陳銘鑫

〔摘? ? 要〕? 如何有效地在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的工程思維，是目前教育界亟待解決的問題。雖然已有一些研究關(guān)注于工程領(lǐng)域的教學(xué)內(nèi)容設(shè)計與實踐，但真正深入工程思維的培養(yǎng)策略，尤其是對小學(xué)階段的研究仍相對薄弱?；诖?，本研究旨在探討工程思維在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中的培養(yǎng)策略，為我國小學(xué)科學(xué)教育提供理論支持和實踐建議。

〔關(guān)鍵詞〕? 小學(xué)科學(xué)；工程思維；培養(yǎng)策略

〔中圖分類號〕? G424? ? ? ? ? ? ? ? 〔文獻標識碼〕? A? ? ? ? ?〔文章編號〕? 1674-6317? ? （2024）? 07? ? 028-030

工程思維是一種集合決策、設(shè)計、實施和評價等多維度的綜合性思考方式。在全球范圍內(nèi)，工程思維的重要性已被廣泛認識，并逐漸融入各級教育體系中。特別是在我國，隨著《義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標準》的修訂，技術(shù)與工程作為獨立的學(xué)習(xí)領(lǐng)域，與其他科學(xué)領(lǐng)域一同被納入小學(xué)科學(xué)課程中。這一變革不僅僅是課程內(nèi)容的調(diào)整，更是對工程思維在基礎(chǔ)教育中重要地位的確認。它意味著，我們希望從小培養(yǎng)學(xué)生的工程思維，讓他們在日常生活和學(xué)習(xí)中都能夠運用這種思維方式去觀察、思考和解決問題。

一、小學(xué)科學(xué)教學(xué)中存在的問題

在當前的小學(xué)科學(xué)教學(xué)環(huán)境中，有一個顯著而廣泛的問題，那就是不注重實踐和創(chuàng)新。這樣的教學(xué)方法無法使學(xué)生成為主動的知識探索者。實踐和創(chuàng)新是任何學(xué)科的核心，尤其是在科學(xué)和工程領(lǐng)域。它們不僅能幫助學(xué)生將理論知識應(yīng)用到真實世界的情境中，更能培養(yǎng)學(xué)生的批判性思考和問題解決能力。

遺憾的是，在當前的教育環(huán)境中，考試和評估往往過于強調(diào)對知識的記憶和重復(fù)，實踐和創(chuàng)新被邊緣化，學(xué)生可能會錯過深入了解和掌握學(xué)科內(nèi)容的機會，更不用說培養(yǎng)他們未來所需的技能了。另外，這種傾向還可能導(dǎo)致學(xué)生缺乏探索和創(chuàng)新的熱情，因為他們可能認為學(xué)習(xí)僅僅是為了考試和評分，而不是為了真正理解和應(yīng)用知識。這種情況不僅僅限制了學(xué)生的學(xué)習(xí)潛力，而且從長遠的角度來看，也可能阻礙學(xué)生成為未來社會所需的創(chuàng)新者和領(lǐng)導(dǎo)者。為了更好地為學(xué)生提供全面的學(xué)習(xí)經(jīng)驗，教育者和決策者必須重新考慮小學(xué)科學(xué)教學(xué)的方法和目標。

二、在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中強化學(xué)生工程思維

（一）設(shè)置課題任務(wù)，鍛煉學(xué)生的工程實踐能力

在當今的小學(xué)科學(xué)教學(xué)中，如何結(jié)合實際，培養(yǎng)學(xué)生的工程思維，成為教育者深切關(guān)注的話題。在此背景下，設(shè)置具體的課題任務(wù)成為一個行之有效的策略，通過這種方式能夠切實鍛煉學(xué)生的工程實踐能力。

設(shè)定課題任務(wù)的方法有一個核心原則：激勵學(xué)生將所學(xué)知識付諸實踐，并且讓學(xué)生自主設(shè)計和解決實際問題。這樣的方法不僅僅是對學(xué)生動手能力的鍛煉，更重要的是，它為學(xué)生提供了一個逐步塑造和加強工程思維的過程。這種教學(xué)方式增強了學(xué)科學(xué)習(xí)的深度和廣度，讓學(xué)生在實踐中體驗到學(xué)習(xí)的真正價值。

