小學科學教學中的工程設計研究

劉忠明

在整合教育模式深入發展和廣泛應用的過程中，科學與工程的整合教育水平開始逐步提高，在小學科學教學當中開始運用工程教育的方法，來提高學生的科學學習質量，引導學生深層次地進行科學探究學習。小學科學教師要注重根據科學和工程教育之間的交集和聯系，將工程設計引入到科學教學當中，帶領學生真實地參與工程設計實施的全過程，培養學生的科學素養，發展學生的綜合實踐和探究能力。

隨著教育改革的推進，整合教育的重要性以及巨大優勢開始逐步凸顯出來。它能夠有效培養學生的跨學科能力，拓展學生的學習途徑，也讓教學的可操作性大大增強。小學科學教學是一門實踐性和綜合性很強的學科，而科學與工程存在著非常緊密的關系，所以將工程設計應用到小學科學教學中能夠有效凸顯整合教育的優勢，形成對學生綜合素質的有效培養與教育。下面將重點就小學科學教學中的工程設計與實施進行探討。

一、有效設計工程目標

做好小學科學教學中的工程設計以及優化工程的實施，首要環節就是要科學合理地設計工程目標，保障學生能夠擁有正確的學習方向，提高科學教學的針對性和目的性。而在工程目標的確定方面，必須要綜合考慮以下幾個因素：第一，認真分析小學科學新課程標準對于小學階段科學教學提出的要求以及目標，保障工程目標的設計與新課程目標相適應，以便更好地突出新課程教育的理念。第二，對21世紀技能進行深入剖析，掌握新世紀人才必須要具備的科學素質以及綜合技能，以便能夠在工程設計目標當中體現出對學生技能教育的重視，為將學生打造成21世紀的優秀人才奠定良好的基礎。第三，有效分析小學生的身心發展特點、學習規律、年齡特征、認知層次、學習能力等方面的綜合信息，掌握學生的學習現狀，確保工程目標的設計與學生的實際情況相符合，而且學生可以通過努力探究的方式能夠達到工程目標。以小學四年級科學課的《考察動物和植物》為例，此項工程設計可以將主題確定為種豆競賽，而工程目標和要求則是指導學生變身植物專家研究植物生長過程與規律，并通過分組競賽的方式，看看哪個小組可以種出最高豆植物；要求學生以小組為單位實施豆類種植實驗，研究豆類生長條件；將過程信息和研究結果信息制作成實驗報告，匯總和總結工程實施收獲。

二、積極設計工程活動

在確定了工程目標之后，接下來就需要在目標的正確指引之下積極設計工程活動，為學生搭建實踐探究的平臺，學生在參與工程實踐活動的過程當中提高綜合素質。工程活動主要包括以下幾個部分：第一，準備工作。準備工作是要帶領參與此次競賽的學生重新回顧和學習有關于植物種植的術語、實驗等方面的知識，讓學生能夠在實驗當中做好更加完善全面的準備。而且在準備活動當中，要引導學生聚焦此次工程實施當中必須要解決的問題，主要包括：豆類植物最為理想的生長條件是什么？植物有哪些組成部分？植物不同部分的功能是什么？為什么我們說植物對我們非常重要。除此以外，在準備活動當中教師還需要指導學生掌握記錄科學日記的方法，方便學生監控自己的工程實施以及方便教師監控實驗。第二，工程實施。在實施階段，教師需要要求學生根據所學知識在科學日記當中將自己對此次實驗的猜想和假設記錄下來，讓學生監控好此次實驗當中的各個操作以及觀察環節，并做好各個部分的記錄。在工程實施過程中，需要重點讓學生解決準備活動當中教師提出的幾項問題，讓學生在問題的帶領之下明確學習方向。第三，工程匯總。在工程實施結束之后，教師需要讓學生對此次實驗當中的各項信息資料進行綜合匯總，分析此次實驗當中存在的不足以及獲得的突出成果，最終讓學生通過匯總呈現出此次工程研究的最終成果。

三、優化工程實施評價

工程設計和實施完成并不意味著工程的結束，這是因為學生在工程實踐活動當中會獲得大量的感悟，同時在這其中探索了大量的科學知識，也會形成自己對于事物的獨特認知。教師需要有效利用工程評價的環節引導學生進行反思和總結，培養學生自覺反思的習慣，也讓學生可以在反思中進一步深化對科學知識和原理的認識，升華學生的學習能力。在對學生進行工程實踐評價時，教師需要綜合涉及以下幾個方面：第一，學生獲得的結論。通過對學生所獲結論的分析，可以有效把握學生的工程研究的大體情況，并評估學生的工程研究質量。第二，學生完成的工程實驗報告。整個報告可以說集中體現著學生的工程研究成果，可以體現出學生的綜合能力以及合作研究能力。第三，學生書寫的科學日記?？茖W日記記錄著學生每一個實驗過程，是可以用來評估學生學習過程的一個有力根據。第四，學生對于此次工程實踐的感想。教師要綜合分析以上因素，運用多元化的評價方法對學生進行客觀的工程實踐點評，同時還要讓學生進行自我評價和互相評價，發揮學生的主體作用。

將工程設計應用到小學科學教學中體現出學科融合教育的一個必然趨勢，同時也可以展現出新課程教育理念在科學教學當中的貫徹落實。為了更好地培養學生科學素養，引導學生樹立良好的工程思維能力，教師可以將工程教育模式引入到科學教學中，通過科學學科和工程教育的整合來引導學生深層次地探究科學知識，發展學生的實踐能力，創新小學科學教育模式。

【作者單位：揚州市生態科技新城杭集中心小學 江蘇】