在全国各地，学校都在努力应对疫情带来的学术影响。数学和阅读分数骤降，同时旷课现象激增。新冠疫情加剧了不平等，并制造了新的困境。作为将工程学教育引入学校的终身倡导者，我每天都在与这场危机作斗争。更多相同的——常规的、基于教科书的教学——不是我们需要的解决方案。但将工程学引入学校课程表可能正是解决方案。
尽管大型科技公司无处不在，但美国学生接受的工程学指导非常少。它不在大多数学校的核心课程中，即使教师们想要解决这个问题，他们也面临缺乏教育机会的困境。我在波士顿科学博物馆的同事和我一直在努力改变这种状况，在过去的二十年中，我们首先通过我们开创性的“工程学即基础”（EiE）项目（涵盖学前班到八年级）创建高质量的课程，现在又通过我们可免费访问的“青年工程解决方案”（YES）项目。我们亲眼目睹了这些方法如何改善学生的学习成果。
早在2001年，马萨诸塞州就在其K-12科学标准中率先引入了工程学，为其他州采纳的科学标准提供了信息。现在，“国家成绩单”——唯一具有全国代表性的评估，评估我们国家的学生在六个学科中知道什么和能做什么——的新科学框架首次纳入了工程学。负责监督“国家成绩单”的无党派国家评估管理委员会制定了该框架，该框架将指导2028年及以后的科学评估内容。
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在东波士顿，布拉德利学校自2018年以来就拥抱了工程学。从幼儿园开始，学生每周至少两次参加创新的、基于工程学的课程，让他们参与设计鞋子等技术。学校领导表示，这深刻地提高了学生的学习动力和成功率，包括学生在州终期考试“马萨诸塞州综合评估系统”（MCAS）中的科学成绩提高了九分。
但这种做法还不够普遍。在STEM——“科学、技术、工程和数学”——教育中，“E”往往在K-12教育中缺失，尤其是在早期年级。
这是一个错失的机会。2020年发表的一项针对三个州604个教室的随机对照试验表明，将EiE工程学和科学仔细地融入课程中，可以提高两者的学习成果。例如，当我们的“现在你来烹饪”课程邀请孩子们设计他们自己的太阳能烤箱时，他们会在研究材料绝缘体的特性及其环境影响的同时，探索热能传递的概念。这是一种引人入胜的方式，可以将科学、数学、工程、阅读和写作融为一体进行教学。
毕竟，学生应该学习自然科学世界和人造的——或工程化的——我们所居住的世界，这不仅是因为根据联邦预测，工程和技术工作的增长速度预计将快于大多数其他职业。我们生活在一个工程化的世界中，年轻人必须对技术及其后果做出明智、知情的选择。
学习工程学可以促进儿童的成长和解决问题的潜力（更不用说教会他们坚持不懈，这是工程系统化、迭代过程的必要组成部分）。在我们开发的另一个YES单元中，学生观察和记录他们学校周围的塑料垃圾，考虑其对环境的影响。然后，他们着手设计、测试和逐步改进去除塑料垃圾的技术。学生们对与他们的生活和社区相关、像这些一样开放式的项目最感兴趣。这些特质是工程设计挑战固有的。
并非所有人都意识到工程学教学对于教孩子们如何与他人合作——所谓的“软技能”——有多么有用。我最喜欢的YES课程之一是让幼儿园小朋友为遮阳帽提出一个共同的设计，遮阳帽可以遮挡他们头部——面部、耳朵或颈部——免受阳光照射。让这一切如此有趣的不只是可爱因素。学生们两人一组工作。他们必须考虑自己和他人的需求，培养同理心和妥协。
凭借其动手实践的方法和对不同视角的呼吁，工程学可以创造更公平的学习。我们已经见证了工程学挑战如何打破不平等的课堂动态。在2014年的一项研究中，在工程学课堂上，比传统课堂上更多样化的学生群体“自认为聪明”（或认为更多样化的同龄人“聪明”）。另一项研究发现，为学生提供工程学教学的教师比同行更有可能推荐弱势学生参加资优项目。
将工程学教学融入其他课程可能正是我们解决与疫情相关的学术问题所需的解决方案。工程学提高了学生的参与度，并提高了科学、数学和语文的学习效果。它培养了所有孩子都需要的那种技能——协作能力、批判性思维、解决问题以及反思和改进自己工作的能力。它为学生提供了充足的茁壮成长的机会。
大多数教师没有获得为学生提供工程学教学所需的时间、资源或专业学习。我们必须改变这种状况，才能使强大的工程学在K-12课堂上成为现实。提供免费工具是一个很好的开始，但这本身是不够的。在支持教育工作者教授工程学方面，我们为青年提供了新的学习方式，培养他们理解周围世界的能力。我们赋予他们解决影响自身及其社区的问题的能力。我们让他们为解决我们社会最紧迫和复杂的问题做好准备。教育的现状行不通。我们能够而且应该为我们的孩子设计更好的结果。
这是一篇观点和分析文章，作者或作者表达的观点不一定代表《大众科学》的观点。