◇陳寶桂（福建：德化縣實(shí)驗(yàn)小學(xué)）

隨著我國(guó)新課程改革的全面推進(jìn)，在小學(xué)科學(xué)教學(xué)活動(dòng)中，教師更加注重培養(yǎng)學(xué)生工程思維，這也成為當(dāng)前教學(xué)中新的風(fēng)向標(biāo)。小學(xué)科學(xué)教師在課堂上，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)知識(shí)的摸索、發(fā)現(xiàn)、探究、推理等方面能力的培養(yǎng)，不是淺層地探究，而是更深層次地領(lǐng)會(huì)知識(shí)，引導(dǎo)學(xué)生在科學(xué)知識(shí)的海洋中探索發(fā)現(xiàn)，培養(yǎng)和鍛煉工程思維。在科學(xué)課堂上，教師要脫離以往傳統(tǒng)教學(xué)的理念、方式，要對(duì)課堂教學(xué)重新調(diào)整，引入全新的多元教學(xué)模式，注入新鮮元素，要充分調(diào)動(dòng)學(xué)生在課堂上的積極性和行動(dòng)力，引導(dǎo)學(xué)生積極探究，鼓勵(lì)學(xué)生腦、手、眼協(xié)調(diào)，要給予學(xué)生充足的實(shí)踐時(shí)間，加強(qiáng)對(duì)學(xué)生工程思維的培養(yǎng)。

一、工程思維的內(nèi)涵及特征

工程思維，從字面理解，具有較強(qiáng)的邏輯性、規(guī)范性、程序性等特點(diǎn)。工程的理論知識(shí)—設(shè)計(jì)—?jiǎng)?chuàng)新—?jiǎng)邮帧?yàn)證等一系列操作，需要學(xué)生具備較高的綜合素質(zhì)?？傮w來說，工程思維主要根據(jù)特定的目標(biāo)，參照一定的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范來開展設(shè)計(jì)創(chuàng)新，再投入生產(chǎn)或建設(shè)，最后制造出產(chǎn)品，投入應(yīng)用。在此期間，我們要讓學(xué)生了解工程的來龍去脈以及相關(guān)的流程，幫助學(xué)生搭建完整的知識(shí)構(gòu)架，并參與實(shí)踐。工程思維具有以下特征。

（一）現(xiàn)實(shí)性

工程思維注重前期的籌劃，要深入分析其可行性，并要具備一定的預(yù)見性，能夠把握潛在可能性、現(xiàn)實(shí)可行性，找準(zhǔn)轉(zhuǎn)化契機(jī)，處理工程預(yù)想與現(xiàn)實(shí)狀況之間的矛盾。工程思維能將客體對(duì)象轉(zhuǎn)化為與主體價(jià)值相符合，且明確主體價(jià)值的意圖，其現(xiàn)實(shí)性特征，充分表明工程建構(gòu)這一活動(dòng)，能真正考驗(yàn)一個(gè)人是否有真才實(shí)學(xué)和能力。

（二）創(chuàng)新性

可以說，工程思維中的創(chuàng)新性與以往的創(chuàng)新思維有一定的差異。工程思維中的創(chuàng)新性有方向、有目標(biāo)、有空間感，更注重標(biāo)準(zhǔn)性和操作性；而創(chuàng)新思維需要豐富的想象力，更有跳躍性、求異性等顯著特點(diǎn)。

（三）綜合性

工程思維具有系統(tǒng)性、復(fù)雜性的特點(diǎn)，與理性思維截然不同。理性思維求實(shí)、注重實(shí)證。而人們?cè)陂_展工程活動(dòng)時(shí)，應(yīng)當(dāng)結(jié)合即將建造或建構(gòu)的對(duì)象，制定明確清晰的目標(biāo)，將活動(dòng)本身與自然、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)等多方面元素糅合起來，把工程系統(tǒng)擴(kuò)大化。也就是說，工程思維是一種從應(yīng)該做到如何做的思維活動(dòng)，非常真實(shí)、具體、理性，需要具備較強(qiáng)的推理能力、判斷能力、選擇能力。

