在全國各地，學校都在努力應對疫情帶來的學術影響。數學和閱讀分數驟降，同時曠課現象激增。新冠疫情加劇了不平等，並製造了新的困境。作為將工程學教育引入學校的終身倡導者，我每天都在與這場危機作鬥爭。更多相同的——常規的、基於教科書的教學——不是我們需要的解決方案。但將工程學引入學校課程表可能正是解決方案。
儘管大型科技公司無處不在，但美國學生接受的工程學指導非常少。它不在大多數學校的核心課程中，即使教師們想要解決這個問題，他們也面臨缺乏教育機會的困境。我在波士頓科學博物館的同事和我一直在努力改變這種狀況，在過去的二十年中，我們首先透過我們開創性的“工程學即基礎”（EiE）專案（涵蓋學前班到八年級）建立高質量的課程，現在又透過我們可免費訪問的“青年工程解決方案”（YES）專案。我們親眼目睹了這些方法如何改善學生的學習成果。
早在2001年，馬薩諸塞州就在其K-12科學標準中率先引入了工程學，為其他州採納的科學標準提供了資訊。現在，“國家成績單”——唯一具有全國代表性的評估，評估我們國家的學生在六個學科中知道什麼和能做什麼——的新科學框架首次納入了工程學。負責監督“國家成績單”的無黨派國家評估管理委員會制定了該框架，該框架將指導2028年及以後的科學評估內容。
關於支援科學新聞報道
如果您喜歡這篇文章，請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞報道 訂閱。透過購買訂閱，您正在幫助確保有關塑造我們當今世界的發現和想法的具有影響力的故事的未來。
在東波士頓，布拉德利學校自2018年以來就擁抱了工程學。從幼兒園開始，學生每週至少兩次參加創新的、基於工程學的課程，讓他們參與設計鞋子等技術。學校領導表示，這深刻地提高了學生的學習動力和成功率，包括學生在州終期考試“馬薩諸塞州綜合評估系統”（MCAS）中的科學成績提高了九分。
但這種做法還不夠普遍。在STEM——“科學、技術、工程和數學”——教育中，“E”往往在K-12教育中缺失，尤其是在早期年級。
這是一個錯失的機會。2020年發表的一項針對三個州604個教室的隨機對照試驗表明，將EiE工程學和科學仔細地融入課程中，可以提高兩者的學習成果。例如，當我們的“現在你來烹飪”課程邀請孩子們設計他們自己的太陽能烤箱時，他們會在研究材料絕緣體的特性及其環境影響的同時，探索熱能傳遞的概念。這是一種引人入勝的方式，可以將科學、數學、工程、閱讀和寫作融為一體進行教學。
畢竟，學生應該學習自然科學世界和人造的——或工程化的——我們所居住的世界，這不僅是因為根據聯邦預測，工程和技術工作的增長速度預計將快於大多數其他職業。我們生活在一個工程化的世界中，年輕人必須對技術及其後果做出明智、知情的選擇。
學習工程學可以促進兒童的成長和解決問題的潛力（更不用說教會他們堅持不懈，這是工程系統化、迭代過程的必要組成部分）。在我們開發的另一個YES單元中，學生觀察和記錄他們學校周圍的塑膠垃圾，考慮其對環境的影響。然後，他們著手設計、測試和逐步改進去除塑膠垃圾的技術。學生們對與他們的生活和社群相關、像這些一樣開放式的專案最感興趣。這些特質是工程設計挑戰固有的。
並非所有人都意識到工程學教學對於教孩子們如何與他人合作——所謂的“軟技能”——有多麼有用。我最喜歡的YES課程之一是讓幼兒園小朋友為遮陽帽提出一個共同的設計，遮陽帽可以遮擋他們頭部——面部、耳朵或頸部——免受陽光照射。讓這一切如此有趣的不只是可愛因素。學生們兩人一組工作。他們必須考慮自己和他人的需求，培養同理心和妥協。
憑藉其動手實踐的方法和對不同視角的呼籲，工程學可以創造更公平的學習。我們已經見證了工程學挑戰如何打破不平等的課堂動態。在2014年的一項研究中，在工程學課堂上，比傳統課堂上更多樣化的學生群體“自認為聰明”（或認為更多樣化的同齡人“聰明”）。另一項研究發現，為學生提供工程學教學的教師比同行更有可能推薦弱勢學生參加資優專案。
將工程學教學融入其他課程可能正是我們解決與疫情相關的學術問題所需的解決方案。工程學提高了學生的參與度，並提高了科學、數學和語文的學習效果。它培養了所有孩子都需要的那種技能——協作能力、批判性思維、解決問題以及反思和改進自己工作的能力。它為學生提供了充足的茁壯成長的機會。
大多數教師沒有獲得為學生提供工程學教學所需的時間、資源或專業學習。我們必須改變這種狀況，才能使強大的工程學在K-12課堂上成為現實。提供免費工具是一個很好的開始，但這本身是不夠的。在支援教育工作者教授工程學方面，我們為青年提供了新的學習方式，培養他們理解周圍世界的能力。我們賦予他們解決影響自身及其社群的問題的能力。我們讓他們為解決我們社會最緊迫和複雜的問題做好準備。教育的現狀行不通。我們能夠而且應該為我們的孩子設計更好的結果。
這是一篇觀點和分析文章，作者或作者表達的觀點不一定代表《大眾科學》的觀點。