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【摘 要】本文介绍了美国塔夫茨大学的小说工程课程整合的教育理念与模式策略，并介绍其小说工程项目案例，让故事为工程设计提供实际情境，从而激发和培养学生的工程素养。最后为中小学工程教育在我国的开展提出了一些可行性建议。
【关键词】STEM教育；小说工程；中小学；跨学科整合；工程教育
【中图分类号】G434 【文献标识码】A
【论文编号】1671-7384（2016）07-0075-0
背景说明
科学、工程等相关学科的发展状况与社会生产力的提高密切相关，在全球化背景下，各国均开始大力培养相关领域人才。但由于种种原因，许多国家出现了学生对工程相关职业兴趣消退、选择从事相关职业的人数不断减少的状况。为应对人才危机，美国自21世纪初开始大力发展STEM教育，即整合科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）和数学（Mathematics），并出台了一系列政策法案、教育标准。2015年底公布的STEM教育法案明确提出要加强培育STEM学科教师，增加各种非正式STEM项目等，足以显示出STEM教育在各方面开展的紧迫性。STEM中科学和数学是相对传统的学科，课程体系、评价标准相对成熟，教育者对工程、技术教育的关注则比较少（范燕瑞，2011）。2011年和2013年，美国相继出台了《K-12科学教育框架》（A Framework for K-12 Science Education，以下简称《框架》）和《下一代科学教育标准》（Next Generation Science Standards，以下简称NGSS），其中反复强调科学与工程实践、跨学科概念以及学科核心概念三个维度。《框架》指出其教育目标的设计是为实现科学与工程教育的构想，学生能够深入情境，积极调动所学知识参与工程实践，培养解决实际问题的能力，这与过去强调科学知识和科学探究的主要思路有很大差别（叶兆宁，2013），将K-12阶段的工程实践教育放在了前所未有的高度。
我国工程教育的重心一直在高等教育阶段，现行的科学课程标准中，涉及科学知识、探究内容较多，而技术、工程实践的内容很少。其实早在2006年，涂善东曾率先提出“全面工程教育（Total Engineering Education）”的理念，强调工程教育应当覆盖幼儿园到大学乃至后学历教育，培养全民的工程思维和素养（涂善东，2007），遗憾的是，这种理念并没有受到太多重视。许茵和雷庆（2007）对中美K-12工程教育对比研究表明，我国目前的有关工程的教育内容缺乏学科整合，实践活动较少。刘华和张祥志（2014）从创造力维度对K-12工程教育现状进行的研究表明，我国中小学生的创造兴趣、对工程师的职业向往度、动手及设计能力均较低。综上所述，无论是从提升国家未来竞争力的层面，还是保证国家工程技术人才储备的层面，在K-12教育阶段实施工程教育都有重要意义。
小说工程教育
美国塔夫茨大学工程教育推广中心（CEEO）一直致力于向公众传播STEM教育理念，改善幼儿园到大学课堂的工程教育状况。小说工程项目是其重要项目之一，以一种非常新颖的形式在校本课程中将工程教育与语文整合（Integrating Engineering and Literacy，简称IEL），学生在英语文学课（English Language Arts）上阅读材料（如故事、小说等）时，小说或故事中的人物会遇到一些难题，此时学生基于故事情境，利用自己已有的知识技能，小组协作，在教师的支持下完成工程设计，帮助故事人物解决问题。研究已经取得一些成果：
（1）能结合文科等相关学科内容。小说工程基于既有课程的阅读材料，学生在设计解决方案时要从阅读材料中寻找线索，这就要求学生对材料的深刻理解，在此过程中学生的语文素养得到提升。
（2）激发每位学生的参与。这种新颖的整合方式让那些对阅读缺乏兴趣的学生产生阅读与创作的兴趣，正所谓寓教于乐。
（3）促进不同学科的整合。在故事情境中寻找实际问题和用工程思维解决问题来促进阅读的方式促成了学科间彼此融合，这与通用核心国家标准和NGSS中的跨学科概念相契合。
（4）能引入实际的工程问题。在故事情境中寻找真实的、非良构的工程问题，像工程师一样去解决问题，能使学生获得比NGSS要求更高的工程能力。
（5）培养学生21世纪技能。参与整个工程设计实践促使学生提高团队协作能力、交流沟通能力等21世纪技能。
涂善东（2007）转述美国工程教育协会对工程的定义为“一种把科学和数学原理、经验判断和常识运用到造福人类的产品制造中去的艺术，是生产某种技术产品的过程或满足特定需要的体系”。从定义可看到，工程教育要求科学、数学、技术的高度整合，非常契合STEAM教育理念。另外，工程教育必然符合工程本身的特点：情境复杂、多学科、不确定性、协作等。当然，与高等工程教育培养工程从业人员的目标不同，K-12阶段的工程教育更主要是培养学生一种解决实际问题的工程素养，提升他们对工程职业的兴趣，为学生进入社会或者大学深造打下坚实基础（刘华和张祥志，2014）。
工程设计需要两方面的能力：具体的技术能力和综合运用多领域技术的能力。具体的技术能力是目前许多研究者关注比较多的部分，比如搭建、绘图、建模等，因为这部分有学校的科学、数学、技术教育作为基础，而且评价相对比较容易。而第二种能力是关于工程实践者的认知过程中的动态变化，也就是工程设计中的“框架（framing）”过程，工程框架是个人先前经验与当下情境交互作用所建立的对一个特定情境正在发生事情的整体把握（Tannen， 1993）。工程框架过程是动态的，它不断与新的经历作用、重塑，笔者认为这是学生工程设计中的认知建构过程。
