未来工程师是怎样“炼成”的｜中国基础教育创新案例深度观察④

从建设火星家园到操控脑电火车，江苏省无锡市的中小学课堂正掀起工程教育热浪。当3D打印遇见跨学科融合，当校园创客空间联袂高校实验室，这座现代工商业名城以立体的课程体系、多样的科创实践基地浇筑未来工程师的成长沃土。孩子们在真实项目中解码科技奥秘，城市产业正与教育创新实现“双向奔赴”。一起来看——

“桥梁的承重部位主要在哪里？搭建成三角形会不会更牢固？”在江苏省无锡市江南中学的“未来建造中心”教室里，学生正分小组用木板和木棍搭建形式各异的桥梁，一节融合了物体受力、立体几何、美术审美和动手能力的工程课拉开了帷幕。“我们都特别喜欢这堂课，可以学到实用知识，锻炼动手能力和创新思维。”学生蒋婧璇说。

就读于无锡一中的高二学生姚翔对工程有着浓厚的兴趣，入学以来，他陆续完成了趋光电子宠物、化学能源电池的制作，“除了基础的结构模型制作，我还学会了3D打印、计算机编程，学校的创客平台给了我很多帮助”。

如今，无锡市正全域推进中小学工程教育，让工程技术人才培养“从娃娃抓起”。各式各样的工程教育在校园里遍地开花，学生在动手操作的过程中体验工程与科技的新奇，无锡这座现代工商业名城正成为未来工程师的成长摇篮。

激发课程“原动力”，擦亮工程教育底色

工程教育的实施载体是课程，研究重点是课程，推进的关键也是课程。在目前我国中小学课程方案中，工程教育占比不高，如何因地制宜搭建工程教育课程体系？

“在课程构建过程中，我们充分考虑初中生的身心发展，重点关注创新人才的思政教育和校史文化传承、学科基础培养、学科交叉整合和创新能力发展。”堰桥初级中学校长毛锡东告诉记者，学校在江苏省率先成立了空间工程教育实验中心，开发与空间科学高度相关的工程教育课程，形成了“基础类”“项目实践类”“综合创新类”三大板块的空间科学专门性课程。

怎样在基础课程的基础上开发工程教育课程？破题的秘诀在于跨学科融合。堰桥初级中学的综合创新课程“建设火星家园”为学生创设了“移民火星”的开放性科学情景。该课程需要学生完成水火箭和火星车的模型制作，并进行火星环境分析和布局规划。整个课程融入了数学、化学、生物学、物理等多门学科，让学生在掌握学科基本原理的同时将其运用到实际场景，由此培养学生的科学素养和动手能力。

江苏省无锡市第一中学工程教育课堂

“无锡的工程课程体系和地方经济产业的发展紧密结合。”无锡市教科院副院长胡晓军告诉记者，“这样做最大的好处是让学生未来就业和城市产业发展实现‘双赢’，从小培养工程兴趣，长大了为城市发展贡献一份力量。”依托当地的现代产业集群，无锡整体构建起包括智能制造、低空经济、航天航空、物联网、新能源、人工智能等在内的10大课程群和142门课程，覆盖各个学段，形成立体、分层、多样的工程教育课程体系。

这些课程由各中小学自主开发，市级层面进行统一指导，再辐射到区域内学校。义务教育阶段在数学、物理、化学、生物学、信息科技、科学等国家课程中渗透工程教育。高中学段融合相关学科选修内容开设工程教育课程，着重培养学生在某一特定工程领域的知识或技能。课程之间形成了中小学贯通进阶的关系，如广汇小学开发的“水生态保护”课程、宜城初中开发的“五律协同生态工程”课程、无锡一中开发的“双碳研究”课程、无锡一女中的“环境工程”课程等。

夯实场馆“保障力”，增强工程教育体验

“戴上设备就可以用脑电波控制小火车，我越专注小火车跑得越快，真是太神奇了！”无锡经开区尚贤万科小学五年级学生陈思烨在参观完人工智能场馆后激动地说。这个可以体验机器人下棋、隔空操控机械手、与机器狗互动的人工智能场馆就建在陈思烨所在的学校。

尚贤万科小学建成了近5000平方米的人工智能教育基地，拥有5大数字科技展区，8个科创实验室，集“教学研展赛”于一体。这么好的场馆资源如何充分利用起来？“小馆建在校园”提供了新思路。该校的场馆不仅可以提供给自己学校的学生使用，同时也面向区域内其他学校开放，外校学生可以定期来校进行访学活动，极大提高了场馆的使用效率。

江苏省无锡市实验幼儿园的工程教育活动

工程教育的实践性很强，如果没有合适的场所让学生动手实践，那么工程教育只能是纸上谈兵。无锡工程教育的场馆建设和硬件设施毫不马虎，各中小学各有侧重、各显神通，创设了众多工程学习必需的环境和场所。无锡师范学校附属小学打造了机器人工作室、杠杆试验场、能量转换园等科创基地；江南中学的工程教育实践基地打造了未来建造中心、未来农场、航天中心等；辅仁高中创建生物医药“工作坊”，搭建了分子生物学实验室、植物组织培养实验室等场所。

校内资源有了保证，校外环境也在进一步完善。2023年，无锡工程教育中心实验室正式落地无锡市少年宫，这个近70年来一直陪伴无锡少年儿童成长的校外教育场所成为工程教育的新助力。无锡市少年宫先后改造完成工程教育中心教室近800平方米，其中包括1个超300平方米的科学园、12间专项教室以及3条科技文化特色走廊，并添置多足机器人、仿生机器人等教学辅助设备。

