吳雪暉

摘? 要? 工程思維是實(shí)踐性的、以系統(tǒng)分析和比較權(quán)衡為核心的一種籌劃性思維。將工程思維融入小學(xué)科學(xué)課程，能夠讓學(xué)生體驗(yàn)STEM技能，從而運(yùn)用數(shù)學(xué)、科學(xué)和技術(shù)領(lǐng)域的概念來系統(tǒng)地解決復(fù)雜問題。文章以STEM項(xiàng)目《造一艘小船》為例，根據(jù)工程設(shè)計(jì)流程，通過有效的探究活動(dòng)，利用直觀的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，引導(dǎo)學(xué)生理解科學(xué)概念，多層次實(shí)踐科學(xué)概念，培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜問題的工程思維。

關(guān)鍵詞? 工程思維?? 設(shè)計(jì)流程?? 學(xué)習(xí)目標(biāo)

中圖分類號(hào)：G424??????????????? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A???????????????? DOI：10.16400/j.cnki.kjdkx.2021.02.039

Cultivating Engineering Thinking Based on Design Process

——Take STEM project “building a boat” as an example

WU Xuehui

（Chongqing Lianguang Primary School， Chongqing 400032）

Abstract： Engineering thinking is a kind of practical planning thinking with the core of system analysis and comparison. Integrating engineering thinking into primary school science curriculum can enable students to experience stem skills， so as to use the concepts of mathematics， science and technology to solve complex problems systematically. This paper takes stem project "building a boat" as an example， according to the engineering design process， through effective exploration activities， using intuitive experimental phenomena， to guide students to understand scientific concepts， multi-level practice of scientific concepts， and cultivate students' engineering thinking to solve complex problems.

Keywords： engineering thinking; design process; learning object

現(xiàn)行小學(xué)科學(xué)高年級(jí)教材中，部分單元可通過制造產(chǎn)品的方式開展以工程為主的STEM項(xiàng)目活動(dòng)。以STEM項(xiàng)目《造一艘小船》為例，根據(jù)工程設(shè)計(jì)流程，通過有效的探究活動(dòng)，利用直觀的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，引導(dǎo)學(xué)生理解科學(xué)概念，多層次實(shí)踐科學(xué)概念，培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜問題的工程思維。

工程思維是實(shí)踐性的、以系統(tǒng)分析和比較權(quán)衡為核心的一種籌劃性思維。工程設(shè)計(jì)流程注重引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用系統(tǒng)分析的方法，針對(duì)某一具體技術(shù)領(lǐng)域的問題進(jìn)行要素分析、整體規(guī)劃，并運(yùn)用模擬和簡易建模等方法進(jìn)行設(shè)計(jì)。將工程思維融入小學(xué)科學(xué)課程，能夠讓學(xué)生體驗(yàn)STEM技能，從而運(yùn)用數(shù)學(xué)、科學(xué)和技術(shù)領(lǐng)域的概念來系統(tǒng)地解決復(fù)雜問題。

科學(xué)與工程設(shè)計(jì)流程的聯(lián)系

科學(xué)與工程互為補(bǔ)充，卻又不盡相同。一般而言，科學(xué)探究的目的在于利用證據(jù)來解釋自然界和人類世界，而工程設(shè)計(jì)的目的在于解決關(guān)系到人類需求和欲望的特定問題，但兩者在很多環(huán)節(jié)上存在著共性。

小學(xué)科學(xué)一直倡導(dǎo)以探究式學(xué)習(xí)為主的學(xué)習(xí)方式，工程設(shè)計(jì)流程的8個(gè)步驟和課程標(biāo)準(zhǔn)中提出的探究性學(xué)習(xí)的8個(gè)要素有著不少聯(lián)系（見表1）。

通過表1可以看出，工程設(shè)計(jì)的流程和探究性學(xué)習(xí)的思路大致相同，兩者都是基于建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論。工程設(shè)計(jì)流程還注重對(duì)模型進(jìn)行合理構(gòu)建、測(cè)試評(píng)估、反饋改進(jìn)，以解決真實(shí)的問題，是人與人之間的互動(dòng)過程，是社會(huì)性聯(lián)系的建立過程。

培養(yǎng)工程思維的一般步驟

1.通過驅(qū)動(dòng)問題，明確學(xué)習(xí)目標(biāo)

STEM項(xiàng)目活動(dòng)是一個(gè)復(fù)雜的、較為綜合的、持續(xù)時(shí)間較長的學(xué)習(xí)過程。首先，要確立一個(gè)目標(biāo)明確的項(xiàng)目內(nèi)容;其次，需要提出生動(dòng)有趣的，能激發(fā)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的驅(qū)動(dòng)問題。在各個(gè)環(huán)節(jié)提升學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力，突出以生為本的課程宗旨。

如在《造一艘小船》一課中，教師將“用橡皮泥造一艘裝載重物盡量多的小船”作為本節(jié)課的驅(qū)動(dòng)問題。該問題表述清晰，項(xiàng)目學(xué)習(xí)目標(biāo)明確，易于辨識(shí)，便于學(xué)生圍繞問題開展工程活動(dòng)。

2.厘清問題線索，探尋解決方法

因?yàn)樾W(xué)生對(duì)信息處理的能力還比較有限，所以教師應(yīng)幫助學(xué)生厘清問題線索，仔細(xì)分辨問題中隱含的各種變量，控制其中無關(guān)變量，保留一個(gè)可控變量，為他們開展項(xiàng)目活動(dòng)創(chuàng)造易于思考的空間。在引導(dǎo)時(shí)，教師應(yīng)基于學(xué)生已有的科學(xué)知識(shí)開展活動(dòng)。