从事小说工程的研究通常以案例研究作为主要研究方法，从案例研究中挖掘到的基于语境的信息恰恰就是它的方法论优势。案例研究尤其适合去应用创新方式改善教育教学中所遇到的问题（Case
【关键词】STEM教育；小说工程；中小学；跨学科整合；工程教育
【中图分类号】G434 【文献标识码】A
【论文编号】1671-7384（2016）07-0075-0
背景说明
科学、工程等相关学科的发展状况与社会生产力的提高密切相关，在全球化背景下，各国均开始大力培养相关领域人才。但由于种种原因，许多国家出现了学生对工程相关职业兴趣消退、选择从事相关职业的人数不断减少的状况。为应对人才危机，美国自21世纪初开始大力发展STEM教育，即整合科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）和数学（Mathematics），并出台了一系列政策法案、教育标准。2015年底公布的STEM教育法案明确提出要加强培育STEM学科教师，增加各种非正式STEM项目等，足以显示出STEM教育在各方面开展的紧迫性。STEM中科学和数学是相对传统的学科，课程体系、评价标准相对成熟，教育者对工程、技术教育的关注则比较少（范燕瑞，2011）。2011年和2013年，美国相继出台了《K-12科学教育框架》（A Framework for K-12 Science Education，以下简称《框架》）和《下一代科学教育标准》（Next Generation Science Standards，以下简称NGSS），其中反复强调科学与工程实践、跨学科概念以及学科核心概念三个维度。《框架》指出其教育目标的设计是为实现科学与工程教育的构想，学生能够深入情境，积极调动所学知识参与工程实践，培养解决实际问题的能力，这与过去强调科学知识和科学探究的主要思路有很大差别（叶兆宁，2013），将K-12阶段的工程实践教育放在了前所未有的高度。
我国工程教育的重心一直在高等教育阶段，现行的科学课程标准中，涉及科学知识、探究内容较多，而技术、工程实践的内容很少。其实早在2006年，涂善东曾率先提出“全面工程教育（Total Engineering Education）”的理念，强调工程教育应当覆盖幼儿园到大学乃至后学历教育，培养全民的工程思维和素养（涂善东，2007），遗憾的是，这种理念并没有受到太多重视。许茵和雷庆（2007）对中美K-12工程教育对比研究表明，我国目前的有关工程的教育内容缺乏学科整合，实践活动较少。刘华和张祥志（2014）从创造力维度对K-12工程教育现状进行的研究表明，我国中小学生的创造兴趣、对工程师的职业向往度、动手及设计能力均较低。综上所述，无论是从提升国家未来竞争力的层面，还是保证国家工程技术人才储备的层面，在K-12教育阶段实施工程教育都有重要意义。
小说工程教育
美国塔夫茨大学工程教育推广中心（CEEO）一直致力于向公众传播STEM教育理念，改善幼儿园到大学课堂的工程教育状况。小说工程项目是其重要项目之一，以一种非常新颖的形式在校本课程中将工程教育与语文整合（Integrating Engineering and Literacy，简称IEL），学生在英语文学课（English Language Arts）上阅读材料（如故事、小说等）时，小说或故事中的人物会遇到一些难题，此时学生基于故事情境，利用自己已有的知识技能，小组协作，在教师的支持下完成工程设计，帮助故事人物解决问题。研究已经取得一些成果：
（1）能结合文科等相关学科内容。小说工程基于既有课程的阅读材料，学生在设计解决方案时要从阅读材料中寻找线索，这就要求学生对材料的深刻理解，在此过程中学生的语文素养得到提升。
（2）激发每位学生的参与。这种新颖的整合方式让那些对阅读缺乏兴趣的学生产生阅读与创作的兴趣，正所谓寓教于乐。
（3）促进不同学科的整合。在故事情境中寻找实际问题和用工程思维解决问题来促进阅读的方式促成了学科间彼此融合，这与通用核心国家标准和NGSS中的跨学科概念相契合。
（4）能引入实际的工程问题。在故事情境中寻找真实的、非良构的工程问题，像工程师一样去解决问题，能使学生获得比NGSS要求更高的工程能力。
（5）培养学生21世纪技能。参与整个工程设计实践促使学生提高团队协作能力、交流沟通能力等21世纪技能。
涂善东（2007）转述美国工程教育协会对工程的定义为“一种把科学和数学原理、经验判断和常识运用到造福人类的产品制造中去的艺术，是生产某种技术产品的过程或满足特定需要的体系”。从定义可看到，工程教育要求科学、数学、技术的高度整合，非常契合STEAM教育理念。另外，工程教育必然符合工程本身的特点：情境复杂、多学科、不确定性、协作等。当然，与高等工程教育培养工程从业人员的目标不同，K-12阶段的工程教育更主要是培养学生一种解决实际问题的工程素养，提升他们对工程职业的兴趣，为学生进入社会或者大学深造打下坚实基础（刘华和张祥志，2014）。
工程设计需要两方面的能力：具体的技术能力和综合运用多领域技术的能力。具体的技术能力是目前许多研究者关注比较多的部分，比如搭建、绘图、建模等，因为这部分有学校的科学、数学、技术教育作为基础，而且评价相对比较容易。而第二种能力是关于工程实践者的认知过程中的动态变化，也就是工程设计中的“框架（framing）”过程，工程框架是个人先前经验与当下情境交互作用所建立的对一个特定情境正在发生事情的整体把握（Tannen， 1993）。工程框架过程是动态的，它不断与新的经历作用、重塑，笔者认为这是学生工程设计中的认知建构过程。
从事小说工程的研究通常以案例研究作为主要研究方法，从案例研究中挖掘到的基于语境的信息恰恰就是它的方法论优势。案例研究尤其适合去应用创新方式改善教育教学中所遇到的问题（Case