随着小学科学课程标准中将“技术与工程”领域作为课程内容之一、高中通用技术课程标准将“工程思维”确定为学科核心素养之一，大家对工程和工程思维开始熟悉，但工程及工程思维仍未在我国基础教育阶段受到应有的重视，这对STEM教育理念的体现、实践的开展及实施的效果影响极大。本书主要依据STEM教师能力等级标准要求组织内容，以培养和提高一线STEM教师、科学教师的工程思维教育素养、工程思维教育能力，使教师理解工程学科在STEM中的价值和地位，理解工程思维的复杂性、系统性、目的性及价值性等特点，具备将工程思维贯穿应用于STEM课程全过程中的意识和能力等。

李双寿，山西人，清华大学基础工业训练中心教授、中心主任。1991年清华大学机械系本科毕业，1994年清华大学硕士毕业后留校任教，1996-2001年在清华大学在职攻读博士学位。获宝钢优秀教师奖，以及多项国家级教学成果奖。

理念篇
第一章 认识工程思维
一、认识工程思维
二、STEM 教育与工程思维
三、开展工程思维教育的意义
第二章 了解工程和工程师
一、认识工程
二、认识工程师
三、典型工程案例
第三章 工程教育与工程思维培养
一、高等工程教育
二、中小学工程教育
三、工程思维培养模式
策略篇
第四章 基于核心素养的工程思维培养实施
一、工程思维培养目标
二、工程思维培养流程
三、工程思维培养教学策略
四、工程思维培养教学工具
五、工程思维培养教学条件保障
实践篇
第五章 工程思维培养教学案例
一、案例1：叠衣板的设计与制作
二、案例2：火星着陆器设计制作
三、案例3：小小净水站——拯救母亲水窖计划
四、案例4：智能送菜机
五、案例5：动力火箭
六、案例6：中医科技创新实践活动
七、案例7：“天眼”模型制作实践
第六章 学校工程思维培养探索与实践
一、清华大学iCenter工程思维培养探索
二、中国人民大学附属中学工程思维培养探索
三、中国人民大学附属中学实验小学工程思维培养探索
四、清华大学附属中学工程思维培养探索
五、广东实验中学越秀学校工程思维培养探索
参考文献

我国改革开放以来的发
展经验表明，人才，尤其
是科技人才是国家实现从
富起来到强起来伟大飞跃
的重要资源。党和国家领
导人历来对人才工作高度
重视，从邓小平同志提出“
尊重知识，尊重人才”，到
习近平总书记提出“人才是
第一资源”，无不体现了这
一点。现今，在我国迈向
第二个百年奋斗目标的新
征程上，科技人才的重要
作用更加凸显。一方面，
在后疫情时代全球经济增
长放缓、“贸易战”频发、大
国力量对比变化等影响下
，“技术脱钩”“教育脱钩”等
正成为阻碍全球发展的重
要因素，国际环境日趋复
杂；另一方面，新一轮科
技革命和产业革命的加速
拓展使得全球创新版图正
在重构，抢占科技制高点
的竞争将更加激烈。
在这样的背景下，科技
人才自主培养就成为我国
建设现代化强国的重要保
障，也赋予教育新的重要
时代使命。在过去，我们
的教育虽不及发达国家，
但可以充分利用“超级全球
化”的红利和机会，通过广
泛的教育与科研国际合作
交流弥补我们在科技人才
培育上的不足；但是在当
今全球化受阻、“逆全球化”
势力抬头的背景下，原来
的科技领域国际合作交流
路径障碍重重，所以必须
对教育发展作出新的调整
与规划，“提高人才供给自
主可控能力”。正如习近平
总书记《在中国科学院第
二十次院士大会、中国工
程院第十五次院士大会、
中国科协第十次全国代表
大会上的讲话》中所指出
的：“培养创新型人才是国
家、民族长远发展的大计
。当今世界的竞争说到底
是人才竞争、教育竞争。
要更加重视人才自主培养
，更加重视科学精神、创
新能力、批判性思维的培
养培育。”
虽然高等教育直接关系
到科技人才，特别是创新
科技人才的培养，但是中
小学教育阶段所发挥的奠
基性作用也不容忽视。国
内外研究均表明，许多大
科学家对科学的终身兴趣
始于童年，所以从小保护
好学生的科学兴趣并且让
其一直持续下去就非常重
要。另外，科学精神、科
学思维等是成长为科学家
的必备素养，而这些素养
需要从小培育。相比于西
方发达国家，我们目前的
科学教育体系还存在着不
少问题，这也是目前我国
面临技术“卡脖子”难题的重
要根由。在这里，我愿意
结合我自己的学习与工作
经历，就中小学阶段的科
技人才培养谈几个需要关
注的问题。
第一，如何进一步提高
理科教育在中小学的地位
。在过去，我们有“学好数
理化，走遍全天下”的口号
，影响了一批又一批的高
中生在高中文理分科时选
择理科，在高考志愿填报
时选择理工类专业。近些
年来，在取消文理分科后
，不少学生在选择高考科
目时避难就易，再加上缺
少必要的指导，使得物理
、化学、生物学等科目的
受重视度不够。而从国际
发展经验和相关研究来看
，科学领域的人才培养需
要从青少年时期抓起，这
已经成为国际共识。以美
国为例，美国在科学和工
程教育上处于世界领先地
位，而美国2022年发布的
《学前至小学阶段的科学
与工程：儿童聪慧与教育
者优势》强调指出：应该
从学前阶段就开始进行科
学和工程教育，包括重视
学习环境建设、注重学科
整合、加强课程资源和教
师队伍建设等。
第二，如何改革理科课
程、教学与评价体系，以
更好地培养中小学生的科
学兴趣与科学思维。经过
改革开放几十年以来的发
展，我国的中小学教育已
经解决了“有学上”的普遍需
求，随着社会主要矛盾转
化为“人民日益增长的美好
生活需要和不平衡不充分
的发展之间的矛盾”，人们
对教育的需求也开始向“上
好学”转变。教育的“内卷”
成为一种突出的社会现象
，中小学理科教育的应试
化现象仍然没有得到有效
解决。中国科学院2021年
针对220多位院士的调研结
果显示，79.1％的院士认
为基础教育阶段的过度“刷
题”磨灭了学生的好奇心与
科学兴趣。解决这一问题
，需要科学的制度设计，
其中，课程、教学与评价
体系的改革既是关键，也
是基础。
第三，如何开发和利用
好校外科学教育学习资源
。课外的科学学习资源对
于扩大学生视野、激发学
习热情具有重要的价值。
我在上中小学的时候，科
学方面的课外图书资源相
当有限，还是高中时读到
的《化石》杂志激起了我
对古生物学的兴趣。通过
课外阅读，我开始了最初
关于生物进化的思考，并
在高考时选择了古生物学
专业，最终走上古鸟类研
究之路，推究原因，也正
是源于青少年时期这段启
蒙经历。现在的课外学习
资源除了纸质的书籍外，
还有各种各样的电子资源
，比我们那时丰富了不少
，所以要有效利用起来。
国外在这方面已经形成了
一些成熟的做法。例如，
美国课后联盟（The
Afterschool Alliance）发布
的报告显示：2020年，73
％的家长反映他们的孩子
课外学习项目中有STEM学
习的内容，60％的家长反
映他们的孩子每周至少参
与两次STEM活动；57％的
社区图书馆会为学龄前儿
童提供STEM课程，87％的
图书馆会为小学生提供
STEM课程等。站在新的历
史起点，参考他山之石，
我们在推进中小学科学教