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以实践为本的普通高中工程教育模式研究

【摘要】工程教育的培养目标是培育具备工程实践能力和创新精神的高素质工程技术人才。本研究以无锡某高中课程基地建设为例，立足高中阶段，以实践为本，构建课程体系、拓宽教育场域、变革教学模式，为高中阶段工程教育的推进提供有益的实施经验。

【关键词】工程教育；课程体系实践；普通高中

工程教育的培养目标是培育具备工程实践能力和创新精神的高素质工程技术人才[1]。科技与社会的高速发展，对人才的实践能力提出了新的要求，因此，本研究以无锡某高中课程基地建设为例，立足高中阶段，以实践为本，聚焦工程教育课程体系的建构与实施，以期不断拓展工程教育路径，大力培养“未来科学家”“未来工程师”，为高质量发展提供人才和智力支撑。

以实践为本的工程教育课程体系构建

工程是有目的、有计划的实践活动，体现“做中学”“用中学”“创中学”。教师只有将工程教育的理念、目标与内容切实落实到普通高中的课程体系里，并且在日常的课堂教学实践中持续渗透、积极践行，才能够真正、有效地推进普通高中的工程教育，使其发挥出应有的作用，为学生的发展和社会对人才的需求奠定坚实的基础。因此，本研究以课程建设为重点开展工程教育，开发并建设了三层次、七模块，共29门工程教育课程群。从课程体系来看，它分为基础型课程、拓展型课程、研究型课程，兼顾国家及校本课程的深度关联。基础型课程面向全体，注重操作学习与实验学习，将工程思维融入各学科课堂教学；拓展型课程是面向学有专长的学生，旨在延伸学科课程的广度及深度；研究性课程面向拔尖创新人才校本课程，致力于高水平培养学生工程素养。从课程内容看，它有指向真实情境、具有时代感、体现跨学科、关注问题解决能力等特征。

1.在国家必修课程中渗透工程教育内容

工程教育是以技术科学为主要学科基础的，而国家课程是所有中学都会开展的教学课程，中小学工程教育在国家课程方面的探索必然更加具有普遍意义的研究和实践价值，因此在国家必修课程中加强对于工程内容的渗透，是本研究一个非常重要的实践领域。

一方面，我们深度整合通用技术、信息技术课程内容，嵌入数学相关知识，以设计驱动工程整合，构建“技术与设计”“数据与计算”两大技术课程模块。

另一方面，我们在物理、化学、生物、地理等理科日常教学中渗透工程内容，构建“科学与实验”基础模块，挖掘高中国家教材中科学整合工程教学的相关内容，以探究性实验、验证性实验等方式开展科学探究。如此，通过科学实验与技术实践，科学教育、技术教育等工程教育的通道切实发挥作用，为后续项目课程奠定工程教育必备的知识和技能基础。

2.在特色拓展课程中加强工程设计衔接

面向特长学生，我们开设“工程设计”系列特色拓展课程，挖掘简单真实的工程问题，让学生经历工程设计过程，初步学会解决工程问题的范式，通过实践获取学习成果，注重实践环境的真实性，以确保学习成果的持久性。“工程设计”衔接课程包括“太空电梯工程设计”“I创无限”“智慧家居设计”“三维创意设计”等项目，引导学生应用基础科学与技术、数学、工程科学，集成现有资源，经历发散、转换、收敛的设计过程，最优化地达到工程目标，初步掌握解决工程问题的一般模式，培养学生的工程素养。

3.在创新研究课程中注重跨学科融合

真实工程问题不是单一学科问题，应在解决问题过程中，让学生体会学科间的关联，促成学科间的拓展和运用。本研究基于基础学科的结合点提出创新研究课题项目，构建“智能制造”“绿色能源”“生命科学”三大模块，内含15个项目课程，引导学生在真实工程实践过程中培养工程素养，加强对工程伦理问题的探讨，始终将公众的安全、健康和福祉放在首位。如“基于环境科学与工程的‘双碳’研究”这个项目综合应用通用技术、信息技术、生物、化学等学科知识，结合国家“双碳”的发展思路和举措，从碳调查、碳检测、碳应用等几个方面，激发学生对“双碳”的认知，对工程思维的理解；引导学生完成二氧化碳检测设备的搭建，并应用于校园绿地碳汇能力的探究任务；在此基础上，进一步引导学生开展自主“双碳”课题的研究和工程问题的解决。

以实践为本的工程教育场域拓展

学校基于工程整合教育体系，创设学习环境，配备学习平台与系统资源，为学生能像工程师一样实践，解决真实工程问题提供环境资源保障，把环境资源转化为工程教育的课程资源。

1.创建校内资源

学校建有数学建模与云计算中心，五个理、化、生DIS数字化实验室，四个技术与设计中心，五个数据与计算中心等，以支撑国家必修课程中工程内容的渗透。创建AI+智造中心、创想工程中心、生命智汇中心、绿色双碳中心四大学习中心，分别支撑学生的智能制造、工程设计、生命科学与绿色能源四大模块的项目化课程学习和科创、科研探究活动。

2.整合社会资源

我们寻求高校、企业、科研院所的专业技术、人才优势、资源场所等方面的支持，借助解决真实工程问题