為培養(yǎng)未來工程師和創(chuàng)新人才奠基

【摘 要】為培養(yǎng)符合時(shí)代挑戰(zhàn)與國家需求的科技創(chuàng)新型人才，江蘇省無錫市僑誼實(shí)驗(yàn)中學(xué)立足“愛黨報(bào)國、精益求精、技術(shù)創(chuàng)新、問題解決”四大創(chuàng)新實(shí)踐素養(yǎng)，構(gòu)建了由工程基礎(chǔ)類課程、工程進(jìn)階類課程、未來工程師課程組成的跨學(xué)科課程體系，采用“過程導(dǎo)向”的中小學(xué)工程教育CDIO教學(xué)模式、“工程思維導(dǎo)向”的項(xiàng)目式工程教學(xué)模式、“成果導(dǎo)向”的工程實(shí)踐訓(xùn)練教學(xué)模式進(jìn)行實(shí)施，并從教師跨學(xué)科素養(yǎng)提升、學(xué)習(xí)時(shí)空重構(gòu)等方面提供相應(yīng)的支持系統(tǒng)。

【關(guān)鍵詞】創(chuàng)新實(shí)踐素養(yǎng)；工程教育；校本化課程

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

【作者簡(jiǎn)介】范偉，江蘇省無錫市僑誼實(shí)驗(yàn)中學(xué)（江蘇無錫，214001）校長(zhǎng)，一級(jí)教師。

《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》明確提出要培養(yǎng)科學(xué)觀念、科學(xué)思維、探究實(shí)踐、態(tài)度責(zé)任等四個(gè)方面的核心素養(yǎng)，旨在讓學(xué)生有機(jī)會(huì)綜合運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)，體驗(yàn)科學(xué)技術(shù)對(duì)個(gè)人生活和社會(huì)發(fā)展的影響，并通過技術(shù)與工程實(shí)踐活動(dòng)使學(xué)生體會(huì)“做”的成功和樂趣，養(yǎng)成通過“動(dòng)手做”解決問題的習(xí)慣。江蘇省無錫市僑誼實(shí)驗(yàn)中學(xué)（以下簡(jiǎn)稱“僑誼中學(xué)”）通過一系列工程教育實(shí)踐，探索性地構(gòu)建了一套校本化跨學(xué)科的工程教育課程體系。該課程有效地促進(jìn)了學(xué)生工程素養(yǎng)的提升，激發(fā)了他們的創(chuàng)新潛能。

一、創(chuàng)新實(shí)踐素養(yǎng)：工程教育校本課程的目標(biāo)指向

根據(jù)工程師在工程實(shí)踐中需要處理的“工程與社會(huì)、工程與精神、工程與認(rèn)知、工程與實(shí)踐”四個(gè)維度，僑誼中學(xué)的工程教育校本課程著重培養(yǎng)學(xué)生以下四個(gè)方面素養(yǎng)。

1.愛黨報(bào)國素養(yǎng)

從工程與社會(huì)維度看，重在培養(yǎng)學(xué)生愛黨報(bào)國素養(yǎng)。即學(xué)生具備強(qiáng)烈的愛國情懷和社會(huì)責(zé)任感，能夠認(rèn)識(shí)到自己作為工程師的社會(huì)角色和使命。這種素養(yǎng)要求學(xué)生不僅要關(guān)注個(gè)人的職業(yè)發(fā)展，還要關(guān)心國家的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步，具備良好的職業(yè)道德和社會(huì)責(zé)任感，為國家和民族的發(fā)展做出貢獻(xiàn)。包括愛國情懷、社會(huì)責(zé)任感、倫理道德意識(shí)以及對(duì)國家和民族的貢獻(xiàn)意識(shí)。

2.精益求精素養(yǎng)

從工程與精神維度看，重在培養(yǎng)學(xué)生精益求精素養(yǎng)。即學(xué)生在工程實(shí)踐中始終保持追求完美的心態(tài)，不斷努力提高自己的技能和成果質(zhì)量。這種素養(yǎng)要求學(xué)生不僅要具備扎實(shí)的專業(yè)知識(shí)，還要具備對(duì)待工作的嚴(yán)謹(jǐn)態(tài)度，不斷地自我反思和改進(jìn)，以達(dá)到最佳的工作效果。包括追求卓越的態(tài)度、注重細(xì)節(jié)的精神、不斷改進(jìn)的意愿以及對(duì)高質(zhì)量成果的追求。

