下载掌阅APP，畅读海量书库
立即打开
1940年，钱穆先生于《改革大学制度议》中提出，“于博通的智识上，再就自己才性所近作专门之进修；你须先求为一通人，再求成为一专家”，首次提倡“通识教育与专门选修相结合”的课程体系。通识教育是面向全体学生的教育目标，是在现代多元化的社会中为受教育者提供通行于不同人群之间的知识和价值观。
《上海市普通高中课程实施方案》中提出，上海市普通高中除了开设国家课程，还需开设校本课程。“工程素养培育通识课程”是由学校根据学生的多样化需求，上海市社会、经济、文化发展的需要，学科课程标准的建议，并结合学校办学特色统筹规划开设的校本课程，是面向全体高一学生的选择性必修课。“工程素养培育通识课程”包括“工程与创意”“尚理智造2035”“机器人是怎样炼成的”以及“解密人工智能”四类课程，每周1课时。
工程素养培育通识课程的特色包括：具有工程素养培育的价值取向，具有与创意思维、机械、机器人、人工智能有关的教育内容，具有工程与创意思维、机械、机器人、人工智能等多方面的要素，具有工程与创意思维、机械、机器人、人工智能等多方面的教育操作实践活动，具有高中生探究创造的特征，具有现代主题化单元开发的特征，具有高中生跨学科学习的特征。
学校的特色基础课程旨在培养学生实践创新、系统思维、交流合作和责任伦理四大核心素养，意在关注学生个性和特长发展，重视创新意识和实践能力培养，为学生今后尽快适应大学的学习与生活做准备，为学生的终身发展奠定基础。按照学校“尚理”办学理念的核心要求，该课程群以培养“人文厚实、理工见长”、具有“创新精神和国际视野”的现代高中生为总体目标，将工程素养培育贯穿于4门课程，培养学生的实践能力和社会责任意识。
“工程素养培育通识课程”的4个模块围绕工程与创意思维、机械、机器人、人工智能展开课程设计和教学活动设计。从了解中国近代大型工程建设出发，初步认识什么是机械工程，初步了解机器人以及人工智能。此外，在工程实践中对创新思维的需求越来越高，课程中也涉及培养学生创意思维的相关内容。通识课程将引导学生对相关内容有初步的认识和了解。
在通识课程中设计了丰富的教学内容，具有工程与创意思维、机械、机器人、人工智能等多方面的要素，例如“阡陌纵横，交通枢纽”“了解人工智能的应用”“巧块无极限”等主题单元，涉及多方面的要素，为学生之后选择和学习“‘工程与科学’课程”“‘工程与技术’课程”等拓展选修课程打下基础。
“工程素养培育通识课程”具有工程与创意思维、机械、机器人、人工智能等多方面的教育操作实践活动。学校拥有工程素养体验馆、机器人创新实验室、人工智能专用教室等各类创新实验室，以配合课程的开展。工程素养体验馆引入物联网交通系统、智能港口系统、智能分拣系统等当今较常见的工程技术，为机械模块的教学内容实施提供了强大的辅助支持。人工智能专用教室——“OMaker-Lab”工程创新实验室（简称OL），旨在为学生提供一个培养工程创新能力的平台。OL为学生参与相关项目化的系列课程提供资源、材料、工具，以发展其兴趣和特长。不仅仅用一些资源去模仿，更重要的是使学生有机会学习如何用创新方法进行设计、拓展和实验。OL实现了功能分区、硬件设施改造、学生课程设计、课程套材配备等一系列具体内容。
“工程素养培育通识课程”具有高中生探究创造的特征。学生围绕相关任务主题进行自主探究，重在发展问题意识，提高主动探究、动手操作、利用跨学科的课堂知识解决实际问题的能力。另外，课程多以小组合作模式进行，重在发展学生的创新意识、团队合作意识。
