從建設(shè)火星家園到操控腦電火車，江蘇省無錫市的中小學課堂正掀起工程教育熱浪。當3D打印遇見跨學科融合，當校園創(chuàng)客空間聯(lián)袂高校實驗室，這座現(xiàn)代工商業(yè)名城以立體的課程體系、多樣的科創(chuàng)實踐基地澆筑未來工程師的成長沃土。孩子們在真實項目中解碼科技奧秘，城市產(chǎn)業(yè)正與教育創(chuàng)新實現(xiàn)“雙向奔赴”。一起來看——

“橋梁的承重部位主要在哪里？搭建成三角形會不會更牢固？”在江蘇省無錫市江南中學的“未來建造中心”教室里，學生正分小組用木板和木棍搭建形式各異的橋梁，一節(jié)融合了物體受力、立體幾何、美術(shù)審美和動手能力的工程課拉開了帷幕。“我們都特別喜歡這堂課，可以學到實用知識，鍛煉動手能力和創(chuàng)新思維。”學生蔣婧璇說。

就讀于無錫一中的高二學生姚翔對工程有著濃厚的興趣，入學以來，他陸續(xù)完成了趨光電子寵物、化學能源電池的制作，“除了基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)模型制作，我還學會了3D打印、計算機編程，學校的創(chuàng)客平臺給了我很多幫助”。

如今，無錫市正全域推進中小學工程教育，讓工程技術(shù)人才培養(yǎng)“從娃娃抓起”。各式各樣的工程教育在校園里遍地開花，學生在動手操作的過程中體驗工程與科技的新奇，無錫這座現(xiàn)代工商業(yè)名城正成為未來工程師的成長搖籃。

激發(fā)課程“原動力”，擦亮工程教育底色

工程教育的實施載體是課程，研究重點是課程，推進的關(guān)鍵也是課程。在目前我國中小學課程方案中，工程教育占比不高，如何因地制宜搭建工程教育課程體系？

“在課程構(gòu)建過程中，我們充分考慮初中生的身心發(fā)展，重點關(guān)注創(chuàng)新人才的思政教育和校史文化傳承、學科基礎(chǔ)培養(yǎng)、學科交叉整合和創(chuàng)新能力發(fā)展。”堰橋初級中學校長毛錫東告訴記者，學校在江蘇省率先成立了空間工程教育實驗中心，開發(fā)與空間科學高度相關(guān)的工程教育課程，形成了“基礎(chǔ)類”“項目實踐類”“綜合創(chuàng)新類”三大板塊的空間科學專門性課程。

怎樣在基礎(chǔ)課程的基礎(chǔ)上開發(fā)工程教育課程？破題的秘訣在于跨學科融合。堰橋初級中學的綜合創(chuàng)新課程“建設(shè)火星家園”為學生創(chuàng)設(shè)了“移民火星”的開放性科學情景。該課程需要學生完成水火箭和火星車的模型制作，并進行火星環(huán)境分析和布局規(guī)劃。整個課程融入了數(shù)學、化學、生物學、物理等多門學科，讓學生在掌握學科基本原理的同時將其運用到實際場景，由此培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)和動手能力。

江蘇省無錫市第一中學工程教育課堂

“無錫的工程課程體系和地方經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)的發(fā)展緊密結(jié)合。”無錫市教科院副院長胡曉軍告訴記者，“這樣做最大的好處是讓學生未來就業(yè)和城市產(chǎn)業(yè)發(fā)展實現(xiàn)‘雙贏’，從小培養(yǎng)工程興趣，長大了為城市發(fā)展貢獻一份力量。”依托當?shù)氐默F(xiàn)代產(chǎn)業(yè)集群，無錫整體構(gòu)建起包括智能制造、低空經(jīng)濟、航天航空、物聯(lián)網(wǎng)、新能源、人工智能等在內(nèi)的10大課程群和142門課程，覆蓋各個學段，形成立體、分層、多樣的工程教育課程體系。

這些課程由各中小學自主開發(fā)，市級層面進行統(tǒng)一指導(dǎo)，再輻射到區(qū)域內(nèi)學校。義務(wù)教育階段在數(shù)學、物理、化學、生物學、信息科技、科學等國家課程中滲透工程教育。高中學段融合相關(guān)學科選修內(nèi)容開設(shè)工程教育課程，著重培養(yǎng)學生在某一特定工程領(lǐng)域的知識或技能。課程之間形成了中小學貫通進階的關(guān)系，如廣匯小學開發(fā)的“水生態(tài)保護”課程、宜城初中開發(fā)的“五律協(xié)同生態(tài)工程”課程、無錫一中開發(fā)的“雙碳研究”課程、無錫一女中的“環(huán)境工程”課程等。

