技術與工程教育：賦能科技創新人才培養

當前，全球正處于新一輪科技革命和產業變革的浪潮中，人工智能、新能源、新材料、量子科技等新興技術飛速迭代，學科交叉融合更加深化，高技術領域成為國際競爭的最前沿和主戰場?？萍几偁幈举|是人才競爭。中小學技術與工程教育作為提升學生技術與工程素養，培養學生實踐能力、創新思維和復雜問題解決能力的關鍵途徑，對科技創新人才培養具有奠基作用。本研究在探討中小學技術與工程教育獨特價值的基礎上，借鑒中小學技術與工程教育成功經驗，并結合我國中小學技術與工程教育的不足提出改進建議，以期為我國科技創新人才培養提供支撐。

一、中小學技術與工程教育的獨特價值

近40年來，美國、英國、新西蘭等發達國家的中小學技術教育經歷了重大的學科轉型，即由以往的手工教育轉型為以培養全體中小學生技術素養為目標的現代技術教育[]。技術素養教育強調“設計”，注重培養學生對技術的理解、使用、管理、評價能力。2020年，美國出臺《技術與工程素養標準》，將工程思維與工程實踐整合于技術教育，培養中小學生的技術與工程素養[2。我國也充分認識到技術與工程教育的重要作用，《教育部等十八部門關于加強新時代中小學科學教育工作的意見》（2023年）強調統籌規劃科學教育與工程教育，教育部頒布的普通高中通用技術課程標準（2003年、2017年）、小學科學課程標準（2017年）、義務教育科學課程標準（2022年）、義務教育勞動課程標準（2022年）均對中小學技術與工程教育進行了規劃布局。

（一）奠定創新人才核心素養根基

科技創新是科學知識創新和技術發明活動的統稱[3?？茖W以發現為核心，主要任務是探索并解釋自然規律、發現真理。技術與工程以發明和建造為核心，主要任務是通過人類的設計改造、創造世界以滿足人類需求4。科學的功能重在解釋和預測，技術與工程的功能重在創造與發明。中小學科學教育旨在培養學生的科學知識與觀念、科學思維、探究實踐和態度責任等科學素養。作為科學教育中的重要組成部分，技術與工程教育以真實問題情境下的開放式設計挑戰為驅動，推動學生提出創新性解決辦法，開展工程技術設計并制作物化產品。技術與工程教育對學生的創造性思維培養具有重要作用。其教學以技術與工程設計為核心，運用科學、數學等多學科知識，使學生經歷“發現問題一設計方案一迭代優化”的全過程。這一過程為數學、科學的抽象概念與原理的學習提供具有挑戰性的現實情境，提升學生解釋、分析預測、推理等科學、數學能力，從而增強學生的科學和數學學習效果[5；此外，還能促進學生的系統思維、批判性思維發展，培養學生協作溝通能力、倫理意識、動手實踐能力和樂觀的心理品質，提升學生跨學科應用能力、識別與解決復雜問題的能力。研究表明，這些能力正是創新人才開展科技創新實踐所必備的底層核心素養[]。

（二）銜接未來科技產業實際需求

當前我國科技事業已取得長足發展。技術的飛速迭代對創新人才素養培養提出了全新要求：不僅需要掌握專業科學技術知識，具備跨學科視野，精準識別并解決復雜場景問題，還需要具有技術與工程思維，善于將新技術進行創新性應用，以應對核心技術發展需求。這些新要求對科技創新人才培養提出了新挑戰：教育不僅要培養具有科學思維、科學家精神的科研人才，更要培養具有企業家精神和技術工程素養的產業人才。當前我國人才培養與科技產業實際需求不匹配的結構性矛盾十分突出[8。不同于側重知識傳授的傳統課堂講授式教學，中小學技術與工程教育在緩解創新人才培養需求矛盾方面具有獨特價值。其一，中小學技術與工程教育通常以真實場景中的真實問題為情境，采用項目式或任務式驅動的有意義學習方式，通過界定問題、設計迭代、動手實踐、團隊合作，模擬了企業的創新流程，對學生深入理解創新實踐本質有重要意義。其二，多學科融合的實踐任務可以幫助學生感知產業創新所需要的復合能力結構，更加深刻理解科學知識、科學方法、探究實踐的情境意義，知道知識從哪來、到哪去。其三，設計與制作的實踐方式符合兒童喜好動手建造、設計和探索的天性，有利于培養兒童的科技職業興趣[0]，在基礎教育階段為學生植入“產業基因”。此外，學生在各種情境條件的限制下開展技術與工程設計，在不確定中不斷進行創新性嘗試，堅持尋找更優解決方案，這一過程與企業家在創業活動中所展現的承擔責任、勇于創新、執著敬業、戰勝困難的企業家精神內涵具有高度契合性[]。

