中小學(xué)推進(jìn)工程教育的目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造力和實踐力，使其具備創(chuàng)新思維、人本思維和工程思維等必備品格，我們希望在中小學(xué)階段就能培養(yǎng)更多的孩子樹立專業(yè)立身、工程報國的理想。
——摘自第六屆IEIC大會 胡曉軍分享
江蘇省無錫市教科院教科所所長
胡曉軍 | 第六屆IEIC大會科技教育論壇專家報告
工科教育的重要性在當(dāng)今社會日益凸顯，它不僅是推動科技創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵力量，更是培養(yǎng)學(xué)生解決實際問題、具備創(chuàng)造力和團(tuán)隊協(xié)作能力的基石。
事實上，想要培養(yǎng)工程師和科技人才，從中小學(xué)開始，就要為學(xué)生奠定堅實的科學(xué)、技術(shù)和工程基礎(chǔ)。
近年來，無錫市在推進(jìn)中小學(xué)工程教育上大踏步前進(jìn)，相關(guān)舉措多次“出圈”，其教育成果見諸于《中國教育報》等官方媒體。
圖 | 中國教育報
在第六屆IEIC國際教育創(chuàng)新大會上，江蘇省無錫市教科院教科所所長胡曉軍先生帶來了主題為《系統(tǒng)推進(jìn)中小學(xué)工程教育的無錫實踐》的演講，闡述了無錫作為工程教育試點城市所取得的成就，分享了江蘇省錫山高級中學(xué)以及其他“示范校”是如何推進(jìn)落實中小學(xué)工程教育的。
*以下內(nèi)容摘自胡曉軍先生第六屆IEIC大會分享，為方便閱讀，以第一人稱視角陳述。
為什么要推進(jìn)中小學(xué)工程教育?
從無錫市的視角來說，推進(jìn)中小學(xué)工程教育不僅源于地方政府的支持，還因為我們當(dāng)前所處的世界是靠工程作為底層構(gòu)筑出來的，工程科技的發(fā)展有利于推動地方經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展。
2017年，教育部啟動實施“新工科”建設(shè)，加快發(fā)展新興工科專業(yè)，改造升級傳統(tǒng)工科專業(yè)，開啟了新時代高等工程教育改革的新路徑，人才培養(yǎng)目標(biāo)也清晰地表述為：高素質(zhì)交叉復(fù)合型卓越科技人才。新工科強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)高科技、復(fù)合型的人才。
黨的二十大報告中，提到了7類人才，包括大師、戰(zhàn)略科學(xué)家、一流科技領(lǐng)軍人才和創(chuàng)新團(tuán)隊、青年科技人才、卓越工程師、大國工匠、高技能人才。其中，卓越工程師成為未來培養(yǎng)的重要方向。
然而，我國卓越工程師的數(shù)量相對較少。2023年發(fā)布的報告顯示，我國卓越工程師的比例僅為2.5%，遠(yuǎn)低于法國的9.7%。存在這樣差距的部分原因是法國對工程教育的高度重視。
法國工程師聯(lián)盟從高中開始培養(yǎng)人才，為期9年的培養(yǎng)路徑包括高中三年、大學(xué)三年和研究生三年。這加速了我們對中小學(xué)階段引入這一概念的思考。
習(xí)近平總書記在中共中央政治局第五次集體學(xué)習(xí)時強(qiáng)調(diào)，要進(jìn)一步加強(qiáng)科學(xué)教育、工程教育，加強(qiáng)拔尖創(chuàng)新人才自主培養(yǎng)，為解決我國關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)提供人才支撐。
在國際比較視角中，英國數(shù)學(xué)家懷特海將學(xué)校教育系統(tǒng)劃分為文科、科學(xué)、技術(shù)三類，其中技術(shù)領(lǐng)域需要開展工程教育。
圖 | 胡曉軍先生 第六屆IEIC大會PPT分享
然而，目前高中課程中的技術(shù)內(nèi)容較為匱乏，高一階段，技術(shù)學(xué)科的學(xué)分僅占7%。在高考錄取時，卻有33.4%的專業(yè)是工科類型。即使學(xué)生沒有系統(tǒng)地接受過工科教育，仍有1/3的比例選擇了工科類院校，這表明高中需要更加重視技術(shù)學(xué)科的教育。
