中小学工程启蒙教育的浙江经验

□管光海 张丰

浙江省向来重视科学与技术教育，是国内坚持实施初中综合科学课程的省份，也是国内为数不多的将技术课程（通用技术、信息技术）纳入高考科目的省份。近年来更是加大力度，在省级层面推进以科学、技术、工程、数学为核心的科技创新教育（STEM教育），积极探索中小学工程启蒙教育，开展技术、工程与设计实践，培养学生的综合科技素养和创新能力。本文以浙江省为例，分析中小学工程启蒙教育在基础教育阶段如何与国家的相关规划工作相衔接，以启发中小学工程启蒙教育的实施。

一、浙江省中小学工程启蒙教育进展

浙江省STEM 教育自2016 年启动以来发展迅速。浙江省中小学工程启蒙教育是在STEM 教育背景下发展的，主要聚焦项目化学习的实践推广与工程启蒙教育研究的探索实践，业已成为深化教育教学改革的重要力量。加强中小学工程启蒙教育是提高国民科技实践与创新能力、促进经济社会发展的重要途径，也是丰富基础教育课程内涵、转变育人模式的重要抓手；是推进新时代劳动教育实施的必要支撑，也是引导学生职业发展规划的重要手段。为此，我们加强中小学工程启蒙教育的理论与实践研究，主要进展体现在以下几个方面。

（一）通过技术与工程教育国际比较研究，构建中小学工程启蒙教育内容框架

浙江省对技术与工程教育的国际比较研究推进了STEM 教育的发展。2016 年，浙江省连续举办数次国际STEM 教育研讨会，并与美国印第安纳州合作实施“STEM 课程平移项目”。2018 年和2019 年，浙江省教育厅连续两年组织中小学STEM 教育研修团赴美国考察。通过交流、考 察，对STEM 教育特别是技术与工程教育有了深刻理解。[1]同时，近年来，我们持续关注国际技术与工程新动向，[2]并关注了国际技术与工程教育家协会（ITEEA）发布的《技术与工程素养标准：技术与工程在STEM 中的作用》。通过国际比较研究，浙江省建立了工程启蒙教育的课程内容框架，包括技术与工程知识（技术与工程特性、核心概念、社会影响等）、技术与工程领域（机械与制造、能源和动力、建筑与结构等）、技术与工程实践（设计、制作、创造、系统思维、最优化、合作、交流、伦理道德）等。

（二）提出加强中小学工程启蒙教育的基本思路

基于国际比较研究和对浙江省开展工程启蒙教育的可行性分析，我们提出浙江省义务教育阶段工程启蒙教育的初步思路，以培养学生的技术意识、工程思维、创新设计能力、劳动观念和习惯为目标，以技术与工程知识、领域、实践为内容，在项目实践中转变学生学习方式。义务教育阶段工程启蒙教育可以有独立的拓展性课程、嵌入劳动教育、渗透科技实践活动等不同形态。在小学阶段开展以“设计思维”培养为主的项目学习实践，开展工程启蒙教育，在初中阶段设立一学年的工程启蒙教育的必修课程，以及一定量的选修课程模块。同时，义务教育阶段工程启蒙教育课程应与高中通用技术课程形成配合，高中工程启蒙教育依托通用技术课程，开设选择性必修技术与工程系列课程模块。

（三）依托普通高中通用技术课程，探索工程思维的有效教学

普通高中的通用技术课程是落实工程启蒙教育的重要阵地。工程思维是通用技术课程五大核心素养之一，[3]浙江省教育厅教研室基于对学生工程思维培养的研究，凝练了工程思维的核心内容，形成了“问题嵌入式”实践教学主张，以本质问题为引领，让学生在真实情境中围绕真实问题和任务展开技术实践活动，培养学生像工程师那样思考和解决问题，构建“问题嵌入式”实践教学基本模式，提炼情境探究、方案设计、模型制作三个方面八大操作要点。