3.技術(shù)創(chuàng)新素養(yǎng)

從工程與認(rèn)知維度看，重在培養(yǎng)學(xué)生技術(shù)創(chuàng)新素養(yǎng)。即學(xué)生在面對(duì)問題時(shí)能夠創(chuàng)造性地思考，并具備運(yùn)用新技術(shù)和方法來解決問題的能力。這種素養(yǎng)要求學(xué)生不僅要掌握現(xiàn)有的技術(shù)知識(shí)，還要具備探索未知領(lǐng)域的好奇心和勇氣，以及不斷學(xué)習(xí)新知識(shí)和技能的能力。包括創(chuàng)新思維能力、批判性思考能力、解決問題的能力以及運(yùn)用新技術(shù)的能力。

4.問題解決素養(yǎng)

從工程與實(shí)踐維度看，重在培養(yǎng)學(xué)生問題解決素養(yǎng)。即學(xué)生在遇到復(fù)雜問題時(shí)，能夠運(yùn)用系統(tǒng)性思維分析問題，并通過跨學(xué)科的知識(shí)整合找到解決問題的方法。這種素養(yǎng)要求學(xué)生不僅要具備扎實(shí)的理論基礎(chǔ)，還要具備實(shí)際操作能力和團(tuán)隊(duì)合作精神，以便在真實(shí)環(huán)境中有效地解決問題。包括系統(tǒng)性思維能力、跨學(xué)科整合能力、實(shí)踐操作能力以及團(tuán)隊(duì)合作能力。

綜上所述，工程教育校本課程的目標(biāo)指向是通過跨學(xué)科課程體系，培養(yǎng)學(xué)生具備扎實(shí)的專業(yè)知識(shí)和綜合能力，特別是創(chuàng)新實(shí)踐素養(yǎng)，使其成為具有高度責(zé)任感、創(chuàng)新能力和解決實(shí)際問題能力的未來工程師。

二、跨學(xué)科融合：工程教育校本課程的結(jié)構(gòu)

僑誼中學(xué)立足“愛黨報(bào)國、精益求精、技術(shù)創(chuàng)新、問題解決”四大課程目標(biāo)，提煉出工程教育的學(xué)科大概念，即“工程技術(shù)與應(yīng)用”“工程思維與創(chuàng)造”“工程設(shè)計(jì)與實(shí)踐”“工程倫理與擔(dān)當(dāng)”，并構(gòu)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(chǔ)類、工程進(jìn)階類、未來工程師類三大課程組成，每一類課程都有其獨(dú)特的目標(biāo)和實(shí)施方式。

1.工程基礎(chǔ)類課程

基礎(chǔ)類課程面向全體學(xué)生，旨在通過在信息科技、勞動(dòng)、物理、化學(xué)等國家課程中融入工程元素，激發(fā)學(xué)生對(duì)工程的興趣。這類課程通過創(chuàng)設(shè)工程情境、提出驅(qū)動(dòng)問題、引導(dǎo)工程思維、進(jìn)行實(shí)踐探究以及全程評(píng)價(jià)等環(huán)節(jié)，幫助學(xué)生建立起對(duì)工程領(lǐng)域的初步認(rèn)知。學(xué)生在這些課程中學(xué)習(xí)如何利用不同的學(xué)科知識(shí)解決實(shí)際問題，為后續(xù)的進(jìn)階學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。這類課程主要采用“學(xué)科+”（1+N）的學(xué)科融合方式落實(shí)，即以一個(gè)學(xué)科為主導(dǎo)，自覺地、有意識(shí)地與其他學(xué)科的知識(shí)和技能相融合。例如，物理課程可以與信息技術(shù)相結(jié)合，讓學(xué)生通過編程控制物理實(shí)驗(yàn)設(shè)備，或者使用軟件模擬物理現(xiàn)象，從而加深對(duì)物理原理的理解。