“工程素养培育通识课程”具有现代主题化单元开发的特征。由于该课程面向高一学生，因此，以从初中进入高中的学习转型为突破口，通过对国家大型工程设施的认识，激发学生对“工程”学习的兴趣，多层面理解工程。通过工程与创意思维、机械、机器人、人工智能等主题化单元的开发，理解工程实践的过程、方法，掌握常见的分析方法和分析工具或解决问题的方法。
“工程素养培育通识课程”具有高中生跨学科学习的特征。在活动设计中，不局限于某一门学科，结合各类学科知识解决实际问题，体现跨学科特点，且更贴近学生实际生活，为学生完成个性化课题研究提供思路和方向，从而提升学生的创新能力，促进学生的全面发展。此外，相比于基础型学科的课程，通识课程能够引导学生动手实践，交流合作，发现问题，分析并科学解决问题，更加体现学校对学生核心素养发展的特色表达。
工程素养培育通识课程的指导思想是：贯彻落实国家人才培养重要战略方向——注重工程素养培育，依托上理工大学教育资源探索高中生工程素养的培育，促进高中生创新精神、创造性思维能力与创造性实践能力的培养，促进高中生学习方式的转变以及探究创造习惯品质的养成，促进学校“工程素养培育”办学特色更好地发展。
党的二十大报告明确提出，“深入实施人才强国战略”“加快建设国家战略人才力量，努力培养造就更多大师、战略科学家、一流科技领军人才和创新团队、青年科技人才、卓越工程师、大国工匠、高技能人才”。培养人才是长久之计，是社会持续、长远发展的基础。全方位人才培养，是一个复杂的系统工程，涉及多个方面，因此学校设置通识课程，注重对学生多方位的素养培育。
深入推进与上海理工大学合作，依托大学优质资源，如工程方面的教师、实验室、器材与实验设备等，完善教学质量保障体系，全面提升教师教与学的质量与效果。充分发挥学校与上海理工大学的各自优势，形成与高校互动的协同育人机制。
学生在学习中成为一个创客——建筑师、工程师、编程员、艺术家、作家、科研人员等，初步体验这些具有创造力的职业人员是如何工作的。学生拥有可以让他们自己有所发挥、学习、展示的时间和空间，能切实经历设计、拓展和实验的过程，真正提升自身的工程素养。
通识课程涉及多方面、多维度的教育，促使学生知识技能、创造能力和学习习惯的发展与养成。课堂上，教师采用不同的方式进行授课，将课堂时间交给学生，鼓励学生大胆质疑、积极创新，促进高中生由被动接受转变为主动学习。教师从实际出发创设情景，激发学生兴趣，培养学生的创新意识。
工程素养培育通识课程是面向全体高一学生的课程，帮助学生完成从初中到高中的过渡，为学生学习之后的高中拓展（研究型）课程打下基础，甚至为学生的生涯规划埋下种子，更好地促进学校高中生的“工程素养培育”。通识课程也是学校特色办学的一张名片，它的创建、开发、应用与完善能促进学校“工程素养培育”办学特色更好地发展。
工程素养培育通识课程的总目标是：促进高中生系统思维意识与能力的发展，促进高中生实践创新精神与能力的发展，促进高中生交流合作意识与品质的发展，促进高中生责任伦理态度与精神的发展。
系统思维是指能够运用知识形成对问题情境的整体判断，具有较好的发现问题、分析问题和科学解决问题的综合思维能力。
具体而言，系统思维是指，具有必要的理工知识与人文知识，能够灵活综合地运用理工知识与人文知识解决有关工程问题；具有较好的逻辑思维与辩证思维能力，能够运用逻辑思维与辩证思维解决有关工程问题；具有较好的创造性思维能力，能够运用创造性思维解决有关工程问题；具有较好的发现、分析与解决问题的综合思维能力，能够较好地发现、分析与解决有关工程问题。
工程是一个比较大的概念，涉及数学、物理、化学等不同领域，不管是课程设计还是教师教学，都体现出跨学科教学的特点，要求学生更加系统地思考问题，培养学生的逻辑思维与辩证思维等综合能力。
