為培養未來工程師和創新人才奠基

【摘 要】為培養符合時代挑戰與國家需求的科技創新型人才，江蘇省無錫市僑誼實驗中學立足“愛黨報國、精益求精、技術創新、問題解決”四大創新實踐素養，構建了由工程基礎類課程、工程進階類課程、未來工程師課程組成的跨學科課程體系，采用“過程導向”的中小學工程教育CDIO教學模式、“工程思維導向”的項目式工程教學模式、“成果導向”的工程實踐訓練教學模式進行實施，并從教師跨學科素養提升、學習時空重構等方面提供相應的支持系統。

【關鍵詞】創新實踐素養；工程教育；校本化課程

【中圖分類號】G632.3" 【文獻標志碼】B" 【文章編號】1005-6009（2025）06-0074-04

【作者簡介】范偉，江蘇省無錫市僑誼實驗中學（江蘇無錫，214001）校長，一級教師。

《義務教育科學課程標準（2022年版）》明確提出要培養科學觀念、科學思維、探究實踐、態度責任等四個方面的核心素養，旨在讓學生有機會綜合運用所學的知識，體驗科學技術對個人生活和社會發展的影響，并通過技術與工程實踐活動使學生體會“做”的成功和樂趣，養成通過“動手做”解決問題的習慣。江蘇省無錫市僑誼實驗中學（以下簡稱“僑誼中學”）通過一系列工程教育實踐，探索性地構建了一套校本化跨學科的工程教育課程體系。該課程有效地促進了學生工程素養的提升，激發了他們的創新潛能。

一、創新實踐素養：工程教育校本課程的目標指向

根據工程師在工程實踐中需要處理的“工程與社會、工程與精神、工程與認知、工程與實踐”四個維度，僑誼中學的工程教育校本課程著重培養學生以下四個方面素養。

1.愛黨報國素養

從工程與社會維度看，重在培養學生愛黨報國素養。即學生具備強烈的愛國情懷和社會責任感，能夠認識到自己作為工程師的社會角色和使命。這種素養要求學生不僅要關注個人的職業發展，還要關心國家的發展和社會的進步，具備良好的職業道德和社會責任感，為國家和民族的發展做出貢獻。包括愛國情懷、社會責任感、倫理道德意識以及對國家和民族的貢獻意識。

2.精益求精素養

從工程與精神維度看，重在培養學生精益求精素養。即學生在工程實踐中始終保持追求完美的心態，不斷努力提高自己的技能和成果質量。這種素養要求學生不僅要具備扎實的專業知識，還要具備對待工作的嚴謹態度，不斷地自我反思和改進，以達到最佳的工作效果。包括追求卓越的態度、注重細節的精神、不斷改進的意愿以及對高質量成果的追求。

3.技術創新素養

從工程與認知維度看，重在培養學生技術創新素養。即學生在面對問題時能夠創造性地思考，并具備運用新技術和方法來解決問題的能力。這種素養要求學生不僅要掌握現有的技術知識，還要具備探索未知領域的好奇心和勇氣，以及不斷學習新知識和技能的能力。包括創新思維能力、批判性思考能力、解決問題的能力以及運用新技術的能力。

4.問題解決素養

從工程與實踐維度看，重在培養學生問題解決素養。即學生在遇到復雜問題時，能夠運用系統性思維分析問題，并通過跨學科的知識整合找到解決問題的方法。這種素養要求學生不僅要具備扎實的理論基礎，還要具備實際操作能力和團隊合作精神，以便在真實環境中有效地解決問題。包括系統性思維能力、跨學科整合能力、實踐操作能力以及團隊合作能力。

綜上所述，工程教育校本課程的目標指向是通過跨學科課程體系，培養學生具備扎實的專業知識和綜合能力，特別是創新實踐素養，使其成為具有高度責任感、創新能力和解決實際問題能力的未來工程師。

二、跨學科融合：工程教育校本課程的結構

僑誼中學立足“愛黨報國、精益求精、技術創新、問題解決”四大課程目標，提煉出工程教育的學科大概念，即“工程技術與應用”“工程思維與創造”“工程設計與實踐”“工程倫理與擔當”，并構建了一套完整的工程教育課程體系。該課程體系由工程基礎類、工程進階類、未來工程師類三大課程組成，每一類課程都有其獨特的目標和實施方式。