我們曾對江蘇省錫山高級中學(xué)的高一學(xué)生做過專業(yè)興趣調(diào)查，僅有14%和18%的高一學(xué)生在調(diào)查中表示將來希望填報工科。
山西師范大學(xué)曾對小學(xué)五年級的學(xué)生做過同樣的研究，結(jié)果僅有2.3%的五年級學(xué)生表示將來想成為工程師。
工程文化的相對缺乏，使得更多拔尖的孩子在填報志愿的時候選擇了金融管理等相關(guān)專業(yè)。
因此，推進(jìn)工程教育不僅需要加強(qiáng)技術(shù)學(xué)科的教育，還需要在中小學(xué)階段引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注工程領(lǐng)域，這直接關(guān)乎學(xué)生在填報志愿時是否會更多地將目標(biāo)聚焦到工程領(lǐng)域。這是推進(jìn)工程教育的一項重要需求。
為什么無錫要推進(jìn)工程教育
為什么選擇無錫作為工程教育的試點城市?我認(rèn)為這可能與無錫的城市特質(zhì)有關(guān)。無錫是集成電路產(chǎn)業(yè)規(guī)模排名全國第二的城市，科技公司總市值排名全國第六。無錫不僅僅是一個普通的地級市，也是一座現(xiàn)代工商業(yè)名城。
每年，無錫需要招聘6000名集成電路畢業(yè)生，而本地唯 一的一所“211”高校江南大學(xué)每年只能提供本科生200人、碩士生20人、博士生4人，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足地方產(chǎn)業(yè)需求。
因此，無錫市委、無錫市人民政府將工程教育視為推動社會事業(yè)改革和提升水平、服務(wù)地方產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重大舉措。
無錫推進(jìn)工程教育旨在突破科學(xué)教育發(fā)展困境，是貫徹和加強(qiáng)科學(xué)教育的前瞻設(shè)計和行動創(chuàng)新，也是培養(yǎng)未來卓越工程師和科學(xué)家的重要舉措。
2023年4月無錫市委辦出臺了《無錫市關(guān)于推進(jìn)中小學(xué)工程教育的指導(dǎo)意見》(以下簡稱《意見》)，《意見》提出，要著力從學(xué)習(xí)空間、師資隊伍、課程體系等方面，構(gòu)建具有無錫特色的新時代中小學(xué)工程教育體系。
無錫市還首 次召開了高中工程教育太湖論壇，發(fā)布《高中工程教育太湖倡議書》。該倡議書明確了從學(xué)習(xí)環(huán)境、課程體系、保障機(jī)制等多個方面推進(jìn)相關(guān)工作的目標(biāo)。
在推進(jìn)工程教育的過程中，無錫遇到了許多困難，需要突破許多難點。
例如，中小學(xué)推進(jìn)工程教育的目標(biāo)究竟是什么?這是一個需要深入研究的問題。
我們初步認(rèn)為中小學(xué)推進(jìn)工程教育的目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造力和實踐力，使其具備創(chuàng)新思維、人本思維、工程思維、科學(xué)思維等必備品格。我們希望在中小學(xué)階段就能培養(yǎng)更多的孩子樹立專業(yè)立身、工程報國的理想。
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工程教育的課程設(shè)置
在明確這一目標(biāo)后，我們注意到即使在小學(xué)階段，也可以很好地開展工程教育。在相關(guān)推進(jìn)會上，多所學(xué)校提供了他們開展工程教育的案例，通過生動的教學(xué)方式對孩子進(jìn)行工程教育。可見，工程教育需要有相應(yīng)的課程和方案支持。
錫山高中從2014年開始，經(jīng)過五輪探索，逐步建立了工程教育體系。從最初建設(shè)想象創(chuàng)造課程基地，到2018年開發(fā)“工程·實驗”類課程，錫山高中采取了“長短課時結(jié)合”、“大任務(wù)實施”、“學(xué)分限位”的方式，確保每個學(xué)生在高中階段學(xué)習(xí)到專業(yè)的工程教育課程。