实践创新是指具备动手实践能力，能创造性地运用工程技术和信息技术，将科学的理论创新运用于实践，具有探索精神，有实现工程目标的能力。
具体而言，实践创新是指，具有必要的工程实践操作动手能力、工程探究操作动手能力、工程创造操作动手能力；具有较好的创新性意识、创造性精神、探索精神、坚持不懈的精神；具有较好的发散思维、集中思维、创造性想象、直觉思维与灵感思维能力；具有能运用工程技术和信息技术进行实践创新的能力；具有能运用科学理论和技术进行实践创新的能力。
在课程中要求学生根据教师提供的基本资料、信息，经历拓展资料搜集、亲身实践、提出问题、设计方案、实践与改进等过程，最终提出自己的想法，从而培养解决问题的能力，发展质疑精神，培育创新意识。
交流合作是指具有交流合作的意识和能力，能够在团队协作中沟通交流，合作分享，取长补短，相互促进。
具体而言，交流合作是指，具有与同伴合作互助地进行实践、探究与创造活动的意识和品质；具有与同伴交流讨论实践、探究与创造过程的意识和品质；具有与同伴共享、分享实践、探究与创造成果的意识和品质；具有虚心学习、耐心倾听、乐于接受不同意见、善于取长补短的良好习惯与品质。
在各个模块中，学生以小组的形式对教师抛出的问题进行探讨、研究。在课程作业中，明确要求学生填写如何分工，引导学生学会分工合作。例如，在“工程与创意”课程中，最后一章是“学生设计展”，教师评价小组综合成果的同时也要求学生相互评价，注重学生在解决问题过程中发展交流合作的意识和品质。
责任伦理是指在行为发生之前就能预见行为完成之后可能产生的结果，并努力克服其中负面的东西，比如做工程不能破坏自然环境等。具体而言，责任伦理是指，具有开展工程相关实践、探究与创造的责任心；具有开展工程相关实践、探究与创造的伦理精神；具有开展工程相关实践、探究与创造的社会效果的预见性；具有努力克服工程相关实践、探究与创造产生负面效应的责任心；具有承担工程相关实践、探究与创造产生负面效应的伦理精神。
例如，在“尚理智造2035”课程中，教师向学生介绍洋山深水港工程，引导学生分析港口选址是否会对周围环境造成影响。通过播放纪录片等形式，带领学生了解洋山深水港在环保方面的诸多努力。例如，投入了大量的资金，在工程建设前会通过模型反复论证工程方案，严格控制施工作业范围，延长泥沙沉淀路径，尽量降低工程实施后对自然条件（特别是海洋生态环境）的影响等。
完成初高中衔接，将工程素养培育贯穿在课程中，融入“中国智造”“人工智能”“创新创业”等要素，通过对大型国家工程设施的认识，激发学生对“工程”学习的兴趣，理解工程实践的过程、方法，掌握常见的分析方法和分析工具或解决问题的方法。以阶段式任务引导、培养学生发现问题、分析问题和科学解决问题的系统思维，体验科学的探究过程，培养学生计划先行、科学严谨的学习习惯和意识。以小组合作的项目化学习方式提升交流合作精神。结合近代中国工程实例，帮助学生多层面理解工程，以了解新时代中国力量为契机，激发学生对“工程”学习的兴趣，增强学生的民族自豪感和认同感，引导学生开一扇瞭望工程世界的窗，架一座抵达尚理精神的桥，扬一面勇立报国宏愿的帆。
通识课程是落实学校工程素养培育的具体手段，在实施过程中，基于开设的课程内容和特点，结合黄甫全教授提出的层次构成分类教学实施模式，有效利用现代信息技术的教学方法，形成以下几类教学实施策略：利用多媒体设备、实验室特有环境进行讲解演示教学，在问题导向下对通识课程的学科知识进行探究式教学，基于通识课程内容开展以学生为中心的项目活动教学。