為了確保每個學(xué)生都能參與并從中受益，一種常見的做法是將學(xué)生分成不同的小組，讓他們共同合作來完成課題任務(wù)。這樣的團隊合作模式不僅能夠調(diào)動學(xué)生的積極性和創(chuàng)造力，還可以幫助他們意識到團隊合作的重要性，更好地培養(yǎng)他們的溝通和協(xié)作能力。以“制作凈水器”為課題的學(xué)?？茖W(xué)興趣小組活動就是一個很好的例子。在這個活動中，學(xué)生被要求合作設(shè)計和制作一個凈水器，并對每一個設(shè)計步驟進行深入分析和探討。在這個過程中，學(xué)生不僅要應(yīng)用所學(xué)的科學(xué)知識，還要不斷地調(diào)整和完善他們的設(shè)計方案。這樣的反復(fù)嘗試和修改，使學(xué)生有機會深入地培養(yǎng)工程思維。制作完成凈水器后，教師可以組織一個展示和交流環(huán)節(jié)，讓每個小組的代表展示他們的設(shè)計方案，并聽取其他小組的意見和建議。這樣的交流不僅能夠加深學(xué)生對課題的理解，還能夠幫助他們從中學(xué)習(xí)到更多的知識和技能。通過這種方法，學(xué)生能夠在實踐和交流中進一步加強他們的工程思維，為他們未來的學(xué)習(xí)和生活打下堅實的基礎(chǔ)。

（二）提供材料，鼓勵學(xué)生自主搭建工程模型

在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中，提供給學(xué)生原材料并鼓勵他們自主地搭建工程模型，是一種有效地培養(yǎng)工程思維的方法。這種方法不僅培養(yǎng)了學(xué)生的動手實踐能力，更使他們在實踐中感受到科學(xué)的魅力，加深對知識點的理解，從而收獲更為豐富的學(xué)習(xí)成果。

“制作凈水器”活動，教師需要提供石子、細沙、海綿等必要材料。學(xué)生在這樣的環(huán)境中，能夠結(jié)合自己對凈水器的設(shè)計構(gòu)思，自主地搭建出工程模型。這一過程不僅讓學(xué)生對凈水器的功能和應(yīng)用原理有了更為深刻的認識，還鍛煉了他們的動手操作和獨立解決問題的能力。在此過程中，教師的角色是至關(guān)重要的，他們需要時刻關(guān)注學(xué)生的操作，多提供必要的幫助，確保學(xué)生能夠順利地完成任務(wù)。此外，教師還可以組織小型的科學(xué)實驗，比如水樣檢測，使學(xué)生更為直觀地了解和評估自己制作的凈水器的效果。在實驗中，學(xué)生需要按照既定的步驟進行，并在每一步中做好詳細記錄。這樣可以幫助他們在實驗結(jié)束后進行數(shù)據(jù)分析和總結(jié)。這種實驗方法不僅加深了學(xué)生對科學(xué)知識的理解，還鍛煉了他們的觀察和記錄能力，優(yōu)化了教學(xué)效果，也大大提高了小學(xué)科學(xué)教學(xué)的價值，有助于促進學(xué)生的全面發(fā)展。

（三）做、學(xué)、思合一，強化學(xué)生的工程思維

1.在“做”中強化工程思維

在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中，真正的“做”是培養(yǎng)學(xué)生工程思維的關(guān)鍵，能夠更深入地培養(yǎng)和強化學(xué)生的思維方式，使其從抽象的理論中得到具體的啟示。