二、中小學技術與工程教育的實踐經驗

2024年底，杭州“六小龍”企業（深度求索、宇樹科技等）在人工智能、機器人、腦機接口等前沿科技領域取得的突破性成就震撼全球?！傲↓垺爆F象的出現并非偶然，而是與浙江長期以來重視“大科學教育\"2]與創新生態建設有著密切聯系。浙江于1988年開始設置初中綜合科學課程，2014年開始將技術（包括信息技術與通用技術）列為高考選考科目，2016年開始在全省推行STEAM教育，在科學教育實踐多年努力的基礎上積累了豐厚的技術與工程教育經驗。在教育部組織的義務教育質量監測一科學學習質量監測中，浙江中學生連續三輪科學學業成績居全國第二，學生在全球發明大會、科技類“白名單”競賽等多項科技創新活動中屢獲佳績[13]。分析總結浙江中小學技術與工程教育經驗，有利于促進當下學生創新能力培養不足、人才培養與產業需求脫節問題的解決。

（一）突出評價制度導向與系統政策保障

為適應科技創新人才培養需求并充分發掘技術與工程教育的育人價值，浙江將技術學科列為高考科目，突出考查學生的設計能力、技術實踐能力、在情境中解決實際問題的能力。這一舉措對技術與工程教育實施起了積極的導向作用，不僅提升了技術學科的影響力，增強了學生的科學類課程學習的內驅力，推動了學生問題意識的提升、跨學科學習的開展以及對技術與工程本質的理解，也為課程教學質量、學生科學素養整體提升提供了重要的支撐。為確保技術課程的實施質量，浙江明確了義務教育階段技術與工程教育的地位和課時，鼓勵地方先行開展教育實驗，成立實驗工作專業指導委員會，出臺技術教育實施專業指導意見，探索編制工程啟蒙等地方課程標準，設立專項資金用于建設科技類課程專用教室[14]，落實科技專項經費，并以實驗區、實驗校遴選設立為抓手推進實踐優化[13]。設立專門的管理機制，為技術與工程教育開展提供系統的政策保障與專業指導。

（二）多渠道課程實施并注重地方文化融合

技術與工程教育的跨學科本質使其成為STEM教育的天然整合者，也為技術與工程教育的多渠道實施提供了前提。浙江除在高中階段開設獨立的通用技術課程外，在中小學階段還依托科學課、勞動教育、STEAM課程、校外科技教育等多渠道探索技術與工程的跨學科教學，形成了在科學的教學中強化技術與工程教育，在勞動、技術與工程的教學中提升科學素養的多學科良性互動，推動了浙江“大科學教育”格局的形成。在課程開發中，還結合學校自身的制度文化和育人理念設計教學目標，讓學生充分參與校園建設，構建真實的項目環境，提升學生通過技術與工程設計解決實際問題的能力。

（三）強調核心素養導向的課程開發與教學

浙江技術與工程教育的實施以促進學生的技術與工程核心素養整體發展為目標，重視發展學生的技術實踐技能、技術知識與經驗結構，引導學生在技術與工程實踐中形成科學的世界觀與價值觀。為此，浙江在技術與工程教育的課程開發中，基于充分的國際比較與實際調查，構建以技術與工程素養、創新設計能力為導向的課程體系，設計與之相匹配的教學項目。在課程實施過程中采用“情境一問題一任務一活動”的單元設計框架，讓學生置身于真實的任務中，重視以大觀念為引導，組織大項目、大過程的學習實踐[15]，以保證學生學習過程的完整性和系統性。

（四）加強師資隊伍建設并開發豐富的教育資源

教師的專業素養與教學水平是保障教學質量的關鍵。浙江采取多種措施提升中小學師資隊伍的技術與工程素養，不僅引導大學增加并建強科技類教師培養的師范專業，從源頭提升教師專業能力，近年來還組織了大量教師研修活動，培養了600余名技術與工程教育的種子教師，指導他們在學校開展教學實踐[。在教育資源方面，浙江整合國內外各類優質技術與工程課程資源，搭建資源共享平臺，為教師提供教學支持；在全省 98% 的小學、 99% 的初中建立科學實驗室， 76% 的小學、 79.2% 的初中建立科技教育特色教室[12]，為學生提供良好的科技實踐條件。