讲解演示法是教师在课堂上通过展示各种事物、直观教具，利用多媒体设备、虚拟技术或实验室环境进行示范性实验，配合简明、生动的口头语言向学生系统地传授学科知识、发展学生智力的方法。这一类教学方式适合原理性内容的教学，在教学实施的具体过程中可以使用启发式、发现式、设计教学法、注入式等方法。
如在“尚理智造2035”课程的活动四“使命必达——物流”这一课中，教师利用教室多媒体设备分段播放视频，再结合生动的讲授，引导学生认识智能化物流装备，以及这些装备的主要功能可以运用到哪些物流作业的具体环节中。然后通过工程素养体验馆配套的港口物流模拟操作平台，演示自动分拣系统的工作过程，包括控制装置、分类装置、输送装置及分拣道口等设备是如何工作的。学生通过观察教师的演示过程，体验物块颜色分拣、分拣手进行货物入库以及废料处理等整个物流环节。
问题探究法是教师提出问题或教师引导学生提出问题，在教师组织和指导下，学生通过比较独立的探究和研究活动，寻求问题的答案而获得知识的方法。这种方法的优点在于能够让全体学生主动参与学习活动，培养学生基于工程素养培育目标的思考、探究、沟通的能力。在具体的教学实施过程中可以采用问题链设计、真实情景引导、小组讨论、文献检索、交流辩论等方法。
如在“机器人是怎样练成的”课程的“光敏传感器的原理及使用”这一课中，教师通过“在城市的街道上，当天亮起来时，路灯会自然熄灭；当天暗下来时，路灯又会自然点亮”这一生活情景提出问题：“是什么装置在控制路灯的熄灭与点亮呢？”引导学生发现光敏传感器。然后通过“什么是光电效应？什么是光敏传感器？光敏传感器的应用？ASMII机器人上的光敏传感器如何实现对光的检测？”一系列层层递进的问题，带领学生探究光敏传感器的功能、物理原理和在机器人系统中的应用。在问题的驱动下，学生通过师生、生生互动，利用所学知识推导、讨论、构建新的知识和理解，并能根据问题的要求，观察教师的实验展示，总结相关原理。这充分展现了工程素养培育的目标，提升了学生的学科核心素养，形成了科学探究的思维，锻炼了合作交流的能力。
项目活动教学是一种将学习置于具体问题情境中的以学生为中心的教学模式。这种教学模式旨在把学生融入有意义的任务完成过程中，让学生积极学习，自主进行知识的建构，以现实的、学生生成的知识和培养起来的能力作为最高成就目标。在探究活动中，团队成员之间集思广益、互相启发、取长补短，不仅加深学生对学习内容的理解，还可以激发他们的学习兴趣，提高学习情绪，培养钻研问题的能力，提高独立性。在具体的教学实施过程中可以采用问题驱动、数据收集、实验活动、样品设计、程序设计、分享验证等方法。
如在“解密人工智能”课程中，教师安排了“智能宠物机器人设计”活动项目，该项目要求学生利用课程所学知识，结合智能宠物机器人这一设计主题，分小组执行项目，最终实现功能规划。整个活动主题明确，难度适中，贴近学生日常生活。在活动过程中，教师安排了三个课时四个环节，指导学生逐步实现项目设计，包括“头脑风暴确定主题；自主探索人工智能系统训练；设计及调试核心功能程序；团队合作项目交流展示”。这四个环节中有指导学生进行小组谈论、组间交流分享的活动，也有自行研究探索，还有实验操作和程序设计的过程以及最后的项目总结与展示。整个项目设计通过《学生活动任务单》指导学生分工合作并记录过程。在整个项目活动中，学生通过小组合作—任务分解—原理探究—项目实现的过程，将课程知识运用到具体的项目作品中，实现了工程素养培育的最终目标。
由于“工程素养培育通识课程”具备通识课程的特点和工程素养培育的教学目标，在教学活动的具体实施过程中，对教学过程、内容的安排，对教学方法、步骤、组织形式的选择，就不能完全按照基础型课程的模式加以考虑。另外，由于课程的教学环境基本是专用教室或者相关学科的实验室，具备探究学习和项目开展的硬件条件，可以把教学环境作为教学活动实施的重要因素之一，开展教学活动设计。
