和職業規劃提供支持。

2.借助內涵式發展，推動技術課程教學改革

一中技術組堅持以科研帶動教研，以教研推動教學改革。從“九五”至“十四五”，一中技術組先后承擔了多項國家級、省級課題，如“江蘇省高中STEM教育基地實驗項目的設計與實踐研究”“基于計算思維的高中生設計與智造項目化實踐研究”等，深入探索自主學習、合作學習、混合學習、項目學習等學習方式。在變革學習方式的過程中，一中努力培養學生的計算思維、設計思維、工程思維，實現學生核心素養的全面提升。

3.實現跨越式進展，技術整合轉向工程融合

一中在開展技術課程整合性實踐過程中，探索出“一線、雙主、三維、四塊、五階段”的課程融合模式（見圖1）。江蘇省基礎教育前瞻性教學改革實驗項目“設計與智造：統整理念下的高中生學習方式變革”迭代升級為江蘇省普通高中課程基地項目“像工程師一樣實踐：普通高中工程整合課程基地”，實現了從技術學科整合到工程融合的轉型。同時，一中基于物理、化學、生物學科的“大模型教學：深度發展科學思維的高中理科實踐研究”，探索理科融合育人路徑，科學與技術齊頭并進，為工程教育的融合實踐奠定了堅實的基礎。

二、基于融合理念設計內容，明確工程教育實施方向

一中以“縱向貫通、橫向交叉”為基本思路，立足高中學段特點，基于真實工程問題，探索跨學科融合項目，構建融合式的工程教育課程體系，探索適合的工程教育學習方式，引導學生像工程師一樣實踐。在解決實際工程問題過程中，學生的工程素養得到全面提升，努力成長為善探究、能智造、注重工程倫理的面向未來的工程型人才。具體內容設計如下。

1.重視學科倫理，構建工程教育課程體系

一中以學生工程素養的全面提升為目標，構建了體現跨學科、重實踐、關注工程倫理的工程教育課程體系。首先，開設“技術與設計”“數據與計算”的技術科學基礎課程，為后續項目奠定知識和技能基礎。然后，設置“工程設計”銜接課程，引導學生應用基礎科學與技術、數學、工程科學等知識，經歷發散、轉換、收斂的設計過程，初步了解解決工程問題的一般過程。最后，基于基礎學科的結合點提出交叉課題項目，從而不斷創新研究領域。在每個具體的工程項目實踐過程中，一中采用合作學習、項目學習、深度學習、混合學習等多元學習方式，逐步提升學生的工程素養。同時，一中注重工程倫理問題的探討，在解決工程問題的過程中，始終引導學生將公眾的安全和健康放在首位。

2.創設學習環境，豐富課程資源

基于工程教育課程體系，一中配套建設“偉長學院”，內設“工程設計”“智能制造”“生命科學”“綠色空間”等四大學習中心，支持工程課程的常態化開設；搭建課程云平臺，建立資源庫，推廣工程教育學習資源，開展工程教育混合學習；與無錫本地的高校、科研院所深度合作，充分利用社區學習資源，助力高中階段工程教育實踐的落地。

3.變革學習方式，培養交叉型人才

一中以大項目為載體，以真實情境中的工程問題為導向，引導學生通過實踐學習、深度學習等方式獲得知識與技能，注重科學探究，統籌權衡，從而提出解決工程問題的方案，或設計出具有實際應用價值的產品；從建構知識、活躍思維、整合能力、提升素養等角度轉變學生的學習方式，力求體現學習的綜合性、開放性、實踐性、探究性和創造性，將其培養成交叉型人才。

4.發展多元評價，探索全面評價體系

一中的多元評價包括評價的方式、評價的維度、評價的主體等方面，力求客觀、全面、整體地呈現學生的工程素養情況，為教學實施與課程優化提供有力支撐，最終形成工程整合教育的評價體系。

5.確立項目推進機制，促進團隊共同成長

一中設立工程教育委員會，打造融合型的教學團隊，確立不同的工程主題，并跟蹤指導學生的項目實施。同時，一中持續關注工程教育的課堂教學，探尋工程教育實施的內在規律，形成多維教研機制，促進教師工程素養的整體提升。

6.建設一體化聯盟，實現區域協同發展

一中依托無錫市大中小學工程教育一體化聯盟，打破學段壁壘，探索跨學段的工程項目，推動工程教育的落地實施。同時，總結提煉項目成果，將教學實踐經驗上升為規律性的認知，之后再轉化為普適性的成果，使其值得借鑒、可以推廣，以點帶面，實現區域協同發展。

三、打造工程教育典型課程，推動融合育人走向實處

為有效實施工程教育，推動學校的融合育人實踐走向實處，一中從國家對人才的需求、地方的產業體系結構等方面出發，重點打造如下幾門典型的工程教育課程。

1.基于環境科學與工程的“雙碳”研究

該課程是基于國家的科技強國戰略，研究人才自主培養路線，結合國家“雙碳”的發展思路和舉措，配合無錫市“465”現代產業集群而設計的。該課程從“雙碳”主題的研究案例入手，從碳調查、碳檢測、碳應用等方面激發學生對“雙碳”的認知以及對工程思維的理解；引導學生完成二氧化碳檢測設備的搭建，并應用于校園綠地匯碳能力的探究任務中；完成制定的工程研究任務之后，進一步引導學生自主開展“雙碳”課題研究，解決工程問題。一中與江南大學食品科學與技術國家重點實驗室合作，成立博士工作站，為學生在醫藥化學、食品工程等領域開展“雙碳”研究提供支持，引領學生以更加科學嚴謹的方式開展學習和實踐，試圖在實現碳達峰與碳中和目標的過程中，培養學生應用交叉學科知識解決環境科學與工程中實際問題的能力，為我國持續推進產業結構和能源結構調整培養后備人才。

2.Arduino機器人設計與制作

該課程旨在提高學生的創新能力，培養學生的工程思維，強調學生在直接經驗和親身經歷的基礎上，通過觀察思考、系統分析、統籌設計、技術制作、測試優化等活動獲得豐富的學習體驗，在生活中發現問題，在實踐中解決問題，在活動中獲得知識。該課程的內容是以Arduino為平臺的機器人課程教學，需要搭建硬件、檢測與控制電路，編寫控制程序燒錄代碼，控制機器人的各種動作。

3.化學能源小車

該課程是以化學學科與技術學科融合為主的化工類課程，需要學生基于化學中原電池的原理自制電池，設計具有時間控制功能的化學反應，結合通用技術對小車進行整體設計，經過課堂的實驗探究，不斷優化并完整制備樣品，最終嘗試制作出以自制電池作為唯一動力、通過化學反應精準控制行駛速度和方向的化學能源小車。在課程實施過程中，我們努力拓寬學生的國際視野，激發學生運用工程思維解決學科后端應用，提高學生的動手實踐能力。

4.電子寵物

該課程需要綜合應用物理、通用技術、信息技術等學科知識與技能，基于電子電路，自行設計結構造型、編寫程序，并選用合理的材料將其物化，創造出能驅光跟隨、有情緒反饋的個性化、交互式現代寵物。這屬于生物電子美學與力學機器人，是利用普通的電子元器件、電子垃圾的再生品等設計制作的機器人。

總之，一中會繼續抓住工程教育這個契機，引導學生形成初步的工程觀念和思維，提升學生的工程設計能力，探索工程教育的典型學習方式，為我國工程科技領域拔尖創新人才的早期培養提供鮮活的實踐經驗。