□浙江省教育厅教研室 管光海
2010年和2021年，联合国教科文组织发布了两份关于工程的重要报告，强调了提升公众对工程的意识、政策了解以及整体认知的必要性，这被视为推进工程领域发展的关键策略。尽管工程的重要性不断被全球所认可，STEM教育已成为国际教育的热点议题，但在基础教育的STEM体系中，代表工程的“E”往往受到忽视，被认为是沉默的“E”。浙江省近年来工程教育进展明显，其中注重工程思维培养无疑是发展中的一个亮点。
为什么强调工程思维
对工程思维的关注，意味着学校工程教育实践已经从关注实践流程发展到关注实践内涵，以及工程教育背后的教育价值。工程思维是一种筹划性思维。认知与筹划是两类思维活动，前者是为了弄清对象的本来面目，回答“本来怎样”的问题，后者是为了对主题活动作预先设计，回答“应该怎样”的问题。筹划性思维的高级形式是工程思维。对于基础教育阶段的工程教育来说，目的不是培养工程师，而是培养学生像工程师一样思考问题、解决问题。这意味着学生的实践，不仅仅经历工程实践的流程，而且要经历与工程实践密切联系的思维活动和思维方式。
关注工程思维，我们更关注其背后的开放性解决问题的特征。工程思维的基本任务和基本内容就是要提出工程问题和解决工程问题。工程问题来源于主体的现实生活的现实需求和社会需求，工程问题的求解是造物导向的，具有明确的目的性、当时当地性。我们需要关注工程问题解决过程中的开放性。这种开放性包括：问题本身需要发现和明确；在约束条件下解决，依赖于情境，具有不确定性；允许多种方案来解决问题，允许失败等。开放性解决问题对于培养学生的创新能力是至关重要的。
如何在工程实践中培养工程思维
对于工程思维的培养，在学校的工程实践中已有不少体现，其主要表现为以下三个方面。
让学生经历工程设计。工程设计是工程思维的重要内容和表现形式之一，是把计划、规划、设想等通过图形、表格、文字、符号等直观形式表现出来的活动过程。例如，杭州外国语学校在设计火星上的风力发电机项目时设置了4项任务，包括逆向设计，理解地球上的风力发电机结构设计与人、物、环境等因素的关系；研究火星环境，基于火星环境，设计解决方案；自主评价，主动优化、试验组内交流评估；评价和优化。这背后蕴含着分析问题、设计方案、评估与迭代、沟通交流等工程设计环节。
在实践中凸显工程思维要素。工程思维从要素来说包括系统分析与运用、模型认知与建构、风险评估与决策。例如，湖州市湖师附小教育集团基于学校农场遇到的问题“到了节假日（假期），农场里的作物因无人照管或遇到极端天气，影响生长甚至导致枯萎，经常需要学生重新种植”，提出“如何充分利用已有空间，设计一个生态性强，又能时刻保障植物茁壮生长的智能农场系统”这一驱动性问题，并围绕驱动性问题开展“智能农场系统设计”项目。项目实施过程运用了系统分析的方法，如在设计优化环节，有小组设计全透光屋顶，但是天气炎热时，温度会非常高。为了解决光照过强的问题，完善后的设计不仅增加了自动遮阳，还增设了通风系统。自动控制系统搭建环节也是模型建构与迭代的过程。实施中充分体现了比较权衡，例如各小组根据任务一一梳理农场存在的困难，再整合组内成员的创意想法，经过反复比较、权衡，才形成统一方案，方案展示后小组成员对收到的意见进行分析、评价、比较、权衡确定采纳的意见和修改方向。
通过评价进行引导。通过评价，明示学习目标、聚焦行为表现、引导学习过程。例如桐乡市凤鸣高级中学从工程思维的内涵分级出发，设计了5个水平的工程思维表现，并以此为评价工具引导学生学习。如在设计“‘悬空式’多车位立体停车库”项目中，学生考虑立体停车库的主要功能、组成、设计制作所涉及的知识等，能就某一具体技术领域中明确的技术问题，运用系统分析的方法；学生在构思外部整体结构及功能模块时，建构了虚拟模型进行测试，能初步运用简单的模拟试验对某一技术方案作出性能和风险评估。
后续如何进一步开展工程启蒙教育
后续浙江省将着力于在四个方面进行突破。
建构实践样态。旨在形成具有标杆意义的工程启蒙教育实践模式。实践样态包括通过赋予学科教学、激发学科学习的方法，设立多样化的学校课程群，优化教学组织和管理以落实持续的实践活动，以及构建创新的学习空间等。这些样态不仅要清晰明确，可实际操作，而且还能广泛推广。
深化内容理解。聚焦技术和工程学科内涵，如先进制造、交通运输和医疗保健，并探索人工智能在这些区域的影响及其在工程教育中的应用。例如，当学生在构建小车时，他们实际上是在探索整个交通系统；在搭建塔楼时，实际上是在了解建筑领域；使用人工智能工具时，他们就是在体验人工智能的领域。这不仅激发学生对技术和工程领域的热情，也增进其对未来职业生涯的认识。
培养工程思维。进一步增强工程思维的培育，这不仅是将学习焦点转向工程本质的理解和分析，也包括对模型构建的学习、权衡决策的训练和风险评估的策略培养。学生将通过挑战实际问题，学习应用理论知识，培养发现问题和解决问题的综合能力。
革新实践方法。在实践方法的革新上，着力于研究和实践面向开放性问题的解决策略。我们的目标不仅是解决问题本身，更在于通过构建真实学习情境，培养学生面对失败时的应对策略，并通过不断迭代来提升问题解决能力。这会涉及以设计思维和动手操作为核心的教学法，鼓励学生通过工程项目来加深理解并应用所学知识。学生工程思维培养的关键在于教师指导策略的更新，即教师采用更为多元和互动的教学策略，这样学生在学习过程中能够获得更多的引导和支持。