以“工程与创意”课程中的“小球高度”这节课为例，教师采用项目活动教学方法，具体分为如下几个阶段。
“小球高度”是“工程与创意”课程的一个典型案例，任务要求是利用材料使小球离地越高越好。
教师首先必须明确教学目标。依据三维目标，该课的教学目标可以划分为：知识与技能——能够将力学原理、材料的性能等知识、原理综合应用于实际问题；过程与方法——经历发现问题、分析问题、解决问题的一般问题处理过程，经历团队合作的过程，培养学生间的默契，学习理解和包容；情感态度与价值观——培养利用现实材料创造性解决问题的态度，培养学生面对问题不畏困难、不怕跌倒的精神，学习分析、评估、决策等基本思维方式，提高问题处理能力。
该课以学生活动为主，教师应准备好相关设备材料，备好后放在小组用的盒子里，具体见表2-1、表2-2、表2-3。
表2-1 “小球高度”材料准备清单限定材料（备6组）
表2-2 非限定材料
请备货时以“数量”为单位进行整理，标注“大量”的项目以放满整个盒子为准。备好后放在材料盒里，并对应准备“材料价目单”。
表2-3 其他材料
在教学活动的具体实施过程中，教师将教学流程分为以下几个环节：
1.课程引入：“东方之珠”——上海东方明珠电视塔的结构之美。
2.明确任务：完成小球高度挑战，具体任务单如下所示。
1.你们的任务是选择材料把小球支撑起来，离桌面越高越好。
2.每组有1个乒乓球、1个橡皮球和1个高尔夫球，任选其一进行挑战。
3.这里有一些用于解题的材料，需要小组“选购”作为建筑耗材。
4.每组有一把剪刀，只能作工具使用，不能成为制作结构的一部分。
5.桌面上有一块胶带标出的方形区域。用于支撑小球的结构只能位于方形区域内的桌面上。
6.在时间到之前，你们可以停止解题并要求评分。但是一旦提出评分要求，就不能再触碰制作的结构。
7.评分标准如下：
（1）如果结构支撑住的是：
乒乓球，从桌面到球顶部的距离，每厘米得1分。
橡皮球，从桌面到球顶部的距离，每厘米得2分。
高尔夫球，从桌面到球顶部的距离，每厘米得3分。
补充说明：乒乓球、橡皮球、高尔夫球只能选择一个使用。
（2）根据团队合作程度，在1—15分内评分。
（3）根据结构的创造性，在1—15分内评分。
3.开始活动，活动流程是：小组讨论；采购材料（第一次）；结构制作；采购材料（第二次）；结构制作。
4.展示评分。
根据该项目活动，教师设计了具有针对性的活动评价标准。评价标准关注学生的团队合作和项目活动过程中的创造能力，为学生活动提供目标指向。
整节课通过开放的任务目标，给予学生充足的空间去想象。其中，材料的选择是对学生生活经验的考验，限定经费30代币是这节课的亮点。学生有足够的开放度选择自己想要的材料，同时又是在相对公平的环境下进行比拼。
在项目活动过程中，如何利用材料做好结构是又动脑又动手的过程，小组合作过程中有争辩、有尝试，可以失败，可以重新再来，一切都变得可能。要做好这个任务需要一定的工程知识素质、良好的思维素质，更需要工程实践操作能力。具体评分标准见表2-4、表2-5。
表2-4 小球高度计分表
备注：三种球只选择一个计分。
表2-5 评分标准
高中生工程素养评价的主要目的是全面了解学生的工程学习活动历程，激发需求与潜能，促使学生在工程素养、专业精神、审美情趣等方面获得提升，从而加强综合素养。对工程素养的评价既要关注最后的结果，更要关注学生的参与过程；既要关注学生工程素养水平，更要关注他们在工程活动中表现出来的情感与态度，帮助学生认识自我，建立信心。