需要強(qiáng)調(diào)的是，高中推進(jìn)工程教育并非是簡單地設(shè)置一門選修課，而是要將工程教育整體注入到目前現(xiàn)行的高中課程方案中，充分利用學(xué)分池，開發(fā)滿足需求的課程。
2018年，錫山高中建立了更為豐富的課程體系，包括7個專業(yè)大類，其中之一便是工程實驗類。
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這類課程并非普通選修，而是必修中的選修，要求學(xué)生在這個范疇內(nèi)根據(jù)不同興趣選擇不同的學(xué)習(xí)方向。
舉例而言，學(xué)校開設(shè)了與江南大學(xué)和新南威爾士大學(xué)合作的“工業(yè)設(shè)計”課程。與江南大學(xué)的合作課程構(gòu)成四個單元，與新南威爾士大學(xué)的合作課程則包含五個模塊。學(xué)生在這些課程中學(xué)習(xí)設(shè)計語言，進(jìn)行公共雕塑與環(huán)境制作，以及展板設(shè)計等實際操作。
通過為學(xué)生提供實踐的空間，以及完善的課程保障，錫山高中的學(xué)生們展現(xiàn)出豐富多彩的工程作品和蓬勃的創(chuàng)造力。
錫山高中還與華中科技大學(xué)合作，共同開發(fā)了“智能制造”課程。學(xué)生需要學(xué)習(xí)工程概論、機(jī)械工程基礎(chǔ)、控制科學(xué)與工程基礎(chǔ)、機(jī)器人設(shè)計與制作等內(nèi)容，完成1個滿足特定功能的機(jī)器人制造，參加1次企業(yè)現(xiàn)場考察。
工程教育的實地探索
在推進(jìn)工程教育的過程中，學(xué)校還思考如何讓學(xué)生實地考察、走進(jìn)工廠。體驗當(dāng)代工程師的工作環(huán)境，也是開發(fā)這些課程的初衷之一。
為了拓寬學(xué)生的認(rèn)知，學(xué)校與中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)合作，開發(fā)了“量子計算原理與實驗”課程。不僅要求學(xué)生參與實際操作，而且要像高校的碩士研究生一樣進(jìn)行某一特定課題的深入研究，并撰寫相應(yīng)研究論文。
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無錫并不止步于高水平的合作，我們在一個典型的農(nóng)村初中——無錫市堰橋初級中學(xué)，開發(fā)了空間科學(xué)課程群。
學(xué)校校長表示，即使是農(nóng)村的孩子也應(yīng)該“仰望星空”，因此學(xué)校引入了“火星探測系列課程”等，讓學(xué)生在初中階段就能參與具體的實踐活動。
今年8月，星河動力航天公司于酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射谷神星一號(遙七)· 好歡螺號運(yùn)載火箭，其中地衛(wèi)智能應(yīng)急一號衛(wèi)星搭載了堰橋初中的校徽，堰橋初中與地球完成了第一次合影。
我們在無錫的小學(xué)也進(jìn)行了很多探索。錫中第二實驗小學(xué)與華科大進(jìn)行合作，開發(fā)適合小學(xué)生的長達(dá)兩個學(xué)期的工程教育課程，為學(xué)生提供了更為廣闊的學(xué)科發(fā)展空間。
工程教育一定有自己的典型學(xué)習(xí)方式。我們正在探索“項目孵化”學(xué)習(xí)，要求學(xué)生像創(chuàng)新型企業(yè)家一樣，觀察生活，開展調(diào)研，提出制作產(chǎn)品的構(gòu)想，并分析其市場潛力和成本。
學(xué)生需要經(jīng)歷科技企業(yè)項目孵化全流程，進(jìn)入專門的學(xué)習(xí)空間，進(jìn)行產(chǎn)品研發(fā)。最終進(jìn)行創(chuàng)客路演，吸引學(xué)校、學(xué)生和銀行投資。除了項目孵化，學(xué)生還體驗勞動實踐、CDIO等學(xué)習(xí)方式。
