第04版:基础教育
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2025年12月16日 星期

像工程师那样去创造
杭州市余杭区绿城育华亲亲学校开展工程教育创新实践

□本报实习记者 傅浩东

走进杭州市余杭区绿城育华亲亲学校,学生的设计在校园的各个角落“生根开花”——为解决接送车辆拥堵而设计的家长等候室、由废弃荒地改造的迷你高尔夫球场、为体育馆引入自然光的三棱锥采光井……这些不是模型或展品,而是已融入校园日常的真实存在。在这里,学生不仅是真实问题的发现者,更是从调研、设计到建造全程参与的小小工程师。

钱学森提出的“为什么我们的学校总是培养不出杰出的科技创新人才”的疑问,引发了校长陆颖的思考,并由此开启了长达16年的系统探索工程教育实践之路。如今,学校已构建起涵盖课程建设、教师培养、学习实践与评价改革的工程教育体系,致力于让学生通过真实项目学会学习、学会创造、学会成长。

学会学习:

“做中学”点燃学习内驱力

“项目化学习就像升级打怪。”回忆起在学校的经历,毕业生吴悦涵这样形容。曾经的她,理科是明显的短板,甚至一度认为自己的逻辑思维很弱。

吴悦涵将转变归功于学校的一次项目化学习。在备战中国STEM教育大会师生挑战赛时,她和团队伙伴接到了“火星资源运输与储存”这一挑战任务。面对完全陌生的火星环境,团队必须自主研究大气构成、分析甲烷燃料特性、设计复杂的运输系统。“每一个环节都在逼着你去弄懂为什么。”吴悦涵说,通过这次的项目化学习,她爱上了看似枯燥的理科知识,曾经难懂的理科逻辑也变得清晰起来。后来即使面对更复杂的理科概念,她也能“秒懂秒应用”。

在绿城育华亲亲学校,这样的故事并非个例。当八年级学生在课堂上学习“物质的分离”这一内容时,教师会引导学生思考如何将这一知识应用在便携式净水器的设计上;九年级学生则在为电动车设计智能充电方案的过程中,学习电与磁的原理……为了更好地将这种“做中学”的方式深入每个学生的心中,学校通过“单学科渗透、超学科融合、自适应实践”的课程架构,将项目化学习深度融入课堂教学,引导学生在项目化学习的过程中,激发自身的创新意识与学习内驱力。

学会创造:

从“解决真实问题”出发

今年6月,学校的报告厅内热闹非凡。“The Flash”小组骄傲地展示了自己设计的“智慧校园运输系统”;“头脑风暴”小组也在积极宣传着自己的发明,“我的机器人可以识别垃圾食品,让同学们了解食品的营养价值和垃圾食品的危害”……几十个学生团队齐聚一堂,呈现着各自围绕真实问题所设计的产品。原来,为激发学生的创造力与工程实践能力,学校每年都会举办产品发布会,鼓励学生围绕真实问题提出解决方案。

在这场发布会上,一个关于光的设计方案吸引了众人的目光。学生程思杰和队友没有简单地做一个模型,而是将体育馆的采光问题变成了他们的研究课题。“我们发现,体育馆白天开灯是常态。”程思杰回忆设计的出发点,“这不仅导致能源浪费,光照情况也并不理想。”于是,一场历时两个学期的“追光之旅”就此开始。他们从使用者的感受出发,将方案的目标定在“为体育馆引入均匀、柔和、可持续的自然光”。刚好那时,程思杰在学习《光》这一单元,受三棱镜现象的启发,他想到了制作三棱锥采光井,用折射的方式将大量的自然光引入体育馆。他们还利用软件和实体模型,反复模拟太阳一年四季的轨迹,只为找到最佳的采光井倾斜角度,并通过三棱镜的特殊结构,优化光的折射与漫反射,让投入室内的光线既明亮又柔和。

这件兼顾科学性与人文性的作品,获得了全球发明大会中国区全国总决赛二等奖。比奖项更让程思杰和队友自豪的是,他们的方案连同实体模型,被提交给了学校总务处,进行可行性论证。

像这样从解决实际问题出发的案例比比皆是。为更好地引导学生借由项目化的方式提升工程素养,学校创设了工程项目素养库,每年推出一个实践主题,如“水污染调查与建议”“竞赛场馆设计与运行”等,由学生自主组队,进行项目化探讨并提出方案,教师从中指导,帮助学生将方案落地。

学会成长:

指向工程素养的评价改革

在绿城育华亲亲学校,工程教育的闭环由一套深度融入学习过程的评价体系来实现。评价不再是一张期末的成绩单,而是化身为无处不在的即时反馈与精准支持。

六年级学生李鑫林在小组合作时发现,大家不再出现情绪化的指责,而是借助AI评价系统中的“沟通合作”维度进行冷静分析:“我在‘积极倾听’这项指标上得分较低,这让我回想到讨论初期,我的确在和同学反复争论,没有仔细听对方在说什么。”AI系统生成的学习行为报告也以学生能力变化雷达图的形式呈现,让团队协作能力的改进变得可见、可优化。评价,就这样成为学习旅程中实时调解矛盾、促进深层协作的“导航仪”。

为了让工程教育的评价更精准,学校建立起一套清晰、好用且受到师生共同认可的评价体系。这套评价体系主要围绕3个维度展开。首先是“让目标清晰可见”。学校研制了工程素养标准,把“创造力”这一目标分解为“批判思考”“创新设计”“造物实践”等8项具体、可观测的行为表现,让学生知道该往哪里努力。其次是“让方法实用可循”。例如在“千岛湖的DIY船制造”项目复盘时,教师引导学生换位思考,从不同视角审视方案。最后是“共同制定规则”。例如在“设计儿童玩具收纳箱”项目中,教师董大际带领学生一起商定出收纳箱的安全性、空间利用率等评价标准,让学生从一开始就明白什么是好的设计,并在操作过程中不断对照这些自己认可的标准,反思目标是否达成。

这套以成长为核心的评价体系,深刻重塑了校园的学习文化。一次模型制作的失败或团队里的摩擦,迎来的不再是简单的对错评判,而是指向下一步优化的具体行动指南。教师陈燕燕观察到一个明显的变化:“虽然最初合作时容易发生争吵,但是在完成项目的过程中,学生逐渐学会了如何基于事实和标准,给予同伴友善且有效的建议。”由此,评价不再是区分高低,而是转向了促进成长,帮助每个学生在持续的评价与反思中越走越远。

从学习到创造再到评价,学校将工程教育培养创新人才的实践真正落到了实处。正如陆颖所说:“创新在于思维,在于心中的萌芽。培养创新人才的过程,就是一个项目化学习的过程——呵护学生天马行空的想象力,让它发展为能够应对未来挑战的终身创造力。”


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