走进无锡市少年宫的科技互动体验区，仿佛置身于一个机械工程世界。这里摆满了各类飞机、汽车、船的模型，它们不仅仅是模型，还是可以飞、可以跑的“真家伙”。而这些，全部是教师带领学生亲手制作的。这些模型中不仅有最新型号，也不乏许多20世纪70年代的“老古董”，从手切木头到激光切割再到3D打印，模型制作工艺的进步映射出中国工业水平的提升。

无锡市少年宫集日常兴趣培养、组织赛事活动、科技辅导员培养及服务基层学校四大职能于一体。“少年宫把校外的优势真正发挥出来了，可以有效补充学校的教学资源，承担一些大型的科技赛事活动，校内校外相互补充、相互配合，共同促进工程教育的发展。”无锡市少年宫主任李晓红说。

提升教师“支撑力”，厚植工程教育素养

培养未来卓越工程师需要一支素养过硬的教师队伍。为此，无锡创新路径、多措并举，着力提升工程教育师资这一“软实力”。

“我们的培训会在高科技企业和实验室里开展，可以充分接触到产业发展的最前沿。”南长实验中学教师黄秦祺说，“培训内容由自己选择，培训前会广泛征集教师想要获得的能力和想要破解的问题，大家都是带着问题去、带着方案回来，实实在在地将培训所学用到课堂中。”

2023年，无锡开始实施“十百千”工程教育师资培育行动，即联合10所全国一流工科院校为100所中小学培养1000名左右工程教育师资，建立教师教学能力长效培养机制。不同于常规教师培训，无锡的“十百千”行动会组织中小学工程教育相关教师进行“实地研究”。教师要进入高科技企业见习、进入高校实验室参与工程实验、在工程坊经历一个完整的工程项目研究，成为“教师+工程师”双面人才。

无锡充分借助专家的力量，组建了中小学卓越工程师培育专家库，吸引技术过硬的卓越工程师、高校专业课教师、企业技术精湛员工等参与工程教育。2023年，无锡市梁溪区聘请了数百名工程师担任中小学工程教育导师，定期到校授课。此外，无锡还招录了一大批毕业于综合类高校工程专业的教师进入中小学课堂，学习工程力学、汽车制造、生物医药、机械工程、光学等专业的教师在校园里带领学生一起搞项目、做实验。

除了市级层面的种种努力，各学校在工程教育师资培育上也下足了功夫。

无锡一中的“求进”科创课程中心是学校教师增进本领的大本营。科创课程中心以每年一主题、每月一会议的形式聚焦学校科学与工程教育现状，引领教师团队针对科学与工程教育过程中出现的各种问题进行评价反思，提出解决方案并推广实施。反思教育实践的过程也是探寻教育内在规律的过程，通过专题分享将个体经验转变为集体智慧，教师工程教育的水平得到大幅度提高，校园内部形成了浓厚的教研氛围。“教师们的积极性特别高，科创课程中心的工作与日常教学和管理相融合，以研促教，有效提升了教师的专业素养。”无锡一中党委书记朱晴怡说。

汇聚多方“向心力”，赋能工程教育未来

开展工程教育是一项创新工作，一校之力难为，多方协同可成。如何凝聚多方合力促进工程教育的发展？无锡创新探索“高中+高校”“学校+高校工程教育联盟”“校际工程教育联盟”“家长工程师进校园”等协同育人新机制。

胡晓军告诉记者，江阴高级中学、江阴市申港中学（初中）、江阴市申港实验小学、江阴市临港经济开发区新能源产业园、南京理工大学（江阴校区）新能源学院，这5家直线距离在3公里之内的单位组建了围绕新能源产业的江阴高中工程教育联盟。此外，无锡市域内的工程教育重点校自发组建了“人工智能工程教育联盟”“物联网教育联盟”“航天航空工程教育研究联盟”等校际协作联盟。“这些校际联盟之间可以开展合作研究，资源共享、实验室也互相开放。”胡晓军说。

江苏省无锡市堰桥初级中学的航天航空实验室

为建立起高中、高校卓越工程师贯通培养机制，无锡众多高中学校开展了一系列有益尝试。

锡山高中陆续与8所高校签约共建“复旦大学物理医学实验室”“中国科技大学光电信息实验室”等，并组建高中工程教育高端智库。天一中学与同济大学、康明斯公司等名校名企共建创新实验室，探索协同开展工程教育的机制，学校建设了3个博导工作站、30个项目实践共同体、42个课题研究共同体。南菁高级中学组织优秀学生到上海交通大学、中国科学技术大学等高校开展科技研学体验营活动，通过假期课程、共享实验室实践等途径，促进学生工程素养和科创能力提升。

无锡市部分高中还联合高校设立工程教育高中实验班，强化工程教育与产业深度融合，如锡山高中与华中科技大学无锡研究院联合设立了“华科·锡中工程班”。

此外，为盘活社会资源，创新工程教育活动的形式，无锡教育局牵头在校外设立了30个工程教育实践基地，充分发挥工程教育“社会大课堂”的作用。

“推进中小学工程教育是一项开拓性工作，我们将进一步提升无锡中小学工程教育的影响力和示范力，回应时代的人才呼唤，服务地方的产业发展，源源不断地培养具有科技报国情怀的未来工程师。”无锡市教育局局长宋新春表示。

文章来源|《人民教育》2025年第11期

文章作者|本刊记者 谭希