（四）开展设计课程实验，研究设计思维的启蒙实践

设计是技术与工程的核心。《中国制造2025》 把“提高创新设计能力”作为实现制造强国战略目标的任务和重点，并提出“发展各类创新设计教育”和“激发全社会创新设计的积极性和主动性”。基于此，从根本上解决创新人才匮乏的问题、在基础教育阶段提升青少年的设计能力也更为紧迫和必要。为此，浙江省教育厅教研室于2018 年开展设计思维研究，和浙江大学一起开发了聚焦“设计思维”的中小学设计课程，确定小学、初中、高中课程以“感知与设计”“技术与设计”“系统与设计”三个方向为课程主轴，并开发了从启蒙体验到应用实践，贯穿小学到高中的系列设计项目。2018 年10月，浙江省教育厅教研室选取5 所学校进行为时一年半的实验，共有千余名学生参与。2020 年5 月，浙江省教育厅教研室召开设计课程推广会，每天在线观看推广会的教师超10 万人次，另有万余名省外教师也关注了该活动。

（五）在劳动教育中嵌入工程启蒙教育，启发创造性劳动

劳动不只是简单的体力劳动，还应是有思想的劳动、有智慧参与的劳动，[4]而技术与工程领域内的劳动是有组织、有规划、知识密集型的创造性劳动。技术与工程教育中的创意、设计、实践、产品等重要属性和要素可以成为劳动教育课程的主要内容。为此，我们提出“构建劳动与技术课程体系，以亲历劳动实践与工程启蒙教育共同推动新时代劳动教育实施”的构想。我们将劳动思维作为劳动素养的培育重点，将技术与工程教育的相关内容结合到工业生产、传统工艺与手工制作、农业生产等劳动中，并在省编《劳动》 教材中，在6 年级与9 年级各安排了4 个以设计为线索的综合性劳动项目。在劳动教育中嵌入工程启蒙教育的同时，也深化了劳动教育的实施。

（六）在STEM 教育中强化技术与工程实践

在浙江省STEM 教育推进中，在学校层面进行的技术与工程实践非常活跃。整合科学探究与工程设计的“6E”教学模式、CDIO 工程教育模式得到应用，设计思维、工程设计实践等技术与工程教育的要素得到关注。通过项目学习网络公开课、项目学习博览会、项目学习教师挑战赛等活动，有10 万多名中小学生参与技术与工程实践，并有近万名学生曾经历过较为深刻的工程实践与体验。

二、浙江省中小学工程启蒙教育推进的基本经验

总结浙江省工程启蒙教育的实践推进工作，有以下基本经验。

（一）借鉴国际经验的本土化实践

浙江省在探索中小学工程启蒙教育的过程中，一直注重国际视野下的本土实践。基于两次海外研修对国际中小学技术与工程教育的观察与体验，再加上两年的“STEM 课程平移项目”，很好地普及了关注真实问题、加强动手实践、促进过程参与、重视协作沟通的跨学科教学理念，重点研究了项目设计与教师组织指导策略。特别是通过跟进实验环节，指导学校工程设计项目实践落地，形成了较为成熟的从学习借鉴走向融合发展的研究实践模式。

（二）依托试点学校与群体研修普及工程思维

为了推动STEM 教育的本土化实践，浙江省教育厅先行于“种子学校”试验项目。在“STEM 课程平移项目”期间，精心策划样态丰富、深度参与的研修活动，培养了600 多名“种子教师”。他们将一些以工程设计为核心的项目带回学校，在实践中总结工程设计教学的经验，迁移开发了不少以工程为主线的教育项目。

2020 年至今，浙江省教育厅教研室通过网络公开课、项目学习慕课、教师挑战赛与资源众筹建设等活动，整合高质量研修资源，在优化“校园停车场”“水质管理”“紧急救援”等工程特色鲜明的项目探索中，提升了教师设计工程项目的能力。

（三）在劳动教育中提升学生设计思维

我们于2018 年启动设计课程实验，让学生参与身边的工程实践。不同年龄的学生都可以在经历同理心思考、问题定义、方案设计、制作测试的过程中，理解基本的工程思维，体验开放性解决问题的挑战，提升思维与实践能力。设计思维的引入，以及与劳动实践的结合，让学生在经历创造性劳动的同时，感受工程中的创造性。我们将技术与设计作为一条线索，嵌入新时代劳动教育课程体系，并开发系列项目作为教学课程。

（四）结合地方产业展开工程实践

结合地方产业开展实践探索是浙江省科技创新的基本经验。一些地区和学校依托本地资源开发工程启蒙教育项目，体现了工程启蒙教育的本土化特色。结合了地方产业的工程教育项目，也为工程启蒙教育提供了实施保障。而真实的问题情境，同样有助于引导学生按照工程设计的流程解决身边的问题，有利于学生感受工程启蒙教育的意义。

