面向未來，積極推進中小學工程教育發展

何善亮

建設教育強國，是全面建成社會主義現代化強國的戰略先導，是實現高水平科技自立自強的重要支撐。建設教育強國，需要進一步加強科學教育，加強拔尖創新人才自主培養，為解決我國關鍵核心技術“卡脖子”問題提供人才支撐。為此，探究中小學科學教育的內在規律，特別是中小學工程教育的理論與實踐問題，對于加快建設高質量教育體系，加快建設國家戰略人才力量，努力培養造就卓越工程師，實現建成教育強國、科技強國和人才強國的宏偉目標，具有重要的現實意義和深遠的歷史意義。

中小學工程教育的重要性

工程是人類社會存在和發展的物質基礎。作為文明的締造者，人類自走出洪荒的那一刻起，就以勞動造物的方式開始了工程化的生存。為了改變自身的生存環境和生活條件，人類一直在通過造物實踐活動建設各種各樣的工程，例如我國的萬里長城、京杭大運河、都江堰、鄭國渠等重大工程，以其造福人類、推動社會發展而被載入人類文明史冊。隨著社會發展和時代進步，工程作為人類社會最直接的生產力，將科學技術這一知識形態的、潛在的、間接的社會生產力物化入生產過程，成為促進經濟發展和科技進步、提升人民物質和精神生活質量、保障國家安全和人類可持續發展等方面的重要力量。改革開放以來，我國工程建設取得的巨大成就，如南水北調工程、世界上最大的射電望遠鏡FAST、世界上最長的跨海大橋港珠澳大橋、自主設計生產的C919大型客機、國產航母等，為我國現代化建設提供了強有力的可靠支撐。

工程推動社會發展進步，工程教育影響人類未來。縱觀世界發達國家崛起的歷史，不難發現：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。在經濟全球化背景下，新一輪科技革命和產業變革加速進行，由信息技術及人工智能帶動的、以高新科技產業為龍頭的新經濟蓬勃發展，迫切需要培養造就大批創新型卓越工程科技人才。近年來，我國一系列推進工程科技教育的戰略與規劃陸續出臺。2018年3月，教育部辦公廳印發的《關于公布首批“新工科”研究與實踐項目的通知》中認定了612個項目為首批“新工科”研究與實踐項目，旨在推進高等學校工程教育以提高工程人才自主培養質量；2023年5月，教育部等十八部門聯合印發《關于加強新時代中小學科學教育工作的意見》，明確提出了“統籌規劃科學教育與工程教育，體現實踐性、綜合性”，將內含于《義務教育小學科學課程標準（2017年版）》及《義務教育科學課程標準（2022年版）》中的“（技術與）工程教育”進一步突顯了出來。

基于對未來技術和未來技術人才培養的前瞻性認識，高素質技能型人才的培養需要從高等教育向兩頭延伸，逐漸滲透到基礎教育階段和成人教育階段，這是教育、科技、人才一體化發展的必然要求。當前，國際社會普遍比較注重STEM教育，部分發達國家從小學起就開設了工程類課程。針對當下我國中小學生動手實踐能力不足、缺乏工程興趣和工程素養的現狀，須進一步探索建立較為完善的工程教育體系，充分發揮工程教育之于中小學生發展和中國現代化的重要作用。

中小學工程教育的意義與特征

中小學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。回答這一問題并不容易，因為工程的概念往往隨著歷史的變遷而不斷演變，同時在不同國家/地區和不同學者那里，工程的內涵也并不完全相同，例如在一些國家，工程就等同于技術。也有一些學者集眾人之研究，給工程概念下了一個綜合性的定義。例如，蔡乾和在其《哲學視野下的工程演化研究》中指出，工程是由社會層面組織起來的人，以某種（或某些）目的為導向，依據生產經驗、數學知識、科學知識（包括自然知識、社會知識和思維知識），在技術手段提供的各種可能性基礎上，合理控制和利用各種資源（包括自然資源、社會資源和精神資源）進行人工物的建造，以滿足人類需要的社會建構活動（動態）及其成果（靜態）。這一界定不僅從動態和靜態的雙重視角豐富了人們對于工程概念的理解，也闡述了工程與科學、技術、數學、社會之間的相互聯系，即工程本身的跨學科屬性。正如王孫禺、劉繼青在《中國工程教育：國家現代化進程中的發展史》一書中所表達的，工程問題是科學、技術以及政治、經濟等因素的一種綜合，或者說融合。

