【摘要】工程教育的培養(yǎng)目標(biāo)是培育具備工程實踐能力和創(chuàng)新精神的高素質(zhì)工程技術(shù)人才。本研究以無錫某高中課程基地建設(shè)為例，立足高中階段，以實踐為本，構(gòu)建課程體系、拓寬教育場域、變革教學(xué)模式，為高中階段工程教育的推進提供有益的實施經(jīng)驗?！娟P(guān)鍵詞】工程教育；課程體系實踐；普通高中工程教育的培養(yǎng)目標(biāo)是培育具備工程實踐能力和創(chuàng)新精神的高素質(zhì)工程技術(shù)人才[1]?？萍寂c社會的高速發(fā)展，對人才的實踐能力提出了新的要求，因此，本研究以無錫某高中課程基地建設(shè)為例，立足高中階段，以實踐為本，聚焦工程教育課程體系的建構(gòu)與實施，以期不斷拓展工程教育路徑，大力培養(yǎng)“未來科學(xué)家”“未來工程師”，為高質(zhì)量發(fā)展提供人才和智力支撐。以實踐為本的工程教育課程體系構(gòu)建工程是有目的、有計劃的實踐活動，體現(xiàn)“做中學(xué)”“用中學(xué)”“創(chuàng)中學(xué)”。教師只有將工程教育的理念、目標(biāo)與內(nèi)容切實落實到普通高中的課程體系里，并且在日常的課堂教學(xué)實踐中持續(xù)滲透、積極踐行，才能夠真正、有效地推進普通高中的工程教育，使其發(fā)揮出應(yīng)有的作用，為學(xué)生的發(fā)展和社會對人才的需求奠定堅實的基礎(chǔ)。因此，本研究以課程建設(shè)為重點開展工程教育，開發(fā)并建設(shè)了三層次、七模塊，共29門工程教育課程群。從課程體系來看，它分為基礎(chǔ)型課程、拓展型課程、研究型課程，兼顧國家及校本課程的深度關(guān)聯(lián)?；A(chǔ)型課程面向全體，注重操作學(xué)習(xí)與實驗學(xué)習(xí)，將工程思維融入各學(xué)科課堂教學(xué)；拓展型課程是面向?qū)W有專長的學(xué)生，旨在延伸學(xué)科課程的廣度及深度；研究性課程面向拔尖創(chuàng)新人才校本課程，致力于高水平培養(yǎng)學(xué)生工程素養(yǎng)。從課程內(nèi)容看，它有指向真實情境、具有時代感、體現(xiàn)跨學(xué)科、關(guān)注問題解決能力等特征。1.在國家必修課程中滲透工程教育內(nèi)容工程教育是以技術(shù)科學(xué)為主要學(xué)科基礎(chǔ)的，而國家課程是所有中學(xué)都會開展的教學(xué)課程，中小學(xué)工程教育在國家課程方面的探索必然更加具有普遍意義的研究和實踐價值，因此在國家必修課程中加強對于工程內(nèi)容的滲透，是本研究一個非常重要的實踐領(lǐng)域。一方面，我們深度整合通用技術(shù)、信息技術(shù)課程內(nèi)容，嵌入數(shù)學(xué)相關(guān)知識，以設(shè)計驅(qū)動工程整合，構(gòu)建“技術(shù)與設(shè)計”“數(shù)據(jù)與計算”兩大技術(shù)課程模塊。另一方面，我們在物理、化學(xué)、生物、地理等理科日常教學(xué)中滲透工程內(nèi)容，構(gòu)建“科學(xué)與實驗”基礎(chǔ)模塊，挖掘高中國家教材中科學(xué)整合工程教學(xué)的相關(guān)內(nèi)容，以探究性實驗、驗證性實驗等方式開展科學(xué)探究。如此，通過科學(xué)實驗與技術(shù)實踐，科學(xué)教育、技術(shù)教育等工程教育的通道切實發(fā)揮作用，為后續(xù)項目課程奠定工程教育必備的知識和技能基礎(chǔ)。2.在特色拓展課程中加強工程設(shè)計銜接面向特長學(xué)生，我們開設(shè)“工程設(shè)計”系列特色拓展課程，挖掘簡單真實的工程問題，讓學(xué)生經(jīng)歷工程設(shè)計過程，初步學(xué)會解決工程問題的范式，通過實踐獲取學(xué)習(xí)成果，注重實踐環(huán)境的真實性，以確保學(xué)習(xí)成果的持久性?！