2.工程進(jìn)階類課程

進(jìn)階類課程主要面向初一、初二在理工科方面較為擅長(zhǎng)的學(xué)生。根據(jù)創(chuàng)新實(shí)踐的不同程度，工程進(jìn)階類課程分為創(chuàng)意、創(chuàng)造、創(chuàng)業(yè)三類螺旋遞升型課程。創(chuàng)意類課程指向技術(shù)探究與應(yīng)用，旨在幫助學(xué)生了解工程的核心概念與方法、工程行業(yè)的基礎(chǔ)認(rèn)知以及工程與社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)系，著力培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)意思維，鼓勵(lì)學(xué)生探索新穎的想法，主要包含創(chuàng)意編程、創(chuàng)意設(shè)計(jì)工作坊等。創(chuàng)造類課程指向工程思維與創(chuàng)造，側(cè)重于對(duì)邏輯思維和系統(tǒng)思維能力的培養(yǎng)，旨在培養(yǎng)學(xué)生將創(chuàng)意轉(zhuǎn)化為實(shí)際可行的產(chǎn)品或解決方案的能力，主要包含創(chuàng)新設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)、智能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)等。創(chuàng)業(yè)類課程指向工程問題與擔(dān)當(dāng)，旨在培養(yǎng)學(xué)生實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新方案的能力。通過跨學(xué)科項(xiàng)目化學(xué)習(xí)，如氣象萬千、小水滴課程、能工“僑”匠橋梁工程等，讓學(xué)生親身體驗(yàn)工程設(shè)計(jì)和實(shí)施的過程，主要包括產(chǎn)品原型制作、工程模型構(gòu)建等。這種課程模式主要通過兩門以上的多學(xué)科融合（N+N）或項(xiàng)目來進(jìn)行。學(xué)生需要綜合運(yùn)用不同的學(xué)科知識(shí)來解決某個(gè)實(shí)際問題。例如，設(shè)計(jì)一個(gè)智能家居系統(tǒng)可能需要計(jì)算機(jī)科學(xué)、電子工程、建筑設(shè)計(jì)等多個(gè)領(lǐng)域的知識(shí)。通過這種方式，學(xué)生可以在實(shí)踐中學(xué)習(xí)如何將不同領(lǐng)域的知識(shí)結(jié)合起來，以實(shí)現(xiàn)一個(gè)具體的目標(biāo)。比如，工程認(rèn)知+邏輯思維、工程項(xiàng)目+系統(tǒng)思維等。

3.未來工程師課程

這類課程主要面向那些經(jīng)過基礎(chǔ)和進(jìn)階課程學(xué)習(xí)后展現(xiàn)出拔尖創(chuàng)新工程人才潛質(zhì)的學(xué)生，旨在進(jìn)一步深化其工程素養(yǎng)，培養(yǎng)其創(chuàng)新能力和解決復(fù)雜工程問題的能力。未來工程師課程主要以賽促學(xué)，鼓勵(lì)學(xué)生參加各種級(jí)別的創(chuàng)客、信息技術(shù)類比賽等，以實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新成果的轉(zhuǎn)化。這類課程通常以某一特定主題為中心，將多個(gè)學(xué)科的知識(shí)融合在一起，讓學(xué)生通過實(shí)踐項(xiàng)目來學(xué)習(xí)和應(yīng)用。例如，結(jié)合物理、化學(xué)、生物學(xué)等多個(gè)學(xué)科知識(shí)，設(shè)計(jì)并制作一個(gè)環(huán)?？萍挤矫娴男⌒退畠艋b置；運(yùn)用計(jì)算機(jī)科學(xué)、機(jī)械工程等知識(shí)，開發(fā)一款智能交通方面的紅綠燈控制系統(tǒng)；通過學(xué)習(xí)信息技術(shù)、電子工程等相關(guān)知識(shí)，設(shè)計(jì)一套智能家居系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)家電的智能控制等。這樣的工程教育課程實(shí)踐，不僅為學(xué)生提供了多樣化學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)，還為他們創(chuàng)造了將理論知識(shí)應(yīng)用于實(shí)踐的機(jī)會(huì)，加深學(xué)生對(duì)工程實(shí)踐的理解，培養(yǎng)他們解決實(shí)際問題的能力，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力和工程素養(yǎng)，為學(xué)生未來成為優(yōu)秀工程師打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