夯實場館“保障力”，增強工程教育體驗

“戴上設(shè)備就可以用腦電波控制小火車，我越專注小火車跑得越快，真是太神奇了！”無錫經(jīng)開區(qū)尚賢萬科小學五年級學生陳思燁在參觀完人工智能場館后激動地說。這個可以體驗機器人下棋、隔空操控機械手、與機器狗互動的人工智能場館就建在陳思燁所在的學校。

尚賢萬科小學建成了近5000平方米的人工智能教育基地，擁有5大數(shù)字科技展區(qū)，8個科創(chuàng)實驗室，集“教學研展賽”于一體。這么好的場館資源如何充分利用起來？“小館建在校園”提供了新思路。該校的場館不僅可以提供給自己學校的學生使用，同時也面向區(qū)域內(nèi)其他學校開放，外校學生可以定期來校進行訪學活動，極大提高了場館的使用效率。

江蘇省無錫市實驗幼兒園的工程教育活動

工程教育的實踐性很強，如果沒有合適的場所讓學生動手實踐，那么工程教育只能是紙上談兵。無錫工程教育的場館建設(shè)和硬件設(shè)施毫不馬虎，各中小學各有側(cè)重、各顯神通，創(chuàng)設(shè)了眾多工程學習必需的環(huán)境和場所。無錫師范學校附屬小學打造了機器人工作室、杠桿試驗場、能量轉(zhuǎn)換園等科創(chuàng)基地；江南中學的工程教育實踐基地打造了未來建造中心、未來農(nóng)場、航天中心等；輔仁高中創(chuàng)建生物醫(yī)藥“工作坊”，搭建了分子生物學實驗室、植物組織培養(yǎng)實驗室等場所。

校內(nèi)資源有了保證，校外環(huán)境也在進一步完善。2023年，無錫工程教育中心實驗室正式落地無錫市少年宮，這個近70年來一直陪伴無錫少年兒童成長的校外教育場所成為工程教育的新助力。無錫市少年宮先后改造完成工程教育中心教室近800平方米，其中包括1個超300平方米的科學園、12間專項教室以及3條科技文化特色走廊，并添置多足機器人、仿生機器人等教學輔助設(shè)備。

走進無錫市少年宮的科技互動體驗區(qū)，仿佛置身于一個機械工程世界。這里擺滿了各類飛機、汽車、船的模型，它們不僅僅是模型，還是可以飛、可以跑的“真家伙”。而這些，全部是教師帶領(lǐng)學生親手制作的。這些模型中不僅有最新型號，也不乏許多20世紀70年代的“老古董”，從手切木頭到激光切割再到3D打印，模型制作工藝的進步映射出中國工業(yè)水平的提升。

無錫市少年宮集日常興趣培養(yǎng)、組織賽事活動、科技輔導(dǎo)員培養(yǎng)及服務(wù)基層學校四大職能于一體。“少年宮把校外的優(yōu)勢真正發(fā)揮出來了，可以有效補充學校的教學資源，承擔一些大型的科技賽事活動，校內(nèi)校外相互補充、相互配合，共同促進工程教育的發(fā)展。”無錫市少年宮主任李曉紅說。

提升教師“支撐力”，厚植工程教育素養(yǎng)

培養(yǎng)未來卓越工程師需要一支素養(yǎng)過硬的教師隊伍。為此，無錫創(chuàng)新路徑、多措并舉，著力提升工程教育師資這一“軟實力”。

“我們的培訓(xùn)會在高科技企業(yè)和實驗室里開展，可以充分接觸到產(chǎn)業(yè)發(fā)展的最前沿。”南長實驗中學教師黃秦祺說，“培訓(xùn)內(nèi)容由自己選擇，培訓(xùn)前會廣泛征集教師想要獲得的能力和想要破解的問題，大家都是帶著問題去、帶著方案回來，實實在在地將培訓(xùn)所學用到課堂中。”

2023年，無錫開始實施“十百千”工程教育師資培育行動，即聯(lián)合10所全國一流工科院校為100所中小學培養(yǎng)1000名左右工程教育師資，建立教師教學能力長效培養(yǎng)機制。不同于常規(guī)教師培訓(xùn)，無錫的“十百千”行動會組織中小學工程教育相關(guān)教師進行“實地研究”。教師要進入高科技企業(yè)見習、進入高校實驗室參與工程實驗、在工程坊經(jīng)歷一個完整的工程項目研究，成為“教師+工程師”雙面人才。