肮こ淘O(shè)計”銜接課程包括“太空電梯工程設(shè)計”“I創(chuàng)無限”“智慧家居設(shè)計”“三維創(chuàng)意設(shè)計”等項目，引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用基礎(chǔ)科學(xué)與技術(shù)、數(shù)學(xué)、工程科學(xué)，集成現(xiàn)有資源，經(jīng)歷發(fā)散、轉(zhuǎn)換、收斂的設(shè)計過程，最優(yōu)化地達到工程目標(biāo)，初步掌握解決工程問題的一般模式，培養(yǎng)學(xué)生的工程素養(yǎng)。3.在創(chuàng)新研究課程中注重跨學(xué)科融合真實工程問題不是單一學(xué)科問題，應(yīng)在解決問題過程中，讓學(xué)生體會學(xué)科間的關(guān)聯(lián)，促成學(xué)科間的拓展和運用。本研究基于基礎(chǔ)學(xué)科的結(jié)合點提出創(chuàng)新研究課題項目，構(gòu)建“智能制造”“綠色能源”“生命科學(xué)”三大模塊，內(nèi)含15個項目課程，引導(dǎo)學(xué)生在真實工程實踐過程中培養(yǎng)工程素養(yǎng)，加強對工程倫理問題的探討，始終將公眾的安全、健康和福祉放在首位。如“基于環(huán)境科學(xué)與工程的‘雙碳’研究”這個項目綜合應(yīng)用通用技術(shù)、信息技術(shù)、生物、化學(xué)等學(xué)科知識，結(jié)合國家“雙碳”的發(fā)展思路和舉措，從碳調(diào)查、碳檢測、碳應(yīng)用等幾個方面，激發(fā)學(xué)生對“雙碳”的認知，對工程思維的理解；引導(dǎo)學(xué)生完成二氧化碳檢測設(shè)備的搭建，并應(yīng)用于校園綠地碳匯能力的探究任務(wù)；在此基礎(chǔ)上，進一步引導(dǎo)學(xué)生開展自主“雙碳”課題的研究和工程問題的解決。以實踐為本的工程教育場域拓展學(xué)?；诠こ陶辖逃w系，創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)環(huán)境，配備學(xué)習(xí)平臺與系統(tǒng)資源，為學(xué)生能像工程師一樣實踐，解決真實工程問題提供環(huán)境資源保障，把環(huán)境資源轉(zhuǎn)化為工程教育的課程資源。1.創(chuàng)建校內(nèi)資源學(xué)校建有數(shù)學(xué)建模與云計算中心，五個理、化、生DIS數(shù)字化實驗室，四個技術(shù)與設(shè)計中心，五個數(shù)據(jù)與計算中心等，以支撐國家必修課程中工程內(nèi)容的滲透。創(chuàng)建AI+智造中心、創(chuàng)想工程中心、生命智匯中心、綠色雙碳中心四大學(xué)習(xí)中心，分別支撐學(xué)生的智能制造、工程設(shè)計、生命科學(xué)與綠色能源四大模塊的項目化課程學(xué)習(xí)和科創(chuàng)、科研探究活動。2.整合社會資源我們尋求高校、企業(yè)、科研院所的專業(yè)技術(shù)、人才優(yōu)勢、資源場所等方面的支持，借助解決真實工程問題的社會實踐基地，開好工程教育課程。學(xué)校與上海交通大學(xué)、南京大學(xué)、東南大學(xué)等六所高校，中國航空工業(yè)集團公司雷華電子技術(shù)研究所、南京大學(xué)錫山應(yīng)用生物技術(shù)研究所等七家本地研究所，以及無錫精準(zhǔn)醫(yī)療產(chǎn)業(yè)園、中瑞低碳生態(tài)城、江蘇極熵物聯(lián)科技有限公司等五家高新企業(yè)成立校外實踐基地，通過學(xué)科體驗營、科創(chuàng)夏令營、人才成長營、深度參與項目研究等活動，為學(xué)生提供更真實的實踐場域。如六O七所在學(xué)校開設(shè)了“航空機載雷達概論”校本選修課；學(xué)生深度參觀無錫市南京大學(xué)錫山應(yīng)用生物技術(shù)研究所，了解生物合成等前沿研究領(lǐng)域，并開始了“生物合成——餐廚廢料變身記”項目的探索；借助江南大學(xué)的實驗室，高二一位學(xué)生完成了“氨基酸鈍化鈣鈦礦太陽能電池界面的性能研究”；中瑞低碳生態(tài)城的零碳館給學(xué)生帶來雙碳研究的直觀體驗，促進了“基于環(huán)境科學(xué)與工程的‘雙碳’研究”工程項目的實施。