三、開放性探索：工程教育校本課程的教學(xué)實(shí)施路徑

僑誼中學(xué)在工程教育實(shí)踐過程中，積極探索和采用了多種教學(xué)模式，旨在通過跨學(xué)科的項(xiàng)目化學(xué)習(xí)，提升學(xué)生的工程素養(yǎng)和創(chuàng)新能力。以下是幾種主要的教學(xué)模式。

1.“過程導(dǎo)向”的中小學(xué)工程教育CDIO教學(xué)模式

“CDIO”代表構(gòu)思（Conceive）、設(shè)計(jì)（Design）、實(shí)施（Implement）和運(yùn)作（Operate），是一種國際上廣泛認(rèn)可的工程教育模式。僑誼中學(xué)將CDIO模式應(yīng)用于初中工程教育中，讓學(xué)生通過主動(dòng)參與、實(shí)踐操作，經(jīng)歷從產(chǎn)品構(gòu)思到設(shè)計(jì)、實(shí)施直至運(yùn)作的整個(gè)工程周期。這種模式有助于學(xué)生親身體驗(yàn)工程設(shè)計(jì)和制造的全過程，培養(yǎng)他們的系統(tǒng)思維能力和實(shí)踐操作能力。

2.“工程思維導(dǎo)向”的項(xiàng)目式工程教學(xué)模式

在這種教學(xué)模式下，學(xué)生被鼓勵(lì)觀察日常生活，發(fā)現(xiàn)問題，并通過調(diào)研、創(chuàng)新項(xiàng)目方向的確定、設(shè)計(jì)、創(chuàng)造、測(cè)試、優(yōu)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(xué)生不僅能夠?qū)W習(xí)到工程知識(shí)，還能夠在真實(shí)的生活中運(yùn)用這些知識(shí)來解決實(shí)際問題。此外，學(xué)校還提供高校師資對(duì)接、工程學(xué)習(xí)環(huán)境并組織創(chuàng)客路演和科創(chuàng)產(chǎn)品網(wǎng)店義賣等活動(dòng)，為學(xué)生提供更多的實(shí)踐機(jī)會(huì)。

3.“成果導(dǎo)向”的工程實(shí)踐訓(xùn)練教學(xué)模式

這種教學(xué)模式強(qiáng)調(diào)以實(shí)踐任務(wù)為中心，以創(chuàng)新成果的轉(zhuǎn)化為導(dǎo)向。學(xué)生通過參與具體的工程實(shí)踐項(xiàng)目，如橋梁設(shè)計(jì)與制作、電子創(chuàng)新設(shè)計(jì)等，能夠在實(shí)踐中體會(huì)到工程之間的內(nèi)在連貫性和綜合性，并最終以產(chǎn)品的研發(fā)形式呈現(xiàn)學(xué)習(xí)成果。學(xué)校通過與周邊的企業(yè)和社區(qū)合作，設(shè)立了多個(gè)面向真實(shí)情境的工程實(shí)踐場(chǎng)域，為學(xué)生提供豐富的實(shí)踐環(huán)境。在學(xué)習(xí)中不僅要求學(xué)生探索未知，還需要將探索成果轉(zhuǎn)化為實(shí)際應(yīng)用。這種模式讓學(xué)生在解決實(shí)際問題的過程中，不斷探索和驗(yàn)證自己的想法，促進(jìn)了學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力的提升。

四、多元化評(píng)價(jià)：工程教育校本課程的效果檢測(cè)路徑

工程教育校本課程的效果檢測(cè)是確保學(xué)生在創(chuàng)新實(shí)踐能力、團(tuán)隊(duì)合作精神以及創(chuàng)新思維等方面得到全面提升的關(guān)鍵。僑誼中學(xué)通過構(gòu)建多元化的評(píng)價(jià)體系，提高了學(xué)生的工程創(chuàng)新實(shí)踐素養(yǎng)，還為學(xué)生提供了展示自己才能的機(jī)會(huì)，激發(fā)了他們的學(xué)習(xí)熱情，促進(jìn)了學(xué)生的全面發(fā)展。