無錫充分借助專家的力量，組建了中小學卓越工程師培育專家?guī)欤夹g(shù)過硬的卓越工程師、高校專業(yè)課教師、企業(yè)技術(shù)精湛員工等參與工程教育。2023年，無錫市梁溪區(qū)聘請了數(shù)百名工程師擔任中小學工程教育導(dǎo)師，定期到校授課。此外，無錫還招錄了一大批畢業(yè)于綜合類高校工程專業(yè)的教師進入中小學課堂，學習工程力學、汽車制造、生物醫(yī)藥、機械工程、光學等專業(yè)的教師在校園里帶領(lǐng)學生一起搞項目、做實驗。

除了市級層面的種種努力，各學校在工程教育師資培育上也下足了功夫。

無錫一中的“求進”科創(chuàng)課程中心是學校教師增進本領(lǐng)的大本營。科創(chuàng)課程中心以每年一主題、每月一會議的形式聚焦學校科學與工程教育現(xiàn)狀，引領(lǐng)教師團隊針對科學與工程教育過程中出現(xiàn)的各種問題進行評價反思，提出解決方案并推廣實施。反思教育實踐的過程也是探尋教育內(nèi)在規(guī)律的過程，通過專題分享將個體經(jīng)驗轉(zhuǎn)變?yōu)榧w智慧，教師工程教育的水平得到大幅度提高，校園內(nèi)部形成了濃厚的教研氛圍。“教師們的積極性特別高，科創(chuàng)課程中心的工作與日常教學和管理相融合，以研促教，有效提升了教師的專業(yè)素養(yǎng)。”無錫一中黨委書記朱晴怡說。

匯聚多方“向心力”，賦能工程教育未來

開展工程教育是一項創(chuàng)新工作，一校之力難為，多方協(xié)同可成。如何凝聚多方合力促進工程教育的發(fā)展？無錫創(chuàng)新探索“高中+高校”“學校+高校工程教育聯(lián)盟”“校際工程教育聯(lián)盟”“家長工程師進校園”等協(xié)同育人新機制。

胡曉軍告訴記者，江陰高級中學、江陰市申港中學（初中）、江陰市申港實驗小學、江陰市臨港經(jīng)濟開發(fā)區(qū)新能源產(chǎn)業(yè)園、南京理工大學（江陰校區(qū)）新能源學院，這5家直線距離在3公里之內(nèi)的單位組建了圍繞新能源產(chǎn)業(yè)的江陰高中工程教育聯(lián)盟。此外，無錫市域內(nèi)的工程教育重點校自發(fā)組建了“人工智能工程教育聯(lián)盟”“物聯(lián)網(wǎng)教育聯(lián)盟”“航天航空工程教育研究聯(lián)盟”等校際協(xié)作聯(lián)盟。“這些校際聯(lián)盟之間可以開展合作研究，資源共享、實驗室也互相開放。”胡曉軍說。

江蘇省無錫市堰橋初級中學的航天航空實驗室

為建立起高中、高校卓越工程師貫通培養(yǎng)機制，無錫眾多高中學校開展了一系列有益嘗試。

錫山高中陸續(xù)與8所高校簽約共建“復(fù)旦大學物理醫(yī)學實驗室”“中國科技大學光電信息實驗室”等，并組建高中工程教育高端智庫。天一中學與同濟大學、康明斯公司等名校名企共建創(chuàng)新實驗室，探索協(xié)同開展工程教育的機制，學校建設(shè)了3個博導(dǎo)工作站、30個項目實踐共同體、42個課題研究共同體。南菁高級中學組織優(yōu)秀學生到上海交通大學、中國科學技術(shù)大學等高校開展科技研學體驗營活動，通過假期課程、共享實驗室實踐等途徑，促進學生工程素養(yǎng)和科創(chuàng)能力提升。

無錫市部分高中還聯(lián)合高校設(shè)立工程教育高中實驗班，強化工程教育與產(chǎn)業(yè)深度融合，如錫山高中與華中科技大學無錫研究院聯(lián)合設(shè)立了“華科·錫中工程班”。

此外，為盤活社會資源，創(chuàng)新工程教育活動的形式，無錫教育局牽頭在校外設(shè)立了30個工程教育實踐基地，充分發(fā)揮工程教育“社會大課堂”的作用。

“推進中小學工程教育是一項開拓性工作，我們將進一步提升無錫中小學工程教育的影響力和示范力，回應(yīng)時代的人才呼喚，服務(wù)地方的產(chǎn)業(yè)發(fā)展，源源不斷地培養(yǎng)具有科技報國情懷的未來工程師。”無錫市教育局局長宋新春表示。

文章來源|《人民教育》2025年第11期

文章作者|本刊記者 譚希