基于工程素养培育的课程评价以学生为中心，倡导学生自主学习、自主实践、自主探究。在评价中将以学习任务作为评价的驱动引领，通过评价任务的设计使学生能身临其境地学习，让学生自己动脑、动手，充分体验探究、发现的过程。教师在学生学习任务的完成过程中形成对学生工程素养能力的评估。
在评价方面，教师不仅要把结果作为评价的目标，更应该把评价变成促进学生主动学习、推动学生全面发展的一个过程。教师的动作、眼神、语态无时无刻不对学生起着评价的作用，更重要的是，教师在学校里代表社会对学生的一种态度，往往会对学生的一生产生很大的影响。特别在工程素养方面，没了高考分数的压力，该如何评价？可以考虑从以下几方面进行评价：学生提出的问题是否有新意，操作求解是否有新意，合作学习是否有效率，结果呈现是否有特色，作品是否有创意，反思拓展是否有眼光，自我感受是否有收获，兴趣动力是否有增强，工程素养是否有提高，等等。
教学活动评价设计以教学目标为主要依据。结合课程内容，教学实践从过程性评价和总结性评价两方面对学生在学习活动中的表现和收获进行评估，其中总结性评价以作品评价为主，小组合作问卷评价和动机水平量表测量为辅。在评价形式上，将自评与他评相结合、形成性评价与总结性评价相结合，对学生的评价和反馈贯穿于通识课程教学活动的始终。以下分别对开发的几种教学评价工具进行介绍。
为了更详细地了解学生在教学活动中的表现，设计了过程评价工具，具体操作是由每个小组的助教根据小组成员在各个教学活动过程中的即时性表现进行评价与记录。
表2-6 教学活动的评价表
（1）作品和分享评价。作品能够反映学生对通识课程的学习掌握情况，以及展示学生解决问题、探究分析、工程设计、创新和实践等方面能力。设计的作品评价指标如表2-7所示。该评价表主要从作品的完整性、创意性、美观性和价值性等方面进行评价，此外还增加了分享汇报方面的评价，包括汇报内容、汇报表现、小组合作和作品效果。
表2-7 作品和分享评价表
（2）学生自我总结反思。
（3）小组合作学习的自我评价。为了进一步了解学生对团队合作学习的主观评价，可以采用小组合作学习评价量表进行评价。小组合作学习评价的内容包括沟通交流、解决问题和学习效率等方面，其中沟通交流是调查小组沟通对知识技能获得、任务完成和自我表达的作用，解决问题是了解小组合作方式对解决问题能力的作用，学习效率则是调查小组合作对学习效率和任务完成质量的影响。
表2-8 小组合作学习评价量表
通识课程的评价方式可以采用学生自评、学生互评与教师评价等方式，根据教学目标及内容采用适合的评价方法，可以一学期评价一次，也可以根据课程设置的实际情况进行评价。
表2-9 评价的方式方法
续表
评价的组织机构为高中生工程素养培育通识课程子课题组，其中可以包括任课教师、教师评委、学生评委等。
充分发挥管理的决策、组织、激励与服务的功能。
管理组织为课题组、教导处、科研室。
管理规章包括课程建设制度、课程实施制度、课程管理制度。
管理程序具体为：“工程素养培育通识课程”的设计，“工程素养培育通识课程”教学的实施，“工程素养培育通识课程”教学的评价、反馈、改进，“工程素养培育通识课程”教学的总结。
为了顺利有序地开展工程素养培育通识课程，学校不仅成立了课程规划实施领导小组，还提供了以下保障。
学校通过完善“工程素养培育通识课程”研发及管理机制，建立了高中生工程素养培育的可持续发展机制，提升课程领导力，促进通识课程有序、有效地进行。
整合高校力量组建专家团队，依托大学实验室和项目研究资源，在课程设计、内容开发、学生活动等方面进行指导。