二、學(xué)生工程思維能力培養(yǎng)的意義

當(dāng)下的小學(xué)科學(xué)教學(xué)活動(dòng)，基本上還是以“理論+實(shí)踐”的方式呈現(xiàn)在學(xué)生面前，而多半是一些科學(xué)小實(shí)驗(yàn)，以幫助學(xué)生鞏固理論知識(shí)，引導(dǎo)學(xué)生專注學(xué)習(xí)。但學(xué)生的思維能力并沒有得到充分發(fā)揮，在課堂上缺乏探究意識(shí)，疏于培養(yǎng)工程思維。筆者發(fā)現(xiàn)，科學(xué)這門課程在小學(xué)階段的學(xué)科地位一直處在邊緣化，甚至有的學(xué)校開展科學(xué)活動(dòng)就是為學(xué)生播放一些動(dòng)畫視頻的實(shí)驗(yàn)，有的還會(huì)被其他學(xué)科所擠占，實(shí)驗(yàn)操作活動(dòng)少之又少，為了理論而學(xué)習(xí)，為了實(shí)驗(yàn)而操作，學(xué)生學(xué)習(xí)起來缺少認(rèn)知、缺少激情，這不利于小學(xué)生綜合素養(yǎng)的提升和發(fā)展。如果在小學(xué)科學(xué)教學(xué)活動(dòng)中，能夠引入工程思維，課堂教學(xué)質(zhì)量就能得到極大的優(yōu)化與提升。為此，教師要對(duì)每節(jié)課程進(jìn)行多元設(shè)計(jì)，結(jié)合學(xué)生自身特點(diǎn)以及實(shí)際學(xué)情，通過工程思維來搭建學(xué)生與科學(xué)知識(shí)間的橋梁，讓學(xué)生在科學(xué)知識(shí)的海洋中探索、深思，探尋科學(xué)的奧秘，感受科學(xué)的樂趣。這樣，在教師的引導(dǎo)下，就能充分調(diào)動(dòng)學(xué)生在課堂上的主觀能動(dòng)性，真正讓學(xué)生體會(huì)到“玩中學(xué)”“學(xué)中探”“探中思”。教師要采用科學(xué)的方式組織學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的學(xué)習(xí)，幫助學(xué)生構(gòu)建工程框架，鞏固科學(xué)知識(shí)，探索科學(xué)原理，提升學(xué)生工程設(shè)計(jì)、動(dòng)手操作技能，培養(yǎng)學(xué)生思維推理、建模能力。除此之外，科學(xué)教師還可以引入生活中一些工程案例，將實(shí)際問題引入課堂教學(xué)之中，從理論延伸至實(shí)踐，跨越到真實(shí)的工程案例中，讓學(xué)生邊動(dòng)手、邊探究。因此，在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中，教師要注重對(duì)學(xué)生工程思維的培養(yǎng)，引入科學(xué)、工程、技術(shù)等方面的內(nèi)容，打造一個(gè)全新的教學(xué)模式，促進(jìn)學(xué)生工程思維能力得到全面發(fā)展。

三、學(xué)生工程思維能力培養(yǎng)的方法

工程思維是在工程設(shè)計(jì)過程中形成的一種獨(dú)特的思維方式，主要用以解決實(shí)際問題，具有明確的方向和目標(biāo)，并融入創(chuàng)新性、實(shí)踐性、推理性思維。通過鞏固知識(shí)、材料搜集、統(tǒng)籌安排、權(quán)衡利弊，引導(dǎo)學(xué)生從不同角度分析問題，學(xué)生的思維空間得到拓展，學(xué)生綜合思維能力得到提升。

