陈婷 夏晶 陈凯

摘  要  推进中小学工程教育已经成为全球工程教育发展的共同趋势，要把学生学习到的知识与机械运转过程结合，转变成一个探究世界相互联系的过程。本文旨在介绍国外以“技术和工程”为主题的TryEngineering项目，鼓励国内科学教师了解工程和技术的本质和内容，发展在STEM教育方面的能力，并强化从事与STEM相关职业的动机，帮助学生全面认识工程师形象，加深学生对于工程概念的理解，让学生获得工程的基础知识和创造的成就感。

关键词  工程教育   STEM教育   TryEngineering项目

中图分类号：G424                文献标识码：A                 DOI：10.16400/j.cnki.kjdkx.2021.02.031

Engineering Education in the International Perspective

——Tryengineering project review

CHEN Ting[1]， XIA Jing[2]， CHEN Kai[3]

（[1]College of Chemistry， Chemical Engineering and Material Sciences of Soochow University， Suzhou，

Jiangsu 215123;

[2]College of Chemistry and Chemical Engineering， Guangzhou University， Guangzhou， Guangdong 510006;

[3]School of Environmental Science， Nanjing Xiaozhuang University， Nanjing， Jiangsu 211171）

Abstract： Promoting engineering education in primary and secondary schools has become a common trend in the development of global engineering education. It is necessary to combine the knowledge learned by students with the process of mechanical operation， and transform it into a process of exploring the world's interrelations. The purpose of this paper is to introduce the Tryengineering project with the theme of "technology and Engineering" in foreign countries， encourage domestic science teachers to understand the nature and content of engineering and technology， develop their ability in stem education， strengthen their motivation to engage in stem related professions， help students fully understand the image of Engineers， deepen their understanding of engineering concepts， and enable students to acquire basic knowledge of engineering The sense of accomplishment of knowledge and creation.

Keywords： engineering education; STEM education; Tryengineering project

工程即一定限制条件下的设计，是科学和数学的综合应用。工程能使自然界的物质和能源的特性通过各种结构、机器、产品、系统和过程，以最短的时间和最少的人力、物力做出高效、可靠且对人类有用的东西。《义务教育小学科学课程标准》增加的“技术与工程领域”的相关内容，成为我国科学教育紧跟国际STEM教育趋势的重要标志。工程学素养对每一个学生都很重要，但STEM教育并不是简单地将科学与工程组合起来，而是要把學生学习到的知识与机械运转过程结合，转变成一个探究世界相互联系的过程。本文旨在介绍国外以“技术和工程”为主题的TryEngineering项目（尝试做工程，下文简称“该项目”），鼓励国内科学教师了解工程和技术的本质和内容，将国外优秀资源应用到自己的STEM教学——只有在教学中将科学探究方法与工程设计思维结合起来，才能引导学生更好地理解与改造世界。

TryEngineering背景

该项目是由IEEE（电气和电子工程协会）、IBM公司、Tryscience网站三家联合推出的。该项目主要致力于大学预科教育以及基础教育阶段的STEM启蒙，针对学生（4～18岁）、家长、教师和学校开发，旨在帮助教育工作者培养下一代工程技术创新者。项目为中小学提供大量可以直接借鉴的工程或与技术整合的教学资源、课程计划和活动案例来激发他们的灵感。IEEE认为学生需要发展在STEM教育方面的能力，以便他们未来在这个科技发展日新月异的社会中取得成功，并强化从事与STEM相关职业的动机。IEEE希望通过该项目提高人们对工程技术的认识与兴趣，并帮助学生全面认识工程师形象，了解工程学是一个令人兴奋以及回报丰厚的专业。该项目一方面鼓励一线教师将项目资源整合到课堂上以激发学生对工程技术的热情与兴趣，另一方面也邀请教师不断补充、完善其已经开展探索实践的工程学教学资源。