（五）構建多元協同的科技創新育人生態

浙江中小學技術與工程教育在協同育人生態方面，構建大中小學一體化教育體系，實現產教深度融合，推動科學基礎學科教學與技術工程內容教學的互動，融合社會創新文化，體現出多主體合作、多要素融通的特征。在促進大中小學一體化育人方面，浙江大學等高校與中小學共建科普實踐基地；打造“在浙學”等數字化平臺，實行優質教育資源共享與校際學分互認，并推出“科技新苗計劃”等項目支持中學生參與高?？蒲械?。在產教融合方面，建設61家現代產業學院，為學生打造真實的產業場景與實踐機會[7；通過“科技教育大聯盟”等項目，為中小學生提供企業研學機會。在創新文化方面，營造重視創新人才、鼓勵創新且寬容失敗的創業文化，不僅培育了“六小龍”等高新技術企業，在機器人、人工智能等方面取得突破式發展，也為當地“大科學教育”發展，鼓勵學生勇于創新、大膽探索嘗試營造了文化氛圍。

三、加強中小學技術與工程教育的建議

（一）突破認知局限，強化政策引導與頂層設計

除浙江將信息技術、通用技術納入高考，北京、上海、山東將信息技術納入高考外，當前我國絕大部分省份并未將技術類科目納入中高考，導致很多地區的學校、家長對技術與工程教育的獨特育人價值認識不足。為此，應在政策層面加強頂層設計與引導。一是設計中小學技術與工程教育實施指南，明確中小學技術與工程教育在科學教育整體布局中的定位、培養目標、實施途徑，并加強對學校技術與工程教育實施情況的考核評估。二是借鑒浙江等地將技術科目納入高考的經驗，不斷推進大中小學貫通的技術與工程素養評價體系改革。三是設立一批中小學技術與工程教育研究與實踐項目，為中小學技術與工程教育的開展提供理論支持。

（二）破解開發難題，打造素養導向的課程體系

當前，中小學在技術與工程課程資源開發方面面臨困境：一是中小學技術與工程的跨學科項目開發難度大，部分學校技術與工程項目開發缺乏系統性，未能形成螺旋上升的素養培養鏈條[18]；二是所開發的課程缺乏明確的素養導向，教育價值低[19]。為此，應在技術與工程類課程資源開發中，制定技術與工程課程開發規范，明確技術與工程核心素養目標，強調根據學生年級和已有科學、數學知識，基于學校特色開發項目，參考相關科技類學科課程標準，建立從低到高的學段進階、融合多領域主題的課程資源。可結合地方產業特色或科技特色，基于真實情境和實際問題創設驅動性問題。

（三）彌補專業不足，完善教師能力的提升機制

在中小學技術與工程教師的專業能力方面，許多教師缺乏跨學科教學能力，難以有效地將技術與工程教育內容與科學、數學及其他人文類學科內容進行有機整合[20；同時，教師缺乏技術與工程設計的實踐經驗，導致課程的實施停留于理論知識傳授[4]。尤其需要關注的是鄉村學校的師資短缺嚴重，部分農村學校的技術與工程教學由其他學科教師承擔。針對以上問題，建議大力推進師范院校培養基礎教育階段技術與工程教育師資，完善優化培養方案；在職后教育階段，遴選技術與工程教育種子教師，開展職后精準化培訓，發揮種子教師的傳幫帶作用；打造線上數字教研共同體平臺，實現優質師資共享，實施針對鄉村教師的技術教育能力認證計劃。

（四）縮小資源差距，建構標準化資源共享模式

在教育資源配置方面，城市中大多數規模較大的學校雖然配備了科技類實驗室、創客空間以及配套的教學設備，但存在重硬件、輕應用的現象[2。而農村地區的學?？萍碱惢A設施則存在配備不足的問題，科技實驗室設備、實驗耗材更新慢，難以滿足技術與工程教育的實踐性需求[21。為此，建議采取多種措施改善實驗教學，增加中小學科技類實驗室建設的經費投入，鼓勵并引導社會力量參與資源建設，特別是為落后地區的薄弱校配備并及時更新科技類教學資源；充分利用中小學智慧教育平臺，促進城鄉技術與工程教育資源的云端共享。

（五）打破協同壁壘，營造多元化創新育人生態

為解決學校育人脫離產業前沿需求、企業資源脫離學校課程建設等問題，建議搭建大中小學協同、產教研協同的技術與工程教育平臺，構建由企業、高校、中小學共同參與的中小學科技教育聯盟，推動多主體協同助力中小學技術與工程教育。完善中小學科技教育創新獎勵機制，對指導學生取得優異成績的教師給予表彰和職稱晉升激勵；同時，要挖掘、宣傳典型的科技教育創新人才事跡，遴選科技教育創新人才培養的典型案例，開展家校社共同參與的“創客文化節”等活動，以增加社會對科技創新的認同，營造包容創新的輿論環境與文化氛圍。

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責任編輯：楊孝如