關(guān)于學(xué)習(xí)環(huán)境和教師隊伍
工程教育需要專業(yè)化、精致化的學(xué)習(xí)環(huán)境，包括傳統(tǒng)的圖書館、實驗室，以及適合工科工廠式學(xué)習(xí)的現(xiàn)代化環(huán)境。這些環(huán)境就像企業(yè)一樣，讓學(xué)生動手實踐，進(jìn)行創(chuàng)造，進(jìn)行對產(chǎn)品的物化。
一些學(xué)校的環(huán)境空間很小，所以我們也在做調(diào)整和創(chuàng)新。
比如，無錫市尚賢萬科小學(xué)把科技館建在校園里，科技館不但是每天學(xué)生上課的地方，還是周邊地區(qū)學(xué)生進(jìn)行周末科技探索的地方。
無錫市輔仁高級中學(xué)在空間受限的情況下，把整個學(xué)校的走廊變成了自動駕駛的實驗場景，這個走廊下課的時候是行走的地方，上課的時候就變成了教室和實驗場。
還有很多在“口袋教室”里的學(xué)習(xí)案例，我們從前有“口袋公園”，現(xiàn)在學(xué)校有了“口袋教室”，可能10平方米就可以建成一個工程實踐的相關(guān)空間。
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工程教育中另一個重要的問題是誰來教授工程課程。我們需要擁有一支專、兼職的師資隊伍。
我們在引進(jìn)國內(nèi)外一流高校的優(yōu)秀畢業(yè)生擔(dān)任中小學(xué)專職工程教育教師基礎(chǔ)上，組織開展了“十百千”工程教育師資培育行動，聯(lián)合全國10所一流工科院校為100所小學(xué)培養(yǎng)1000名工程教育師資，建立教師教學(xué)能力長效培養(yǎng)機(jī)制，把在本科和碩士階段沒有接受過師范教育的，畢業(yè)于汽車工程、光學(xué)、力學(xué)、熱力學(xué)的老師招到學(xué)校里，讓他們從事教育工作。
此外，無錫還組建中小學(xué)卓越工程師培育專家?guī)欤夹g(shù)過硬的卓越工程師、高等院校專業(yè)課教師、企業(yè)技術(shù)精湛員工等參與工程教育。
圖 | 胡曉軍先生 第六屆IEIC大會PPT分享
我們還建立了教師“專業(yè)學(xué)習(xí)社群”，把企業(yè)家、科學(xué)家和學(xué)校的老師共同組織到一個團(tuán)隊里，去解決工程教育中所遇到的相關(guān)難題。
我們也在不斷地向更多領(lǐng)域探索，比如開展“雙高合作”。在此基礎(chǔ)上，無錫市2023年的小學(xué)生暑期活動涵蓋了“工程教育夏令營”“工程體驗營”“人工智能夏令營”“智能制造研學(xué)營”等，為學(xué)生提供了豐富多彩的選擇。
今年9月6日，全無錫市組織了“開學(xué)第一課”，規(guī)模涵蓋無錫市30所學(xué)校、50家相關(guān)單位、80余名老師。在這期間，學(xué)生可以“上九天攬月”，學(xué)習(xí)大量航天航空內(nèi)容，也可以到702研究所(中國船舶科學(xué)研究中心)看深海“勇士號”、“蛟龍?zhí)?rdquo;是如何被研發(fā)出來的。
現(xiàn)在，無錫平均每月舉行一次中小學(xué)工程教育現(xiàn)場推進(jìn)會，吸取不同學(xué)校的實踐經(jīng)驗，交流創(chuàng)新成果。
今年，“加強(qiáng)中小學(xué)工程教育有效路徑的研究”被列為教育部綜改司委托研究項目;“系統(tǒng)推進(jìn)中小學(xué)工程教育的無錫實踐”被立項為江蘇省基礎(chǔ)教育前瞻性教學(xué)改革實驗項目;“工程育人模式創(chuàng)新實踐”“像工程師一樣實踐：普通高中工程整合課程基地”等6個項目被立項為江蘇省基礎(chǔ)教育內(nèi)涵建設(shè)項目。
關(guān)于推進(jìn)系統(tǒng)工程教育，無錫市還在探索的路上。2023年，江蘇市委正式發(fā)文，未來我們會用3年、5年乃至更長的時間，將無錫市建設(shè)成為國內(nèi)一流、國際知 名工程教育的新高地。我們期待通過工程教育的推動，促使整個教育體系實現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展。