1.工程基礎類課程

基礎類課程面向全體學生，旨在通過在信息科技、勞動、物理、化學等國家課程中融入工程元素，激發學生對工程的興趣。這類課程通過創設工程情境、提出驅動問題、引導工程思維、進行實踐探究以及全程評價等環節，幫助學生建立起對工程領域的初步認知。學生在這些課程中學習如何利用不同的學科知識解決實際問題，為后續的進階學習打下堅實的基礎。這類課程主要采用“學科+”（1+N）的學科融合方式落實，即以一個學科為主導，自覺地、有意識地與其他學科的知識和技能相融合。例如，物理課程可以與信息技術相結合，讓學生通過編程控制物理實驗設備，或者使用軟件模擬物理現象，從而加深對物理原理的理解。

2.工程進階類課程

進階類課程主要面向初一、初二在理工科方面較為擅長的學生。根據創新實踐的不同程度，工程進階類課程分為創意、創造、創業三類螺旋遞升型課程。創意類課程指向技術探究與應用，旨在幫助學生了解工程的核心概念與方法、工程行業的基礎認知以及工程與社會可持續發展的關系，著力培養學生的創意思維，鼓勵學生探索新穎的想法，主要包含創意編程、創意設計工作坊等。創造類課程指向工程思維與創造，側重于對邏輯思維和系統思維能力的培養，旨在培養學生將創意轉化為實際可行的產品或解決方案的能力，主要包含創新設計挑戰、智能控制系統設計等。創業類課程指向工程問題與擔當，旨在培養學生實現創新方案的能力。通過跨學科項目化學習，如氣象萬千、小水滴課程、能工“僑”匠橋梁工程等，讓學生親身體驗工程設計和實施的過程，主要包括產品原型制作、工程模型構建等。這種課程模式主要通過兩門以上的多學科融合（N+N）或項目來進行。學生需要綜合運用不同的學科知識來解決某個實際問題。例如，設計一個智能家居系統可能需要計算機科學、電子工程、建筑設計等多個領域的知識。通過這種方式，學生可以在實踐中學習如何將不同領域的知識結合起來，以實現一個具體的目標。比如，工程認知+邏輯思維、工程項目+系統思維等。

3.未來工程師課程

這類課程主要面向那些經過基礎和進階課程學習后展現出拔尖創新工程人才潛質的學生，旨在進一步深化其工程素養，培養其創新能力和解決復雜工程問題的能力。未來工程師課程主要以賽促學，鼓勵學生參加各種級別的創客、信息技術類比賽等，以實現創新成果的轉化。這類課程通常以某一特定主題為中心，將多個學科的知識融合在一起，讓學生通過實踐項目來學習和應用。例如，結合物理、化學、生物學等多個學科知識，設計并制作一個環保科技方面的小型水凈化裝置；運用計算機科學、機械工程等知識，開發一款智能交通方面的紅綠燈控制系統；通過學習信息技術、電子工程等相關知識，設計一套智能家居系統，實現家電的智能控制等。這樣的工程教育課程實踐，不僅為學生提供了多樣化學習機會，還為他們創造了將理論知識應用于實踐的機會，加深學生對工程實踐的理解，培養他們解決實際問題的能力，激發學生的創造力和工程素養，為學生未來成為優秀工程師打下了堅實的基礎。

三、開放性探索：工程教育校本課程的教學實施路徑

僑誼中學在工程教育實踐過程中，積極探索和采用了多種教學模式，旨在通過跨學科的項目化學習，提升學生的工程素養和創新能力。以下是幾種主要的教學模式。

1.“過程導向”的中小學工程教育CDIO教學模式

“CDIO”代表構思（Conceive）、設計（Design）、實施（Implement）和運作（Operate），是一種國際上廣泛認可的工程教育模式。僑誼中學將CDIO模式應用于初中工程教育中，讓學生通過主動參與、實踐操作，經歷從產品構思到設計、實施直至運作的整個工程周期。這種模式有助于學生親身體驗工程設計和制造的全過程，培養他們的系統思維能力和實踐操作能力。