1.全程評(píng)價(jià)與動(dòng)態(tài)反饋

在工程教育的實(shí)踐中，學(xué)校實(shí)行全程評(píng)價(jià)機(jī)制，不僅關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)成果，還注重學(xué)生在工程實(shí)踐中的表現(xiàn)、團(tuán)隊(duì)合作能力以及創(chuàng)新潛能的激發(fā)。全程評(píng)價(jià)涵蓋了學(xué)生從課程開始到結(jié)束的每一個(gè)環(huán)節(jié)，通過觀察、記錄和分析學(xué)生在項(xiàng)目設(shè)計(jì)、實(shí)施、反饋過程中的行為表現(xiàn)，為學(xué)生提供及時(shí)的動(dòng)態(tài)反饋，幫助學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中不斷調(diào)整和完善自己的作品。這種評(píng)價(jià)方式不僅有助于學(xué)生即時(shí)了解自身存在的不足，更能激勵(lì)學(xué)生在后續(xù)的學(xué)習(xí)中持續(xù)改進(jìn)，最終達(dá)到提高創(chuàng)新實(shí)踐能力的目的。

2.成果導(dǎo)向與綜合評(píng)估

學(xué)校采用成果導(dǎo)向的評(píng)價(jià)方式，注重對(duì)學(xué)生實(shí)際產(chǎn)出的評(píng)估。學(xué)生在完成工程實(shí)踐項(xiàng)目后，不僅需要提交最終作品，還需撰寫項(xiàng)目報(bào)告，詳細(xì)記錄項(xiàng)目的設(shè)計(jì)思路、實(shí)施過程、遇到的問題及采取的解決辦法等。此外，學(xué)校還定期舉辦作品展示和交流活動(dòng)，邀請(qǐng)行業(yè)專家、教師及同學(xué)共同參與評(píng)審，對(duì)學(xué)生的作品進(jìn)行綜合評(píng)估。通過這種方式，學(xué)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(dá)能力和交流技巧，促進(jìn)其全面發(fā)展。

3.同伴互評(píng)與自我反思

同伴互評(píng)是工程教育評(píng)價(jià)體系中的一個(gè)重要組成部分。學(xué)生在完成各自項(xiàng)目后，通過相互評(píng)價(jià)的形式，分享彼此的成功經(jīng)驗(yàn)和遇到的困難，互相學(xué)習(xí)，取長(zhǎng)補(bǔ)短。這種評(píng)價(jià)方式有助于學(xué)生從他人的視角審視自己的工作，培養(yǎng)批判性思維和團(tuán)隊(duì)合作精神。同時(shí)，學(xué)校鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行自我反思，定期撰寫學(xué)習(xí)日記，記錄自己的成長(zhǎng)歷程，反思學(xué)習(xí)過程中的得失，從而不斷提升自身的創(chuàng)新能力和問題解決能力。

4.教師引導(dǎo)與專業(yè)指導(dǎo)

教師在工程教育評(píng)價(jià)中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。教師要引導(dǎo)學(xué)生設(shè)定合理的學(xué)習(xí)目標(biāo)，幫助其制定詳細(xì)的學(xué)習(xí)計(jì)劃，并在實(shí)施過程中提供必要的指導(dǎo)和支持。同時(shí)，教師還需要定期對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)展進(jìn)行評(píng)估，及時(shí)調(diào)整教學(xué)策略，確保每名學(xué)生都能得到個(gè)性化的指導(dǎo)。此外，學(xué)校還邀請(qǐng)外部專家參與評(píng)審學(xué)生作品，為學(xué)生提供專業(yè)意見，幫助學(xué)生在專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)取得更好的發(fā)展。

僑誼中學(xué)的工程教育校本課程實(shí)踐為培養(yǎng)未來工程師和創(chuàng)新人才奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，在某種程度上為其他學(xué)校開展工程教育提供了借鑒與參考。

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