对教育工作者而言，该项目将为教育工作者提供了130多个免费的、低成本的工程实践课程计划。每个课程计划都有特定的年龄范围，并符合教育标准，使教师和学生能够在课堂上应用工程学原理。课程计划中，教育工作者可以获得讲授工程学所需的所有资源以及在教学实践过程中促使学生积极参与的技巧和方法。

对学生而言，该项目将通过在线工程游戏向学生介绍工程的奇妙之处，这些游戏兼具教育性、互动性和趣味性。除此之外，学生还可以探索参与多元化项目活动，包括夏令营、设计竞赛、学术研究机会、工程实习。参与该项目的学生可以体验不同的工程专业领域，了解工程师的职业和生活。

网站栏目介绍

项目网站主要分为三个信息模块“教师”“学生”“找到一所大学”，另有网站背景介绍（有关赞助商和合作伙伴）和站内搜索两个模块，也设置了“最新消息”模块，一方面体现“教师”“学生”模块的内容更新，另一方面用“新闻”推送国际上工程教育主题的实时进展。

其中教师模块包含课程计划、教师资源、TryEngieering星期二、TryEngieering新冠病毒的响应（电子学习资源）、高中和中学资源、小学和小学资源、IEEE技术资源历史、IEEE机器人8个栏目，其中“TryEngieering新冠病毒的响应”为应对全球疫情新推出的栏目，响应“停课不停学”供国际学习者通过本栏目获取工程教育最新电子资源。学生模块包含TryEngieering夏季学院、选择一所大学、工程、计算和技术领域、认识工程师、游戏大全、IEEE机器人、参与活动和专家咨询8个栏目。我们挑选个别栏目展开介绍，更多资源可以由读者自行浏览网站获取。

1.课程计划与教学资源

每个课程计划里包括详细的课程重点、课程概要、学习者的学习目标、课程所适合的年龄段、课程目标、预期的学习成果，相关的信息链接，推荐读物，还有可选择的写作活动，并为教师准备了三份材料，包括：教师资源文档、学生资源清单、学生作业单，并且资源后附有美国的教学大纲表。

栏目明确地提供了不同年龄段学生所对应的课程及课程计划，其主要涉及了探索激光、LED、飞行、智能建筑等领域，栏目页面上有目录栏与适合的年龄段，在目录栏里教师可以快速找到自己需要的内容，年龄栏将服务对象主要分为四个年龄段，分别为4～7岁、8～12岁、12～14岁、14～18岁。网站提供了各年龄段与教学计划相适应的课程计划。教育工作者可根据所教学生年龄段选择适合他们身心发展的教学计划，我们选择了其中一个案例《高塔挑战》进行了栏目内容介绍及分析（见表1）。

值得注意的是在所有课程计划中皆有团队合作这一项教学目标，所有课程要求学生与其他学生合作完成活动或解决工程挑战。合作和探究是培养学生创新和创造能力的两种有效教学方式，也是解决实际问题的必备途径，对学习者的工程思维和技术素养大有裨益。

2.工程、计算和技术领域介绍

儿童的身心发展是人一生发展的基石，职业生涯教育也应从小抓起。纵观我国的职业生涯教育，在大学阶段才被列为重点教育内容，儿童阶段尤其是小学阶段的职业生涯教育被忽视了。

本模块针对已经准备成为一名工程师的学生而设置了职业生涯导引，供给学生在基础教育阶段了解未来工程学科需要做的事情，并反思自己是否需要投入工程的学习。它罗列了不同专业需要学习的预备课程，如代数、微积分、三角学、物理和计算机科学等。

除此之外，它还细化了工程专业，使得学生可以选择自己喜欢的方向进行研究。成为一名工程师，可以选择工程专业和工程技术专业。职业指导建议是：5～9岁参加数学、智力游戏及建筑或设计等课程，9～12岁参加数学附加课程，探索代数和几何学，12～18岁学习高等代数、化学、微积分等工程学原理等课程。大学预科生应该参与校内和校外的数学和自然科学课程以及暑期课程和实习。让下一代多参加课程与活动以及项目和竞赛，多参与有关工程学的活动，使其明确能否将工程作为自己的职业。表2就工程专业和工程技术专业相类似的几个专业的课程领域进行分析。

