【文/ 克里斯蒂娜·坎寧安】

我們的社會(huì)越來越依賴工程和技術(shù)，所有美國公民都需要對(duì)這些領(lǐng)域有基本的了解，這樣他們才能在權(quán)衡新技術(shù)的好處、后果和成本時(shí)，做出明智的決定。

為了了解所處的世界，孩子們應(yīng)該意識(shí)到，工程師創(chuàng)造了他們周圍幾乎所有的東西，他們應(yīng)該了解這些技術(shù)是如何產(chǎn)生的。

孩子們會(huì)理所當(dāng)然地認(rèn)為，未受污染的食物會(huì)出現(xiàn)在超市貨架的盒子里，打開開關(guān)燈就會(huì)亮，沖馬桶時(shí)排泄物就會(huì)消失。孩子們需要了解，工程使得這些技術(shù)和現(xiàn)象得以實(shí)現(xiàn)。

工程教育有多重要，為何要在小學(xué)開展？

學(xué)習(xí)工程正可以幫助學(xué)生準(zhǔn)確理解工程師和技術(shù)人員的工作類型，及其在塑造我們周圍世界中所起的作用。

參與工程項(xiàng)目可以建立起學(xué)生對(duì)其工程能力的信心，發(fā)展他們作為工程師的自主性和身份認(rèn)同，并讓他們接觸可能成為職業(yè)選擇的工程學(xué)科。通過將學(xué)生所做的工作稱為“工程”，將學(xué)生稱為“工程師”， 教師可以向他們介紹這些職業(yè)選項(xiàng)，并支持學(xué)生稱自己是“工程師”。

研究表明，許多科學(xué)家和工程師在小學(xué)時(shí)就開始對(duì)這些職業(yè)產(chǎn)生興趣。在學(xué)校教育的早期就向所有學(xué)生介紹工程，可以使他們在對(duì)STEM（科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)）或誰“擅長”這些科目產(chǎn)生成見之前，就將其視為一種可能的職業(yè)選擇。

當(dāng)他們積極地參與工程項(xiàng)目并感到自己與工程緊密相連時(shí)，他們就可以將工程視為一種可能的未來。讓所有學(xué)生都接觸工程，可以使他們意識(shí)到未來的可能性，并激勵(lì)他們將其作為職業(yè)。

也要注意到，科學(xué)、數(shù)學(xué)和工程這些學(xué)科有不同的學(xué)術(shù)目標(biāo)，而且在學(xué)校里往往是單獨(dú)教授的，但在真實(shí)世界中，這些學(xué)科緊密相連。

許多科學(xué)家和工程師工作時(shí)游走于這些領(lǐng)域。通常情況下，科學(xué)家使用儀器來測量或研究物理現(xiàn)象，有時(shí)他們可能需要設(shè)計(jì)和制作適合其研究的新儀器。例如，地球物理學(xué)家研究海底的地震活動(dòng)以便更好地預(yù)測地震和海嘯，他們可能需要設(shè)計(jì)探測器，新技術(shù)可能會(huì)得到更準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，并推動(dòng)相關(guān)科學(xué)理論的發(fā)展。

而且，未來會(huì)有新的通信方式、交通方式以及疾病診斷和治療技術(shù)，可用的內(nèi)容和信息量正在以爆炸式的速度增長，使得掌握所有相關(guān)事實(shí)成為不可能。因此，為了讓學(xué)生為未來做好準(zhǔn)備，我們應(yīng)當(dāng)確保他們掌握解決問題的流程，發(fā)展相關(guān)技能，如創(chuàng)造力、合作和溝通能力。

小學(xué)工程教育在美國

1994年，時(shí)任塔夫茨大學(xué)工程學(xué)院院長的米亞奧利斯（Ioannis Miaoulis）和羅杰斯（Chris Rogers）教授成立了工程教育和推廣中心（CEEO）。2001 年，馬薩諸塞州成為第一個(gè)對(duì)工程進(jìn)行測試的州，作為5年級(jí)、8年級(jí)和10年級(jí)州科學(xué)測試的一部分。

米亞奧利斯后來還建立了美國國家技術(shù)素養(yǎng)中心（NCTL），任務(wù)是通過宣傳、課程開發(fā)和教師專業(yè)培訓(xùn)，將工程教育引入K-12學(xué)校和非正式教育中。

NCTL的活動(dòng)展示，圖片來源：NCTL

由于NCTL的持續(xù)倡導(dǎo)，國家和許多州的標(biāo)準(zhǔn)、立法和評(píng)價(jià)中，現(xiàn)在都包含了工程，如《K-12 科學(xué)教育框架：實(shí)踐、跨學(xué)科概念和核心概念》、《新一代科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)》和《國家教育進(jìn)展評(píng)估》。

我們團(tuán)隊(duì)的目標(biāo)則是開發(fā)可以在全國范圍內(nèi)使用的課程。在美國，我們沒有國家統(tǒng)一的課程設(shè)置。但STEM教育這個(gè)詞現(xiàn)在正掀起一股流行浪潮。

新的STEM學(xué)校如雨后春筍般出現(xiàn)，而現(xiàn)有的學(xué)校也在重新命名，將STEM納入校名。學(xué)校網(wǎng)站宣傳著STEM項(xiàng)目，以STEM為主題的課后俱樂部和夏令營也很受歡迎。

行業(yè)和企業(yè)領(lǐng)袖們都在強(qiáng)調(diào)對(duì)具有STEM素養(yǎng)的員工的需求，政治家們則呼吁需要改變教育體系。

全國各地的教師在不同的年級(jí)教授數(shù)學(xué)和科學(xué)，課程配置也是多樣的。我們的工程課程高度依賴科學(xué)，這意味著我們希望教師根據(jù)他們所教的科學(xué)主題來選擇相應(yīng)的工程單元。

當(dāng)然，工程和技術(shù)教育對(duì)小學(xué)來說依然是相當(dāng)新鮮的，即使在今天，大多數(shù)學(xué)校仍然忽視這些學(xué)科。但積極開展工程教育的學(xué)校，已經(jīng)產(chǎn)生了明顯的變化。

北卡羅來納州的布倫特伍德小學(xué)，60%是西語裔，40%英語不是母語。2008年，只有20%-30%的學(xué)生在州測試中達(dá)到“熟練”，成為所在縣最差的學(xué)校之一。

變成專注工程教育的小學(xué)后，學(xué)生的科學(xué)成績提高了200%——“熟練”率從19%提高到了60%，成為當(dāng)?shù)刈詈玫?0所學(xué)校之一，2015年被評(píng)為STEM示范學(xué)校。

布倫特伍德小學(xué)的工程教育

三、四年級(jí)的工程教育案例

多年來，造太陽能烤箱一直是科學(xué)課的一項(xiàng)熱門活動(dòng)。我們決定將工程和傳統(tǒng)活動(dòng)混合，讓學(xué)生使用鋁箔和黑色表面來建造一個(gè)烤箱。