【编者按】2025年6月，河南省教育厅办公室印发《关于公布2025年度河南省教育资源保障研究一般课题立项名单的通知》（教办资保〔2025〕171号），河南省STEM教育研究中心与河南大诺教育科技有限公司（以下简称河南大诺科教）联合申报的课题《基于工程启蒙教育的跨学科教学策略实践研究》被批准立项（课题立项号：2025JZB146）。《河南教育》（基础教育）2026年第2期刊发了该课题的阶段性研究成果《小学工程启蒙教育的理论框架及实践路径探析》，现全文转载如下。

教育部等七部门联合印发的《关于加强中小学科技教育的意见》（以下简称《意见》），从支撑教育、科技、人才高质量一体化发展的政策层面夯实科技创新人才培育基础，这标志着我国中小学科技教育进入系统推进、全面深化的阶段。

党和国家高度重视青少年科技教育工作，国家义务教育质量监测结果显示：八成学生科学学业表现达到中等及以上水平，学生动手做实验的比例、教师探究教学水平等指标正在稳步提升。然而，当前中小学科技教育的系统化、体系化还存在不足，学生综合素养和实践能力还有待提高，科技教育保障机制还不够健全……这些难题亟待通过深化改革破解。

科技素养的培育是一个循序渐进、纵向衔接的过程。《河南教育》（基础教育）2026年第2期特邀请省STEM教育研究中心的研究员和有关专家，分享相关研究成果，提出建设性意见，以更有效地推动《意见》落地见效。今天，我们一起跟随刘明、田中两位研究员，了解小学工程启蒙教育。

小学工程启蒙教育的

理论框架及实践路径探析

█河南省STEM教育研究中心  刘明  田中

中小学阶段是培养学生科学兴趣、创新意识和实践能力的重要时期。工程启蒙教育基于“核心素养”与“工程实践”导向，体现了STEM课程与科技教育的跨学科特征，为小学科创人才的培养探索了新路径。本研究主要探析了核心素养背景下工程启蒙教育的课程体系构建及跨学科实施路径、评价机制创新策略等，以供同人借鉴。

一、研究背景与问题提出：从知识传递到思维启蒙的教育范式转型

1.社会发展的需求

当前，世界正经历百年变局，科技和人才竞争激烈，知识增长与快速迭代也对原创力提出了前所未有的迫切需求。在这一背景下，知识的结构化学习成为关键，它能帮助个体系统性地整合信息，从被动接收转向主动建构，从而激发创新思维。STEM教育是融合Science（科学）、Technology（技术）、Engineering（工程）和Mathematics（数学）等学科知识的跨学科教育模式。而项目式学习因其具有问题驱动、合作学习、持续探究、真实情境、过程评价等突出特点，成为推进STEM教育高质量发展最有效、最自然的教学方法。工程启蒙教育将工程思维和实践融入小学教育，成为项目式学习的有效途径。

2.教育形势的变化

2025年9月，联合国教科文组织国际STEM教育研究所在上海正式成立，这是该组织在全球设立的第10个一类中心，也是其在亚太地区的首个全球性一类中心。2024年7月召开的河南省首届STEM教育大会提出，要着力打造融入“中国文化、中原特色、造创理念”的Z-STEM教育实践样态。为深入贯彻《教育强国建设规划纲要（2024—2035年）》和《教育部等七部门关于加强中小学科技教育的意见》精神，落实河南省委、省政府关于教育强省建设的决策部署，省教育厅决定启动STEM教育试点工作，致力打造Z-STEM教育“河南品牌”，为全省STEM教育高质量发展先行先试、探路领跑。

河南省STEM教育研究中心副秘书长、郑州师范学院客座教授高贵宾，在河南省首届STEM教育大会上作《“造创中原”Z-STEM教育实践与探索》主题讲座

3.现实教学的挑战

当前“技术与工程”领域教学目标设计的完整度有待提高，呈现过度强调作品的外观精美与工具的熟练使用，却缺失工程设计思维与系统观念培育等问题。这反映出教师对技术与工程素养的理解不够全面，亟待构建符合儿童认知的工程启蒙教育教学框架，重塑课堂形态与评价体系，纠正以“手工制作”代替“工程实践”等忽视工程思维发展、以结果评判为主的做法。

二、理论基础与框架建构

1.核心概念界定

课题组深度对标《义务教育科学课程标准（2022年版）》中的“科学观念、科学思维、探究实践、态度责任”核心素养，提出“物质与能量、结构与功能、系统与模型、稳定与变化”跨学科教学概念。

同时，对工程启蒙教育的内涵进行了厘定——面向6—12岁儿童，以“造物”实践活动为载体，以创造力培养为核心目标，践行“造创理念”；以真实问题引导学生亲历“提出和定义问题、方案设计与优化、成果创建与迭代”的完整流程，将技术运用、工程设计和实际需求联系起来，让学生动手动脑、寓创于造，促进学生问题解决能力的提升和创新创造能力的发展。