工程的跨學科屬性內在決定了工程教育的跨學科特點。在經驗世界里，提起工程，人們大多時候會聯想到科學與技術，因為科學使人類逐漸認識宇宙和自身，技術使人類的實踐和生存能力不斷增強，而一項項工程幫助人類不斷實現夢想，亦即科學是“認識”、技術是“能力”、工程是“實現”。在中小學工程教育的探索實踐中，其跨學科性和實踐性為培養“完整的人”提供了可能，例如工程教育中既有制圖與計算，又兼顧藝術和人文，讓學生在考慮產品實用性的同時涵養審美和人文精神。

這一特性對于教師教學而言確實具有一定挑戰性，但也為其帶來了實踐創新的契機——各相關學科教師既可以在自己的學科課堂里有意識地加強工程教育，也可以或者說應該開展合作，就某一具體的工程問題，以項目化學習的方式開展跨學科的綜合性教育活動，正如《義務教育課程方案（2022年版）》中強調的：“加強綜合課程建設，完善綜合課程科目設置，注重培養學生在真實情境中綜合運用知識解決問題的能力。”基于工程理念的項目化學習是一個非常有價值的生長點，更是培養具有大國工匠精神和具有科學家以及卓越工程師潛質的青少年的極佳路徑。

中小學工程教育的基礎性

工程不僅是一個個建造物（靜態），還是一項項工程實踐活動（動態），以及一門系統學科。如果說中小學工程教育的重要性源于對工程科技人才的迫切需求以及工程所具有的社會價值，那么其基礎性則是基于基礎教育階段學生的身心發展水平和已有知識經驗而言的。相對于高等教育中專業性極強的工程教育，中小學工程教育則是打基礎的工程教育，既要發揮提升國民工程素質的基礎作用，又要為每一位學生打好終身學習和社會生存的基礎。

中小學工程教育的基礎性具體表現在其教育目標定位、內容選擇及教學實踐中。與高等院校（及職業學校）工程教育要直接培養大批高素質勞動者和創新型人才的追求不同，中小學工程教育旨在發展中小學生的工程素養，激發中小學生對創新的熱愛和對工程的興趣，滿足中小學生對創造的渴望。與其教育目標定位相匹配，中小學工程教育的內容也應該是基礎性的。例如，讓學生了解工程的本質與作用，理解用戶需求、產品規格、約束限制、權衡比較、迭代優化等核心工程概念，掌握需求分析（同理心的體驗）、工程問題發現、創意構想與選擇、產品制作與優化等工程設計的基本流程，并具備一定的工程思維和物化能力，能夠進行簡單的工程設計。要注意的是，基礎教育階段的工程教育更應該基于中小學生的身心發展水平和已有知識經驗，引導他們更多地參加工程實踐活動，發展他們的工程思維，涵養他們對于工程科技的興趣。

相對于傳統學科，我國中小學工程教育實際開展的時間并不長，目前還沒有多少成熟的經驗做法。江蘇省無錫市通過學校自主申報項目等方式，在全市范圍內各學段、城鄉學校推進工程教育，這無疑是一項非常有意義的探索。因此，我們也期待無錫在區域推進中能總結出更多有說服力的實踐案例與經驗，例如：如何開設工程類課程，如何開發工程類教材，如何建設工程實驗室，如何讓更多學生喜歡工程科技，等等，從而形成有中國特色的中小學工程教育區域品牌，為工程教育的發展貢獻中國智慧。

【本文為國家教材建設重點研究基地2023年度教育部規劃項目“美英日澳四國中小學技術與工程教材實踐項目體系與呈現方式研究”（項目編號：2023GH-YB-JJ-Y-03）階段性研究成果】