（一）教學(xué)解讀——在實(shí)驗(yàn)中探索

在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中，教師可以采用課題任務(wù)設(shè)置的方式，引導(dǎo)學(xué)生通過所學(xué)知識(shí)來自主設(shè)計(jì)任務(wù)，理論與實(shí)際緊密聯(lián)系，通過實(shí)踐操作強(qiáng)化學(xué)生手腦協(xié)調(diào)能力，并在實(shí)踐操作中來培養(yǎng)學(xué)生工程思維。這樣，不僅能夠營(yíng)造良好的課堂環(huán)境，幫助學(xué)生降低學(xué)習(xí)難度，還能將學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣充分激發(fā)出來。學(xué)習(xí)的目的并不僅僅是能夠取得優(yōu)異的分?jǐn)?shù)，而是將所學(xué)知識(shí)內(nèi)化于心，并能通過掌握的知識(shí)來解決實(shí)際問題，提高解決問題的能力。小學(xué)科學(xué)任務(wù)設(shè)計(jì)，能不斷挖掘?qū)W生潛在能力，培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手操作能力，用學(xué)習(xí)任務(wù)來調(diào)動(dòng)學(xué)生主觀能動(dòng)性，從而實(shí)現(xiàn)學(xué)以致用的教學(xué)目標(biāo)。在各行各業(yè)，工程思維的運(yùn)用十分廣泛，將其體現(xiàn)在整個(gè)課堂教學(xué)中，培養(yǎng)學(xué)生從小就具有工程思維，將對(duì)學(xué)生未來的成長(zhǎng)、學(xué)習(xí)、工作有極大的幫助。因此，學(xué)習(xí)科學(xué)不能停留在了解層面，同樣一個(gè)科學(xué)實(shí)驗(yàn)，不同的思維、不同認(rèn)知會(huì)產(chǎn)生不同的結(jié)果，教師要引導(dǎo)學(xué)生，跳出“知道”“了解”這層舒適區(qū)，對(duì)科學(xué)學(xué)科進(jìn)行全面解讀，把所學(xué)每一個(gè)知識(shí)、做過的每一個(gè)實(shí)驗(yàn)都要嚼碎、揉爛，將其拆解成一個(gè)個(gè)細(xì)小的零部件。就好比拆卸一臺(tái)手機(jī)，可能會(huì)很快地將手機(jī)全部拆卸，但再把手機(jī)重新組裝回去，不是僅靠簡(jiǎn)單地了解就能完成的，而是需要親自嘗試、實(shí)驗(yàn)、摸索，一遍又一遍地總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)中探索。

小學(xué)生具有較強(qiáng)的好奇心和探索欲，組織學(xué)生開展合作學(xué)習(xí)任務(wù)的設(shè)計(jì)，能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和熱情，讓學(xué)生在課堂上暢所欲言、盡情發(fā)揮，相互之間交流溝通、交換思維，每個(gè)人敢于質(zhì)疑，發(fā)表自己的看法，在課堂上擦出思維之火，在實(shí)踐中見證科學(xué)奇跡。

例如，在開展小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)中，組織學(xué)生參與“制作凈水器”這一實(shí)驗(yàn)，在教師引導(dǎo)下，讓學(xué)生通過合作學(xué)習(xí)的方式來設(shè)計(jì)制作凈水器的方案，為了推導(dǎo)出凈水器的原理，每一個(gè)環(huán)節(jié)、每一步驟都需要設(shè)計(jì)出相應(yīng)的圖形。在實(shí)驗(yàn)活動(dòng)中，學(xué)生相互交流、相互探究，完成設(shè)計(jì)方案后，梳理流程，需要一步步去驗(yàn)證、修復(fù)，通過探究思考、實(shí)踐驗(yàn)證，反復(fù)操作，最終在合作努力下完成實(shí)驗(yàn)制作，從而實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)學(xué)生工程思維的目的。與此同時(shí)，實(shí)驗(yàn)成功后，邀請(qǐng)組內(nèi)學(xué)生結(jié)合實(shí)驗(yàn)方案、實(shí)驗(yàn)操作，詳細(xì)地講述制作凈水器的過程，相互分享各自的心得體會(huì)，并在交流過程中彌補(bǔ)自身不足，相互促進(jìn)。這樣，就在有效提升課堂教學(xué)效率的同時(shí)，提升了學(xué)生工程思維水平。