以一個簡單的橋梁模型制作為例，當學(xué)生被賦予任務(wù)制作一座可以承受一定重量的紙橋時，他們首先需要了解橋梁的基本結(jié)構(gòu)和原理。在這個“做”的過程中，學(xué)生可能會選擇使用報紙、膠水或其他可用材料。他們需要考慮如何強化紙的結(jié)構(gòu)，使其能夠承受更大的重量，是否要加入其他材料以增加穩(wěn)定性，或者如何調(diào)整橋的長度和寬度以滿足需求。在嘗試不同的設(shè)計和方法后，學(xué)生會發(fā)現(xiàn)某些結(jié)構(gòu)更為穩(wěn)固，某些方法更為實用。例如，學(xué)生可能會發(fā)現(xiàn)折疊紙張可以提高其強度，或者發(fā)現(xiàn)交叉放置紙張可以提供更好的支撐。在這個過程中，失敗是不可避免的，有的橋可能會輕易斷裂，有的設(shè)計可能不夠穩(wěn)固。正是這些失敗，讓學(xué)生理解了設(shè)計的重要性，他們開始重新思考，修改原有的方案，逐步接近理想的設(shè)計。橋梁模型完成后，學(xué)生可以進行測試，如放置不同重量的物體，看看哪座橋能夠承受最大的重量。這不僅僅是一個簡單的比賽，更是一個工程思維的鍛煉過程。學(xué)生在此過程中學(xué)會了如何將理論應(yīng)用于實踐，如何從失敗中吸取教訓(xùn)，如何與他人合作解決問題。

2.從“用”中強化工程思維

工程思維在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中的培養(yǎng)是一項重要任務(wù)，因為它不僅有助于學(xué)生更深入地理解科學(xué)知識，還能夠培養(yǎng)他們的問題解決能力和創(chuàng)新意識。其中，從“用”中強化工程思維是一項關(guān)鍵策略，它要求教師將科學(xué)知識與實際應(yīng)用相結(jié)合，引導(dǎo)學(xué)生在實踐中思考、創(chuàng)造和解決問題。

在科學(xué)課堂上，教師可以引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷有價值的科學(xué)探究活動，這些活動需要學(xué)生應(yīng)用所學(xué)的科學(xué)知識來解決問題。例如，教師可以引導(dǎo)學(xué)生通過設(shè)計和制作實際的物品或模型來應(yīng)用科學(xué)知識。他們可以設(shè)計一個能夠利用太陽能發(fā)電的簡單裝置。在制作過程中，學(xué)生需要考慮太陽能的吸收、儲存和轉(zhuǎn)化等科學(xué)原理。這將促使他們深入思考如何將理論知識應(yīng)用到實際中，培養(yǎng)他們的工程思維能力。在實踐過程中，學(xué)生可能會遇到各種問題和挑戰(zhàn)。這時，教師引導(dǎo)他們分析問題、提出解決方案，并鼓勵他們不斷地嘗試和改進。此外，還應(yīng)該關(guān)注學(xué)生在問題解決過程中的思考、決策和改進過程。這可以通過觀察學(xué)生的工程日志、聽取他們的解釋和思考過程來評估，強調(diào)學(xué)生的思維過程和創(chuàng)新能力，而不僅僅是結(jié)果。最后，學(xué)生應(yīng)該被鼓勵在解決問題的過程中進行合作和交流。工程思維往往需要團隊合作，因為不同的人可能會有不同的見解和創(chuàng)意。通過與同學(xué)討論、分享思路和合作解決問題，學(xué)生可以從彼此的經(jīng)驗中學(xué)到更多，這有助于培養(yǎng)團隊協(xié)作和溝通能力。

3.在“議”中強化工程思維

通過“議”來拓展工程思維是在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生工程思維的重要策略之一。這一方法強調(diào)讓學(xué)生通過辯論、討論和交流的方式，思考和探討科學(xué)問題，從而深化對科學(xué)知識的理解，培養(yǎng)批判性思維和創(chuàng)新能力。