2.“工程思維導向”的項目式工程教學模式

在這種教學模式下，學生被鼓勵觀察日常生活，發現問題，并通過調研、創新項目方向的確定、設計、創造、測試、優化和分享等步驟，像真正的工程師一樣思考和解決問題。通過這種方式，學生不僅能夠學習到工程知識，還能夠在真實的生活中運用這些知識來解決實際問題。此外，學校還提供高校師資對接、工程學習環境并組織創客路演和科創產品網店義賣等活動，為學生提供更多的實踐機會。

3.“成果導向”的工程實踐訓練教學模式

這種教學模式強調以實踐任務為中心，以創新成果的轉化為導向。學生通過參與具體的工程實踐項目，如橋梁設計與制作、電子創新設計等，能夠在實踐中體會到工程之間的內在連貫性和綜合性，并最終以產品的研發形式呈現學習成果。學校通過與周邊的企業和社區合作，設立了多個面向真實情境的工程實踐場域，為學生提供豐富的實踐環境。在學習中不僅要求學生探索未知，還需要將探索成果轉化為實際應用。這種模式讓學生在解決實際問題的過程中，不斷探索和驗證自己的想法，促進了學生創新實踐能力的提升。

四、多元化評價：工程教育校本課程的效果檢測路徑

工程教育校本課程的效果檢測是確保學生在創新實踐能力、團隊合作精神以及創新思維等方面得到全面提升的關鍵。僑誼中學通過構建多元化的評價體系，提高了學生的工程創新實踐素養，還為學生提供了展示自己才能的機會，激發了他們的學習熱情，促進了學生的全面發展。

1.全程評價與動態反饋

在工程教育的實踐中，學校實行全程評價機制，不僅關注學生的學習成果，還注重學生在工程實踐中的表現、團隊合作能力以及創新潛能的激發。全程評價涵蓋了學生從課程開始到結束的每一個環節，通過觀察、記錄和分析學生在項目設計、實施、反饋過程中的行為表現，為學生提供及時的動態反饋，幫助學生在學習過程中不斷調整和完善自己的作品。這種評價方式不僅有助于學生即時了解自身存在的不足，更能激勵學生在后續的學習中持續改進，最終達到提高創新實踐能力的目的。

2.成果導向與綜合評估

學校采用成果導向的評價方式，注重對學生實際產出的評估。學生在完成工程實踐項目后，不僅需要提交最終作品，還需撰寫項目報告，詳細記錄項目的設計思路、實施過程、遇到的問題及采取的解決辦法等。此外，學校還定期舉辦作品展示和交流活動，邀請行業專家、教師及同學共同參與評審，對學生的作品進行綜合評估。通過這種方式，學生不僅能夠得到來自多方的意見反饋，還能在展示過程中鍛煉表達能力和交流技巧，促進其全面發展。

3.同伴互評與自我反思

同伴互評是工程教育評價體系中的一個重要組成部分。學生在完成各自項目后，通過相互評價的形式，分享彼此的成功經驗和遇到的困難，互相學習，取長補短。這種評價方式有助于學生從他人的視角審視自己的工作，培養批判性思維和團隊合作精神。同時，學校鼓勵學生進行自我反思，定期撰寫學習日記，記錄自己的成長歷程，反思學習過程中的得失，從而不斷提升自身的創新能力和問題解決能力。

4.教師引導與專業指導

教師在工程教育評價中發揮著關鍵作用。教師要引導學生設定合理的學習目標，幫助其制定詳細的學習計劃，并在實施過程中提供必要的指導和支持。同時，教師還需要定期對學生的學習進展進行評估，及時調整教學策略，確保每名學生都能得到個性化的指導。此外，學校還邀請外部專家參與評審學生作品，為學生提供專業意見，幫助學生在專業領域內取得更好的發展。

僑誼中學的工程教育校本課程實踐為培養未來工程師和創新人才奠定了堅實的基礎，在某種程度上為其他學校開展工程教育提供了借鑒與參考。

【參考文獻】

［1］郭元祥.構造開放性探索的未來學習形態［J］.蘇州大學學報（教育科學版），2023，11（4）：28-31.

［2］和學新.面向生活的教育教學活動與學生創新精神和實踐能力的培養［J］.湖南師范大學教育科學學報，2011，10（1）：52-55.

［3］胡曉軍.面向未來的信息技術課程校本化實施——以江蘇省錫山高級中學的實踐為例［J］.江蘇教育，2022（44）：16-20.