（二）教學(xué)優(yōu)化——在實(shí)驗(yàn)中升華

在科學(xué)教學(xué)活動(dòng)中，教師可以為學(xué)生提供相應(yīng)的原材料，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用原材料來自主搭建工程模型，使學(xué)生的思維更加活躍、靈敏，在實(shí)驗(yàn)操作過程中學(xué)有所獲。由于小學(xué)生年齡尚小，理解能力欠佳，在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中，有很多知識(shí)學(xué)習(xí)起來比較抽象，小學(xué)生知其然不知其所以然，很多知識(shí)只是停留于表面，不能完全理解。教師采用自制教具的方法，讓學(xué)生能夠親自體驗(yàn)和感受，從而降低了學(xué)生學(xué)習(xí)難度，由被動(dòng)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)學(xué)習(xí)，保持了高漲的學(xué)習(xí)熱情。自制教具的過程，能夠培養(yǎng)學(xué)生腦、手、口、眼協(xié)調(diào)性，學(xué)生之間共同交流溝通，自主探究、深入思考，發(fā)現(xiàn)科學(xué)實(shí)驗(yàn)的奧秘，用自己的方式解決實(shí)際問題。在制作教具的過程中，學(xué)生能不斷鞏固舊知識(shí)，接受新知識(shí)，激發(fā)創(chuàng)新思維，結(jié)合自身認(rèn)知，通過多種渠道自主搜集不同材料，在教師的科學(xué)指導(dǎo)下，學(xué)生能將所學(xué)知識(shí)靈活運(yùn)用到實(shí)際中。教師要鼓勵(lì)學(xué)生大膽猜想和創(chuàng)新，相互交流、交換思想，將科學(xué)知識(shí)更完整地呈現(xiàn)出來，有效提高小學(xué)科學(xué)教學(xué)的有效性。在科學(xué)實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生手腦并用，有助于提高探究力、實(shí)踐力、學(xué)習(xí)力，建立正確的科學(xué)觀，與此同時(shí)，還極大地優(yōu)化了課堂教學(xué)，豐富了教學(xué)內(nèi)容，提高了學(xué)生工程思維能力。

例如，在教學(xué)“船的研究”這一單元時(shí)，該單元的第六課《設(shè)計(jì)我們的小船》由三大部分構(gòu)成：第一，明確任務(wù)；第二，制訂方案；第三，相互交流。旨在讓學(xué)生結(jié)合所學(xué)知識(shí)來按照基本流程、步驟制作一艘小船，在設(shè)計(jì)上融入自身的想法和創(chuàng)意，以設(shè)計(jì)圖、模型等方式呈現(xiàn)出來。在小船的搭建過程中，學(xué)生需要綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，提高解決問題的能力，并能多角度地分析問題，確保小船的質(zhì)量。在制作過程中，我們要求學(xué)生充分體會(huì)設(shè)計(jì)對(duì)工程的重要性，并能虛心聽取他人意見、采納更好的想法來進(jìn)行設(shè)計(jì)上的修改。同時(shí)，在本節(jié)課程安排中，教師鼓勵(lì)學(xué)生自主搜集材料，如：泡沫板、鋁箔、小電動(dòng)機(jī)、風(fēng)扇、導(dǎo)線、開關(guān)等一系列相關(guān)材料和用具。要想制作一艘質(zhì)量高、顏值高的船，就應(yīng)當(dāng)先從設(shè)計(jì)入手，這就需要教師在課上加強(qiáng)引導(dǎo)，讓學(xué)生結(jié)合所學(xué)知識(shí)和學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，并繪制出草圖，在課堂上進(jìn)行交流與探究，培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力和知識(shí)應(yīng)用能力，有效提高課堂教學(xué)質(zhì)量。

綜上所述，在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中，學(xué)生工程思維能力的提高，能夠?yàn)閷W(xué)生帶來更好的學(xué)習(xí)環(huán)境、學(xué)習(xí)體驗(yàn)、學(xué)習(xí)效率，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中獲取更多的知識(shí)，學(xué)會(huì)自主探究、深入思考、交流討論。教師要堅(jiān)持科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)慕虒W(xué)態(tài)度，運(yùn)用現(xiàn)代教學(xué)觀念，注重對(duì)學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力和工程思維能力的培養(yǎng)，推動(dòng)現(xiàn)代科學(xué)課程教學(xué)活動(dòng)開創(chuàng)新的格局。