可见，工程专业和工程技术专业有所不同，工程专业着重于工程知识的利用，工程技术专业着重于技术的开发和应用。

3.认识一位工程师

“认识一位工程师”模块更加着眼于具体的职业，提供不同领域的工程师的详细情况，如学历需求、工作要求和对从事者的建议，还有个案访谈单元。浏览者能够深入了解各领域工作的成长历程（包括了化学工程师、土木工程师、机械工程师、核能工程师等）。通过该模块可以让学生了解工程师的世界，为自己未来的工程职业发展做准备。表3提供了几位工程师的相关个人信息介绍。

4.游戏大全栏目介绍

项目网站目前提供34款游戏。这些游戏涵盖了发明、编码到环境和电气工程等领域，游戏界面页有对每个游戏规则的详细介绍，游戏者玩完每个游戏后将从相应的工程领域得到启蒙，获得浅表学习。而每个游戏之后都有对该领域工程的拓展链接，游戏者即可在玩游戏之后收获深层次思考的导引，表4为相应的游戏案例与特点。

在我们的生活中，形形色色的技术构建了我们强大的工程体系，它是我们用以改造世界的直接工具，其核心是创造思维。STEM教育具有情景性特征，它不是孤立、抽象地教授学生学科知识，而是把知识还原于丰富的生活中，结合生活中有趣的、具有挑战性的问题，通过解决实际问题完成教学。所以这些游戏巧妙地结合了生活、科学、工业等情景，帮助学生理解基于个人知识和经验的拓展活动，从而加深他们对于工程概念的理解。将基于探索和目标导向的学习嵌入游戏中，让学生体验工程师的工作，并在游戏中获得工程的基础知识和创造的成就感。

启发和反思

1.向国外借鉴学习工程教育的课外途径

该项目彰显了美国的特色课外活动为工程教育注入的活力与生机，对未成年人STEM兴趣的培养和志向的引导发挥着十分重要的作用。该项目集合了政府、企业界、工程协会、公益组织、高校以及专家个人的热忱支持和积极参与，值得我国学习。非正式学习途径的课外活动在人才的甄别、选拔与培养方面具有常规教育所不具备的优势。通过基于网络的项目，实现了跨时空、免费的优质指导，值得国内开展工程教育学习借鉴。网站上的多媒体、互动游戏、配套App、活动手册以及线下的材料包，都是整个工程教育体系中的重要组成。

2.工程教育需要教师的支持

教师的胜任力是工程教育的前提，必备的教师培训，固然可以通过一次性的研讨会或定期的讲座帮助教师了解新的教学方法和内容，但持续变革需要培养一批教师实施变革，应用网络资源来实现自我可持续成长也是一条有效路径。该项目为工程教育提供了丰富、新颖的教学资源，为在职教师提供了大量的可直接践行的素材，為在职教师提供了丰富的教学材料，为职前教师提供了开阔视野的资源。除了现行的教学师资外，来自工程技术一线的企业或科研部门师资也可以进入校园，有助于学生尽早了解产业发展动态，并进行积极反馈。

3.工程教育需要基础教育与高等教育的有效衔接

在以技术为主导的21世纪，工程教育前移、推进中小学工程教育已经成为全球工程教育发展的共同趋势。该项目非常注重中小学工程教育与高等工程教育开展多层面、多渠道的衔接，有助于避免人才培养目标、管理方法、教学方式的矛盾。毕竟拓展优质教育资源是高等教育和基础教育的共同使命。一方面由大学为中小学提供工程教育师资培训、基于专家咨询的职业生涯指导、工程课程开发和教学设计指导、基于微型项目的工程研究;另一方面，工程教育同样遵循学习进阶的规律，如中小学为大学提供人才选拔的教育平台、工程类先修课程的实施平台。在此基础上达到不同阶段教育的双赢局面。

参考文献

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[2] IEEE.TryEngeering.[EB/OL].https：//tryengineering.org，2006-5-30/2019-09-17.

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