首先，通過“議”來拓展工程思維可以幫助學(xué)生深入探討科學(xué)現(xiàn)象和問題。例如，教師可以提出一個問題：“關(guān)于磁鐵，你們知道些什么？”學(xué)生可以自由發(fā)表自己的觀點，然后進行辯論和討論。這種討論過程能夠激發(fā)學(xué)生的好奇心，促使他們深入了解磁鐵的性質(zhì)和應(yīng)用。其次，通過辯論和討論，學(xué)生可以學(xué)會提出問題和進行調(diào)查研究。在討論磁鐵的性質(zhì)時，學(xué)生可能會提出各種問題，如為什么磁鐵可以吸鐵釘？為什么不能吸塑料？這些問題可以激發(fā)他們主動進行實驗、觀察和研究，從而深化對科學(xué)原理的理解。此外，辯論和討論還可以培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維和創(chuàng)新能力。學(xué)生需要分析和評價不同觀點的合理性，提出自己的論據(jù)，并與他人進行思想碰撞。這有助于他們培養(yǎng)分析問題和解決問題的能力，同時也激發(fā)創(chuàng)新思維。因為他們需要提出新的觀點和解決方案來支持自己的論點。在“議”的過程中，教師需要引導(dǎo)和激發(fā)學(xué)生的思考，而不是簡單地傳授知識。教師可以提出一些引導(dǎo)性問題，并指導(dǎo)學(xué)生如何展開研究和實驗。同時，教師應(yīng)該引領(lǐng)學(xué)生學(xué)會尊重他人的觀點，培養(yǎng)團隊合作和溝通技能，這對于工程思維也是非常重要的。最后，通過“議”來拓展工程思維，可以將學(xué)生的學(xué)習(xí)經(jīng)驗與實際問題相結(jié)合。學(xué)生可以通過討論和辯論來解決真實的科學(xué)問題，這有助于他們將所學(xué)知識應(yīng)用到實際中。例如，在討論磁鐵時，學(xué)生可以探討如何合理使用磁鐵，避免對電視機和銀行卡等物品造成影響。這種聯(lián)系實際的學(xué)習(xí)經(jīng)驗有助于深化學(xué)生對科學(xué)原理的理解，并培養(yǎng)解決實際問題的工程思維。

三、結(jié)語

綜上所述，本文通過對科學(xué)教學(xué)中存在的問題進行分析，提出了一系列強化學(xué)生工程思維的策略，包括設(shè)置課題任務(wù)，提供材料以及做、學(xué)、思合一的方法。通過本研究，我們認識到工程思維是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性思維、解決問題能力以及實踐能力的有效途徑，可以顯著提高小學(xué)科學(xué)教學(xué)的效果。課題任務(wù)的設(shè)計需要精心策劃，以確保學(xué)生在實踐中真正發(fā)揮工程思維，因此教師在任務(wù)設(shè)計時需充分考慮學(xué)生的年齡和能力水平。另外，提供合適的材料和資源可以激發(fā)學(xué)生的興趣和創(chuàng)造力，鼓勵他們積極參與工程模型的搭建和實踐活動。做、學(xué)、思合一的方法還可以幫助學(xué)生將工程思維貫穿于整個學(xué)習(xí)過程，從而更全面地培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)學(xué)科能力。

參考文獻

[1]莊周建.基于工程思維培養(yǎng)的小學(xué)科學(xué)教學(xué)策略研究[J].天天愛科學(xué)（教育前沿），2021（1）：71-72.

[2]吳麗欽.STEM理念下小學(xué)科學(xué)培養(yǎng)學(xué)生工程思維能力的教學(xué)策略[J].文理導(dǎo)航，2020（21）：5.

[3]馮幼絨，孫天山．基于問題的高階思維教學(xué)研究［J］．化學(xué)教與學(xué)，2016（5）：2-4．

［4］趙國華，吳永才．基于核心素養(yǎng)導(dǎo)向的主題式復(fù)習(xí)課教學(xué)：“我們周圍的空氣”復(fù)習(xí)課評析［J］．化學(xué)教與學(xué)，2018（6）：63-65．

［5］楊玉琴，倪娟．深度學(xué)習(xí)：指向核心素養(yǎng)的教學(xué)變革［J］．當代教育科學(xué)，2017（8）：43-47