河南省STEM教育研究中心专家团成员、省科学教育名师刘明，为河南省义教薄改小学科学优秀中青年教师培训班学员作《Z-STEM教育的研究与实践》主题讲座

2.三维教育框架

（1）认知维度：借助系统、资源、约束等核心概念，让学生在制作中国传统建筑模型等情境中，理解材料与成本、工艺与功能之间的辩证关系。

（2）思维维度：通过工程现象和数据分析，让学生运用批判思维做出权衡和决策，理解工程流程及控制在作品形成过程中的重要作用。

（3）行动维度：融合现代与传统工艺，通过设计、制作、优化等流程，让学生掌握制约条件下的工程设计与资源协调能力。

三者相互融合、螺旋上升，将抽象的工程素养转化为可感知、可反思的学习经验，为全面提升学生的核心素养提供新范式。

三、实践探索与路径创新：项目式学习的三级进阶

课题组以真实的问题为驱动，通过工程的设计、制作和优化，整合多个学科知识形成新的理解和解决方案。三个学段的实践案例如下——

1.低学段（一、二年级）：工程初体验——“纸桥变形”

通过纸的承重实验，观察指定材料从平面到圆柱卷、瓦楞折等形变后的承重现象，绘制桥梁设计图，将直观体验升华为初步的工程思维，通过任务驱动激发学生探知欲。

2.中学段（三、四年级）：流程完整性实践——“抬梁设计”

在“墙倒屋不塌”的设计与制作挑战中，学生按比例制作抬梁屋架并进行承重测试，体会“工程即优化”的本质，在探寻古建典型工艺脉络中领悟中华传统建筑的精巧构思与独特美学。

3.高学段（五、六年级）：系统与伦理融合创新——“沙盘制作”

通过实地考察与文献阅读，理解传统建筑规制，将技术实践与伦理反思深度融合，通过沙盘制作赋予模型个性化的创作和文化理解，提升学生人文素养。

河南省实验小学郑开校区“造创鲁班”社团的同学，向领导嘉宾介绍自己参加郑州市中小学生建筑模型锦标赛的建筑沙盘获奖作品

在教学实践中，教师有意识地营造“中国传统建筑文化”氛围，让学生了解、体验其营造技艺、独特形态和恢弘气象，实现科学与原理、文化与内涵、价值与认同的深层次融合，丰富新时代中国科技教育的“人文浸润”理论。

四、评价体系与机制创新：从作品结果到成长证据

课题组科学评估学生在工程实践中的素养发展，改进结果评价，将重心从“最终产出”转向“成长实证”，关注过程中的学习表现，对学生在工程项目中的思维探索、动手尝试、价值判断等做增值评价（见下图）。

1.知识维度——概念图评价

绘制技术与工程概念图，将抽象认知可视化，通过概念图的关键词与关系路径的展示，评估学生知识与技能网络的构建情况。

2.工具应用维度——数字徽章认证

尝试新技术与评价的融合，利用数字化可执行文档，把每项工艺或工具的掌握对应到一枚数字徽章，关联操作视频与安全自评等资料，形成持续更新的数字档案袋，支撑个性化教学。

3.实施维度——工程日志追踪

“工程师日志”完整记录从需求分析到迭代优化的全过程，包括失败案例与反思建议，成为学生元认知发展的关键档案。

传承鲁班精神，践行造创理念。河南大诺科教研发的“鲁小造”木工课程，让学生亲身经历并完整记录设计、测量、加工、组装、创新等工程环节

4.伦理维度——辩论影像记录

通过如“是否拆除旧桥”的伦理辩论全程录像，捕捉学生立场选择、论据使用与观点修正的过程，依托同伴评价与社会互动实现价值判断能力的培养。

上述四类学习记录共同构成学生的成长档案，使评价成为赋能持续学习的重要工具。

五、实践成效与范式认同：工程启蒙教育的推广价值

1.实践意义：依托本土文化丰富工程教育内涵

一部河南史，半部中国史。通过河南本土研发的“建造大师”课程，让学生感受传统建筑工程天人合一、礼乐相和、守正创新的厚重底蕴，理解蕴含其中的精神追求和民族智慧，坚定文化自信。

河南大诺科教研发总监、郑州师范学院科学教育专业校外兼职指导教师田中，为参加河南省义务教育阶段科学教育学科教学能力提升交流活动的学员作“建造大师”课程实操指导

2.课程本质：以“造物”融合思维发展与价值观教育

工程启蒙教育以“造物”实践活动为载体，整合跨学科概念与真实情境，推动系统思维、伦理意识与创新能力的协同发展。课程评价注重活动过程中学生表现出的方案优化能力、合作精神与责任意识，使“造物”实践活动成为学生理解并参与世界的重要途径。

3.实施原则：伦理前置，塑造负责任的技术观

课题组在项目起始阶段即嵌入伦理讨论，通过角色扮演、主题辩论等方式培养学生责任心，使学生在技术实践中同步思考社会责任与可持续发展，确立“是否应当”优先于“是否可行”的价值立场。

郑州二七纪念塔主题课程，让学生在开展Z-STEM教育跨学科项目化学习过程中，传承中华优秀传统科技文化，弘扬新时代二七精神

4.发展路径：共建家校社协同育人生态

课题组推动工程启蒙教育走向家庭、走向社会，实施家庭STEM教育赋能计划，汇聚社会资源，开发融入中原文化、本土科技与产业特色的STEM主题课程，实现从“造中学”到“创中学”的跨越，构建开放融合、协同育人的教育实践共同体。

（本文系2025年度河南省教育资源保障研究一般课题“基于工程启蒙教育的跨学科教学策略实践研究”的研究成果，课题编号：2025JZB146）

[本文刊载于《河南教育》（基础教育）2026年第2期]