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工程素养：关键要素与培养策略

北京市东城区教育科学研究院研修员，《中国信息技术教育》杂志特约撰稿人/专栏作者。

为什么：工程素养在今天为何重要？

谭姣连：首先，当今社会，工程技术已经渗透到我们生活的方方面面，直接影响人们的职业水平、生活品质和社会文化。因此，人们需要更多地理解技术对生活、社会和环境的影响，以及如何使用和开发技术产品、系统和过程来扩展能力，也就是说，技术与工程素养早已成为人们生存与发展的基本技能。

谭姣连：这确实是当前的现状，在世界各国这都是普遍存在的，有学者把这种现象称为中小学工程教育的“沉默”或“隐身”状态。我想，造成这一状况的原因是多方面的。

此外，现阶段我们中小学科学、信息科技、通用技术等学科的教师大多是师范院校毕业的，本身没有工程专业背景，职前职后均缺乏必要的工程理论与实践教育，自身在工程思维和素养方面不足。

以上种种原因，造成了当前中小学工程素养教育较为薄弱的现状。

有什么：工程素养中有哪些关键要素？

魏宁：正如您上面所说，当人们对工程的认识和理解还存在误区的时候，中小学生的工程素养是不可能得到很好的培养的。要想有效地培养中小学生的工程素养，我们是否应该首先搞清楚工程素养中有哪些关键要素？它包含了哪些基本的能力、思维、品质？您在这方面做了不少有益的探索，能否谈谈您的理解？

谭姣连：确实如此，要想培养中小学生的工程素养，就需要系统规划相应的目标和内容体系，探索有效的培养途径和策略。首先要做的，就是明晰工程素养中包含哪些关键要素，这样我们才能知道该培养什么、怎么培养以及如何评价。

我把这些关键要素总称为“工程核心素养”，这是因为基础教育是一种面向全体学生的普及教育，并不是直接去培养工程领域的专业人才的，因而更关注的是学生应具备的、能够适应终身发展和社会发展需要的必备品格和关键能力。工程核心素养指的就是中小学生在经历工程问题解决相关的学习与实践活动中，逐步积淀形成的能基本体现工程思维特征的关键能力和必备品质。

在文献调研和专家访谈、咨询的基础上，我对工程核心素养的要素进行了梳理，认为中小学工程核心素养应围绕解决问题和责任担当这两个核心关键展开，涵盖以下几个方面：

第一是工程基础认知。这是关于工程的最初级的认知，包括工程及行业认知，工程核心概念与方法，工程、社会与可持续发展要素等。要让学生逐步理解工程是什么，工程与科学、技术之间的关系，系统、资源、约束、优化、权衡、建模、过程、控制等核心概念，熟悉工程设计的基本过程和方法，认识到工程与社会、环境的相互影响，工程师的社会责任和伦理规范等。

第二是工程问题解决。指通过尝试解决具体问题，从而获得初步的问题解决能力，包括问题识别与评估、科学/技术探究与应用、权衡设计与实施、数据/信息获取与分析要素等。与一般的问题解决不同，工程问题解决更强调在一定的约束条件下，解决具有情境性、复杂性、综合性的问题。

第四是个人发展与团队工作。工程的显著特点是社会性、综合性和跨学科性，既需要个人发展，也需要团队工作，沟通交流、团队合作、自主与终身学习是其基本要素。

第五是工程精神与责任伦理。这是工程师特有的精神品质与社会责任，包括了乐观坚韧、责任与道德规范等。

综合来看，中小学生工程核心素养的目标定位不宜过高。我认为，培养中小学生的工程素养，一定要符合学生的发展规律。首要任务是培养学生的工程兴趣和工程精神品质的传承，在此基础上，循序渐进地开展工程问题解决能力和工程思维等的培养。

魏宁：我注意到，在您描述的工程核心素养中，特别包括了工程精神与责任伦理。当今科技的快速发展，带来了众多的伦理问题，人们对与科技有关的伦理问题格外关注，像“信息社会责任”也是信息科技课程的核心素养之一，对于工程精神与责任伦理，您是怎么考虑的？它又该如何培养呢？

谭姣连：是的，任何一项工程活动都和现实世界紧密相连。一个优秀的工程师，虽然他的能力很强，但如果精神品质方面出了问题，没有社会责任感，那将是致命的，所以，培养学生的工程精神与责任伦理尤为重要，我们将它列为了工程核心素养之一。

具体说，它又分为两个方面。一方面是乐观坚韧，因为工程师首先要热爱，才愿意投入精力，同时在工作中经常需要面对各种实际问题，这和面对学科学习还是有区别的，那在解决问题的过程中如何面对困难和挫折，这时就需要具有乐观坚韧的品质。

其实，乐观坚韧的品质是每个学生都应具备的一种素养，但在日常学习中，我们很少专门培养学生这方面的素养，主要原因就是缺乏落实的载体，而工程学习与实践活动就是一个很好的培养孩子乐观坚韧品质的载体。

例如，在我们的工程实践活动中，有很多学生一遇到困难，就马上想着换一条路径试试，不愿意努力尝试去解决具体的问题，有的学生甚至不愿意再往下做了。对教师来说，这就是一个培养学生乐观坚韧品质的契机。当学生遇到问题或感到困难的时候，教师要鼓励