大力培养能适应未来教育需求的一专多能的新型教师，支撑学校特色品牌的可持续发展。学校借助大学专业和师资优势，积极打造教师学习共同体，提升教师在课程研发与实施等方面的能力，培养特色教师团队；整合校内外教育和培训资源，依托“四个中心”，有效落实特色教师多元培育机制。通过教研训一体机制，学校将教研活动、科研活动与师资培训有机结合，从课程建设、课堂教学、专业提升、课题研究等多方面加强教师培养，努力建设一支“理崇至真，工贵求实”的高素质的教师队伍。
优化学习空间，从工程素养培育的角度，推进创新实验室、文理中心、图书馆、理化生实验室等学习空间的软硬件升级。增强教师的跨学科研究力量，组建跨学科教研组，探索跨学科协同教学的运作方式、运行机理和模式。对现有的通识课程不断进行更新与升级，培育符合时代需求的、具备工程素养的高中生。
工程素养培育通识课程的实践效果主要表现为：形成了系列“工程素养培育通识课程”精品课程，初步彰显了“工程素养培育通识课程”的区域特色和实践成果，显著提升了学生的工程素养，促使教师队伍的工程素养水平有较大提高。
学校形成了“工程素养培育通识课程”精品课程。课程面向全体学生，强调工程素养培育需要有全面和广博的知识基础和扎实的知识积淀。学校面向全体高一学生开设了工程素养短课程，包括“工程与创意”“机器人基础”“工程机械概论”“虚拟技术”四门短课程，培养学生对工程素养的兴趣和基本技能。学校与上海理工大学工程实训中心合作开发了高中生工程与实训课程，从学生实践能力入手，通过对简单的钳工、铸造、数控加工、材料成型等操作技能的学习，培养学生的实践能力，强化工程素养培育的过程与环节，让每个学生都能体验工程实践的过程，感悟工程实践的重要性，收获工程实践的成果。
表2-10 工程素养培育通识课程
学校关注特色短课程与学科课程之间的内在联系，注重创新实验室设备的有效利用，重整重编课程文本，将“中国智造”“人工智能”“创新创业”元素融入到课程中，以小组成员协同合作的形式，在完成递进式任务的过程中学习工程与机械理论知识，并通过实践输出创新性项目成果。如学校开发的“尚理智造2035”课程中的“工程与机械”一课，以一带一路援非建设的故事情境为主线，带领学生置身于15年后的中非共建工程中，化身为真正的工程师，攻克一道道工程难题，取得创新性的工程项目成果。
学校自行开发思维创意、机器人基础、工程与机械基础等方面的慕课，供全市中小学生自主学习；学校引入信息化工具，提升实践体验，采集过程性评价数据；结合网络课程资源，学校开发实验平台，定制工程素养必修课程资源及互动交流的学习评价系统，记录学生的学习经历，从不同角度全面衡量、了解学生的学习水平。
学校开设特色社团活动课程、创新实验室系列探究课程、暑期创意漂流体验课程、头脑OM体验课程、海外综合学习课程等综合实践课程。例如，学校在原来的特色短课程“工程与创意”的基础上，形成了培养学生兴趣的“指尖大工程”通识课程，完善了与志愿者服务相结合的“工程创意漂流”实践体验课程，还将社团活动课程进行深化与完善，形成“CPS创造力问题解决”“工程模型的创意设计与研究”等系列研究课程。
学校开展了尚理科技节、尚理读书节、尚理社团文化节等活动。联合上海理工大学及十二所联盟校，开展科技知识竞赛、社团文化展示、学生创意设计、专项挑战赛、大学生科创观摩等活动。丰富尚理讲坛内涵，从教师、学生、专家、家长、校友五个层面，围绕“工程素养”展开大交流大讨论。
2019年9月，学校获评全国首批“中小学人工智能教育实验校”，助推工程素养特色培育进一步发展。在特色课程升级开发中，学校引入人工智能高中课程，以特色项目引领、体现工程素养培育，形成集创新实验硬件、资源、课程、导师团、实践平台为一体的教育场所，引导高中生进行课程学习，为师生提供探索人工智能技术的认知入口。
