面向未来，积极推进中小学工程教育发展

何善亮

建设教育强国，是全面建成社会主义现代化强国的战略先导，是实现高水平科技自立自强的重要支撑。建设教育强国，需要进一步加强科学教育，加强拔尖创新人才自主培养，为解决我国关键核心技术“卡脖子”问题提供人才支撑。为此，探究中小学科学教育的内在规律，特别是中小学工程教育的理论与实践问题，对于加快建设高质量教育体系，加快建设国家战略人才力量，努力培养造就卓越工程师，实现建成教育强国、科技强国和人才强国的宏伟目标，具有重要的现实意义和深远的历史意义。

中小学工程教育的重要性

工程是人类社会存在和发展的物质基础。作为文明的缔造者，人类自走出洪荒的那一刻起，就以劳动造物的方式开始了工程化的生存。为了改变自身的生存环境和生活条件，人类一直在通过造物实践活动建设各种各样的工程，例如我国的万里长城、京杭大运河、都江堰、郑国渠等重大工程，以其造福人类、推动社会发展而被载入人类文明史册。随着社会发展和时代进步，工程作为人类社会最直接的生产力，将科学技术这一知识形态的、潜在的、间接的社会生产力物化入生产过程，成为促进经济发展和科技进步、提升人民物质和精神生活质量、保障国家安全和人类可持续发展等方面的重要力量。改革开放以来，我国工程建设取得的巨大成就，如南水北调工程、世界上最大的射电望远镜FAST、世界上最长的跨海大桥港珠澳大桥、自主设计生产的C919大型客机、国产航母等，为我国现代化建设提供了强有力的可靠支撑。

工程推动社会发展进步，工程教育影响人类未来。纵观世界发达国家崛起的历史，不难发现：完备而高水平的工程教育无疑是国家崛起的重要影响因素之一。在经济全球化背景下，新一轮科技革命和产业变革加速进行，由信息技术及人工智能带动的、以高新科技产业为龙头的新经济蓬勃发展，迫切需要培养造就大批创新型卓越工程科技人才。近年来，我国一系列推进工程科技教育的战略与规划陆续出台。2018年3月，教育部办公厅印发的《关于公布首批“新工科”研究与实践项目的通知》中认定了612个项目为首批“新工科”研究与实践项目，旨在推进高等学校工程教育以提高工程人才自主培养质量；2023年5月，教育部等十八部门联合印发《关于加强新时代中小学科学教育工作的意见》，明确提出了“统筹规划科学教育与工程教育，体现实践性、综合性”，将内含于《义务教育小学科学课程标准（2017年版）》及《义务教育科学课程标准（2022年版）》中的“（技术与）工程教育”进一步突显了出来。

基于对未来技术和未来技术人才培养的前瞻性认识，高素质技能型人才的培养需要从高等教育向两头延伸，逐渐渗透到基础教育阶段和成人教育阶段，这是教育、科技、人才一体化发展的必然要求。当前，国际社会普遍比较注重STEM教育，部分发达国家从小学起就开设了工程类课程。针对当下我国中小学生动手实践能力不足、缺乏工程兴趣和工程素养的现状，须进一步探索建立较为完善的工程教育体系，充分发挥工程教育之于中小学生发展和中国现代化的重要作用。

中小学工程教育的意义与特征

中小学工程教育是聚焦于工程的教育，因此要首先明确工程究竟意味着什么。回答这一问题并不容易，因为工程的概念往往隨着历史的变迁而不断演变，同时在不同国家/地区和不同学者那里，工程的内涵也并不完全相同，例如在一些国家，工程就等同于技术。也有一些学者集众人之研究，给工程概念下了一个综合性的定义。例如，蔡乾和在其《哲学视野下的工程演化研究》中指出，工程是由社会层面组织起来的人，以某种（或某些）目的为导向，依据生产经验、数学知识、科学知识（包括自然知识、社会知识和思维知识），在技术手段提供的各种可能性基础上，合理控制和利用各种资源（包括自然资源、社会资源和精神资源）进行人工物的建造，以满足人类需要的社会建构活动（动态）及其成果（静态）。这一界定不仅从动态和静态的双重视角丰富了人们对于工程概念的理解，也阐述了工程与科学、技术、数学、社会之间的相互联系，即工程本身的跨学科属性。正如王孙禺、刘继青在《中国工程教育：国家现代化进程中的发展史》一书中所表达的，工程问题是科学、技术以及政治、经济等因素的一种综合，或者说融合。