（五）建立协同创新机制，引入专业资源

工程启蒙教育需要多方协同研究。我们成立协同创新中心，通过合作，将设计领域的专业资源引入到基础教育中，共同指导学校实验，快速促进设计思维落地。协同创新机制在壮大专业力量的同时，拓展工作战线，发展社会支持系统，形成工程启蒙教育发展的良好生态。

三、加强中小学工程启蒙教育实践的建议

尽管目前中小学工程启蒙教育已取得了一定的成效，但在实践中仍存在一些难点，例如，缺少政策保障、专业师资相对短缺、教师专业能力亟待提升、社会力量支持不够等。对此，笔者提出以下建议。

（一）加强中小学工程启蒙教育的系统规划

将系统规划中小学工程启蒙教育体系作为创新人才培养的重要举措。当前，在科学教育中强调技术与工程、信息科技教育，但技术与工程具有独立的知识形态和活动方式，还包括除了信息之外的能源、材料等更广泛的领域，因此，在加强中小学工程启蒙教育系统规划方面还有待提高。

（二）鼓励地方先行开展中小学工程启蒙教育实验

从中小学工程启蒙教育实施的基础来看，各地发展仍不平衡。教育行政部门可适当鼓励有条件的地区成立专门的研究队伍专题研究中小学工程启蒙教育，先行实验探索经验。实验区应明确义务教育阶段工程启蒙课程的地位和课时，开展设计实践，探索促进学以致用的技术应用方向的工程启蒙教育；积极推进整合形态的科技教育，促进日常教学转变学习方式，强化学科教学的实践环节，促进项目化的研究性学习常态化开展。

（三）完善工程启蒙教育专业师资的职前培养和职后研修体系

协调高师院校，特别是师范大学，设置技术与工程教育等相关专业，鼓励高师院校科学教育相关专业学生辅修技术与工程教育课程，以培养更加专业的科技教育人才。在高师院校通识课程中增加综合学习、科技整合教育的相关课程与实践，以提高高师院校毕业生指导研究性学习的能力与素养。

加强科技教师研修培训及实践基地建设，规划与启动能够提高中小学科学与技术教师专业水平与整合课程实施能力的专项研修项目。建立高层次的研究与实践共同体，紧密联系实践，提升培训者的技术与工程教育理解与实践能力。

（四）推行高中段教育分类发展

目前，一些省普通高中教育逐步从分层办学走向分类办学，以实现教育资源优化配置，促进区域内普通高中多元发展。要鼓励不同的高中扬长避短，发挥原有优势，办出特色。

从未来社会的需求看，科技人才永远是稀缺的。我们要有目的地培育差异定位的科技高中。鼓励生源基础较好的高中变革课程与教学方式，探索建设学术取向的科技高中，加强科技创新实践；克服“重学术、轻应用”的惯性思维，鼓励部分中等及偏上的学生以应用型专业为发展方向；立足普通高中，扶持建设以应用取向与学术取向相结合的科技高中，加强技术与工程教育，开展科技教育的应用实践。对于生源基础一般的普通高中，要借力普职融通，强化课程学习与社会生活的联系，重点建设一批技术与应用类职业高中，旨在培养有积极心态和一技之长的社会建设者。要让不同层次、不同特点的高中生都能获得适切的科技课程学习资源，更广泛地参与跨学科学习。

（五）重视工程启蒙教育的社会支持系统建设

要探索建立学校与企业、科研院所之间的良性互动机制。通过建立“科技教育公益活动时间”“科技创新教育基地”等，强化规模科技企业在中小学工程启蒙教育发展中的责任与义务，加强企业与学校教育的联系。加强实践类学习资源建设，依托科学馆、博物馆等场馆开发可持续实施的“馆校融合课程”，开展场景式项目化学习。要建立针对学生创新性与实践性学习的社会互信与责任分担机制。要积极引导家庭、社会理解和支持学校开展创新性与实践性学习。此外，还可以借鉴美国学校通过家校沟通达成安全免责协议的做法，为学校开展户外实践学习活动“松绑”，切实支持学校开展实践学习。