上海光华学院剑桥国际中心国际高中2016届毕业生张同学被剑桥大学最古老的学院——彼得学院的工程专业录取，他获得了总额超过了100万元人民币的奖学金。近30多年来，获得该奖学金的人数不超过200人。之所以获得面试考官的青睐，是因为他在高中阶段，花了一个月的时间，自己动手做了一台斯特林发动机模型，并且还写出了这一发动机缺陷原理的报告。可见，高中生工程素养的多元评价在全世界已得到广泛认同，这也促使上理工附中在学生工程素养评价上不断探索。
深化高中生项目化研究性学习，利用上海市研究性学习自适应学习系统，为每一个课题研究配置校内外指导教师，融合上海理工大学及社区优质资源，引导学生经历研究过程、丰富学习体验，促进学生系统思维意识与能力的提升，形成有质量的研究性成果专辑。
增强学生理论与实践相结合的应用能力。利用多样化培养路径提升学生的综合能力。特色社团蓬勃发展，目前学校有机器人社团、头脑OM社团、环保社等20多个社团。此外，学校鼓励学生利用创新实验室资源开展课题研究与作品制作，促使学生创新精神实践能力不断提升。
学生在新时代“中国智造”的背景下，以小组成员协同合作的形式，在完成递进式任务的过程中学习工程与机械理论知识，并通过实践输出创新性项目成果。通过通识课程的学习，提升学生的团队协作意识与能力，激发学生的创新设计理念，增强学生理论与实践相结合的应用能力。
通过通识课程的学习，高中生责任伦理的态度与精神有了显著提升。开展有关工程问题的实践、探究与创造的责任心和伦理精神，对相关社会效果的预见性，努力克服负面效应的责任心，承担有关负面效应的伦理精神都得到了较好发展。
下面以顾凌燕老师“工程与创意”课程中的“会拐弯的小车”这一单元为例，说明课程对学生工程素养培育的成效。此单元共分为四个课时。
第一课时：发现问题——初步建模
●初步了解拐弯小车的制作原理。
●通过制作小车，初步学会拐弯小车的制作方法。
●通过对车辆的打磨，增加学生的耐性，培养追求精益求精的处事态度，培养工匠精神。
第二课时：实践研讨
●进一步分析、探讨小车的制作原理和蕴含的科学知识。
●进一步学习并巩固对比实验、控制变量、数据统计等基本研究方法。
●共享探究成果，知道对于任何问题其影响因素都是综合的，解决问题需要多方面考量。
第三课时：成果共享
●通过展示团队的探究成果，科学阐述影响小车行驶轨迹的因素，分析实际情况的复杂性。
●提升学生对问题的整体把控能力，能够对问题的综合性、复杂性有深层认知。
●团队之间进行共享，感受团队协作的重要性，从中汲取合作经验，促进学生学会分享。
●真正领会“遇事不怕事”的内涵，养成积极的处事心态，掌握解决问题的方法。
第四课时：模型完善——解决问题
●通过对车辆的制作，提升知识迁移能力、时间控制能力、动手制作能力等综合实践能力。
●通过各小组的比赛，提升团队协作能力。
“会拐弯的小车”整个单元通过项目化教学的方式加以推进。通过学习，学生能提升实践能力，增强理论与实践相结合的应用能力，加强团队协作意识，激发创新设计理念；体验工程实践的过程，感悟工程实践的重要性，收获工程实践的成果，提升工程素养水平。
基于多年教学经验，以及学校多维度培养机制对教师专业发展的促进作用，教师工程素养有显著提高。教师系统思维的意识与能力、实践创新的精神与能力、交流合作的意识与品质、责任伦理的态度与精神都有较大提升，科研能力不断提高，师资队伍不断优化。例如，王智颖等职初教师团队的课题“基于工程素养特色的高中跨学科校本课程开发与实践”获市级立项，使他本人的工程素养与教学能力都有较大提高。
（本节撰写者：王智颖、张烨琼、卢胜男）