工程的跨学科属性内在决定了工程教育的跨学科特点。在经验世界里，提起工程，人们大多时候会联想到科学与技术，因为科学使人类逐渐认识宇宙和自身，技术使人类的实践和生存能力不断增强，而一项项工程帮助人类不断实现梦想，亦即科学是“认识”、技术是“能力”、工程是“实现”。在中小学工程教育的探索实践中，其跨学科性和实践性为培养“完整的人”提供了可能，例如工程教育中既有制图与计算，又兼顾艺术和人文，让学生在考虑产品实用性的同时涵养审美和人文精神。

这一特性对于教师教学而言确实具有一定挑战性，但也为其带来了实践创新的契机——各相关学科教师既可以在自己的学科课堂里有意识地加强工程教育，也可以或者说应该开展合作，就某一具体的工程问题，以项目化学习的方式开展跨学科的综合性教育活动，正如《义务教育课程方案（2022年版）》中强调的：“加强综合课程建设，完善综合课程科目设置，注重培养学生在真实情境中综合运用知识解决问题的能力。”基于工程理念的项目化学习是一个非常有价值的生长点，更是培养具有大国工匠精神和具有科学家以及卓越工程师潜质的青少年的极佳路径。

中小学工程教育的基础性

工程不仅是一个个建造物（静态），还是一项项工程实践活动（动态），以及一门系统学科。如果说中小学工程教育的重要性源于对工程科技人才的迫切需求以及工程所具有的社会价值，那么其基础性则是基于基础教育阶段学生的身心发展水平和已有知识经验而言的。相对于高等教育中专业性极强的工程教育，中小学工程教育则是打基础的工程教育，既要发挥提升国民工程素质的基础作用，又要为每一位学生打好终身学习和社会生存的基础。

中小学工程教育的基础性具体表现在其教育目标定位、内容选择及教学实践中。与高等院校（及职业学校）工程教育要直接培养大批高素质劳动者和创新型人才的追求不同，中小学工程教育旨在发展中小学生的工程素养，激发中小学生对创新的热爱和对工程的兴趣，满足中小学生对创造的渴望。与其教育目标定位相匹配，中小学工程教育的内容也应该是基础性的。例如，让学生了解工程的本质与作用，理解用户需求、产品规格、约束限制、权衡比较、迭代优化等核心工程概念，掌握需求分析（同理心的体验）、工程问题发现、创意构想与选择、产品制作与优化等工程设计的基本流程，并具备一定的工程思维和物化能力，能够进行简单的工程设计。要注意的是，基础教育阶段的工程教育更应该基于中小学生的身心发展水平和已有知识经验，引导他们更多地参加工程实践活动，发展他们的工程思维，涵养他们对于工程科技的兴趣。

相对于传统学科，我国中小学工程教育实际开展的时间并不长，目前还没有多少成熟的经验做法。江苏省无锡市通过学校自主申报项目等方式，在全市范围内各学段、城乡学校推进工程教育，这无疑是一项非常有意义的探索。因此，我们也期待无锡在区域推进中能总结出更多有说服力的实践案例与经验，例如：如何开设工程类课程，如何开发工程类教材，如何建设工程实验室，如何让更多学生喜欢工程科技，等等，从而形成有中国特色的中小学工程教育区域品牌，为工程教育的发展贡献中国智慧。

【本文为国家教材建设重点研究基地2023年度教育部规划项目“美英日澳四国中小学技术与工程教材实践项目体系与呈现方式研究”（项目编号：2023GH-YB-JJ-Y-03）阶段性研究成果】