以實踐為本的工程教育教學(xué)模式變革本項目引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷與工程師一樣的實踐過程，綜合運用多學(xué)科知識和技能，解決真實工程問題，最終形成某一實際工程產(chǎn)品或解決方案，以此來培養(yǎng)學(xué)生的工程素養(yǎng)，助力他們成長為創(chuàng)新研究型人才（圖1）。因此，基于工程教育的獨特屬性，我們采用項目式教學(xué)，注重實驗探究和啟發(fā)式學(xué)習(xí)，在實際問題的設(shè)計學(xué)習(xí)、操作學(xué)習(xí)、實驗學(xué)習(xí)過程中，發(fā)展學(xué)生的創(chuàng)新能力、工程素養(yǎng)和實踐能力，深化跨學(xué)科育人育才研究，支撐學(xué)校工程教育高質(zhì)量發(fā)展。1.挖掘素材高中階段工程教育項目課程的開發(fā)是一個系統(tǒng)性工作，其準(zhǔn)備階段至關(guān)重要。我們緊密圍繞真實世界的問題，從學(xué)生需求、社會需求、教育資源現(xiàn)狀等出發(fā)，深入挖掘并利用實際的工程素材，為工程項目開發(fā)指明方向。學(xué)生需求——了解高中生的興趣、認知水平和未來職業(yè)規(guī)劃，密切聯(lián)系學(xué)生實際生活，確保課程能夠激發(fā)他們的項目實踐內(nèi)驅(qū)力，并為他們的未來發(fā)展奠定基礎(chǔ)。社會需求——為滿足無錫構(gòu)建“465”現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)集群的需要，分析對工程人才的需求，包括行業(yè)趨勢、技術(shù)革新和崗位變化等，確保課程能夠與社會需求保持同步。教育資源——評估學(xué)校現(xiàn)有的教學(xué)資源，如師資力量、軟硬件資源等，確保課程開發(fā)能夠充分利用現(xiàn)有資源，并適當(dāng)引入外部資源?；谝陨戏治觯覀儗訜o錫市構(gòu)建的未來產(chǎn)業(yè)“5+X”特色發(fā)展體系。圍繞學(xué)校發(fā)展特色，本研究開發(fā)了多個工程實踐項目，如化學(xué)能源小車項目、電子寵物項目、生物合成項目等，引導(dǎo)學(xué)生將課堂所學(xué)的科學(xué)知識、原理運用于解決真實的工程問題，實現(xiàn)學(xué)科后端應(yīng)用，培養(yǎng)工程思維。2.教學(xué)分析基于真實工程問題，我們梳理相關(guān)知識，圍繞需求任務(wù)重組各學(xué)科教材內(nèi)容，嵌入素材資料，為大項目的開發(fā)奠定內(nèi)容基礎(chǔ)。工程實踐類的項目對于科學(xué)和技術(shù)都有知識、技能的儲備要求，而鑒于目前小學(xué)、初中階段技術(shù)類課程實施參差不齊的現(xiàn)狀，我們需對學(xué)校高一新生進行隨機抽樣訪談與調(diào)研，了解學(xué)生所具備的相關(guān)知識及技能，明晰項目難度。3.項目設(shè)計在上述分析基礎(chǔ)上，我們確定項目主題，并進行可行性研究，明確教學(xué)目標(biāo)、實施形式，創(chuàng)設(shè)項目情境，編制學(xué)生項目學(xué)習(xí)手冊，并制定工程項目方案。工程項目方案是項目設(shè)計、項目實施、項目反思評價與迭代優(yōu)化的依據(jù)。4.項目實施預(yù)設(shè)項目成果，以結(jié)果為導(dǎo)向，反向設(shè)計項目內(nèi)容，并按照“共情需求—明確問題—科學(xué)探究—工程設(shè)計—工程實踐—測試評估—遷移應(yīng)用”的邏輯展開項目設(shè)計，項目實施的全過程強調(diào)學(xué)生的實踐性，基于科學(xué)探究的結(jié)論，開展工程設(shè)計與實踐，確保工程項目的科學(xué)嚴謹，并在整個過程中細化落實培養(yǎng)學(xué)生的工程素養(yǎng)。5.項目反思迭代項目開發(fā)環(huán)環(huán)相扣，整個過程都要注意反思與總結(jié)，分析項目設(shè)計和實施過程中的不足之處，并制定項目修改方案，不斷積累成功經(jīng)驗，思考項