論科學(xué)教學(xué)中學(xué)生工程思維的培養(yǎng)

張晶晶

摘 要：在科學(xué)教學(xué)中，教師要重視培養(yǎng)學(xué)生的工程思維。文章分析工程思維的定義和特點(diǎn)，探討學(xué)生工程思維能力培養(yǎng)的作用，指出培養(yǎng)學(xué)生工程思維能力的策略：基于課堂教學(xué)，重視知識(shí)的應(yīng)用;技術(shù)結(jié)合知識(shí)，提高學(xué)生的工程實(shí)踐能力。

關(guān)鍵詞：工程思維;科學(xué)教學(xué);低年級(jí)學(xué)生;實(shí)踐能力

中圖分類(lèi)號(hào)：G421;G623.6文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：1008-3561（2019）24-0029-01

新版的科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)將設(shè)計(jì)和技術(shù)改為技術(shù)和工程，其中提到要讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到技術(shù)和工程領(lǐng)域的知識(shí)，體會(huì)到科學(xué)技術(shù)對(duì)個(gè)人生活和社會(huì)的影響。并且隨著STEM教育的逐漸推廣，教師越來(lái)越注重學(xué)科之間的整合，也越來(lái)越關(guān)注學(xué)生的工程思維的培養(yǎng)。下面，本文對(duì)科學(xué)教學(xué)中低年級(jí)學(xué)生工程思維的培養(yǎng)進(jìn)行探討，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)。

一、工程思維的定義和特點(diǎn)

工程思維屬于設(shè)計(jì)思維的一種，是民眾在工程活動(dòng)、研究等過(guò)程里面產(chǎn)生的思維方式之一，工程活動(dòng)的獨(dú)特性決定了該思維的生成。工程思維廣泛體現(xiàn)在各種工程活動(dòng)中的特定思維方式，科學(xué)思維、技術(shù)思維與工程思維不僅相互包含、關(guān)聯(lián)，也相互區(qū)別，不能混淆代替。

工程思維的特點(diǎn)主要是：首先，工程思維具有實(shí)踐性。工程思維是面對(duì)現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，達(dá)成某種設(shè)想、設(shè)計(jì)、藍(lán)圖、目標(biāo)并構(gòu)建理想性的人工系統(tǒng)的實(shí)踐性思維。工程思維面對(duì)的問(wèn)題是具有可行性的，也具有一定的價(jià)值。這些問(wèn)題都基于這樣一個(gè)事實(shí)，即人類(lèi)立足于現(xiàn)在并展望未來(lái)。工程思維的實(shí)際特征也表明，工程活動(dòng)比其他活動(dòng)更能測(cè)試人的真實(shí)能力。其次，工程思維具有創(chuàng)新性。創(chuàng)新思維與工程思維既相互包含又有很大的不同。工程思維中的創(chuàng)新部分更加具有目的性和方向性，注重標(biāo)準(zhǔn)和可操作，就如同風(fēng)箏上系著的線(xiàn)，能夠控制方向。而單純的創(chuàng)新思維就像不受線(xiàn)控制的風(fēng)箏，沒(méi)有方向性，更加活躍。再次，工程思維是綜合的。綜合，就是把不同方面的要素、技術(shù)、資源等匯集在一起，使其相互滲透、相互融合，合為一體。

二、工程思維在科學(xué)教學(xué)中的作用

小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)在2007年設(shè)定了新的標(biāo)準(zhǔn)，重新定位了1～6年級(jí)科學(xué)課程的性質(zhì)，主要體現(xiàn)在科學(xué)課程的基礎(chǔ)性、實(shí)踐性和綜合性上。并且低年級(jí)也開(kāi)設(shè)了科學(xué)課，使得原來(lái)在人們心目中處于副科地位的科學(xué)課程的地位有所提升。目前，科學(xué)課程是以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，有利于學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的學(xué)習(xí)。而且，教師將科學(xué)發(fā)現(xiàn)和技術(shù)發(fā)明以及工業(yè)發(fā)展結(jié)合在一起，能激發(fā)學(xué)生的工程思維，發(fā)揮工程思維在科學(xué)教學(xué)中的重要作用。例如，在教學(xué)“像工程師那樣”一課時(shí)，教師讓學(xué)生自己選取材料，設(shè)計(jì)并制作風(fēng)向標(biāo)，這其中就包含了工程思維。學(xué)生通過(guò)設(shè)計(jì)風(fēng)向標(biāo)、制作風(fēng)向標(biāo)，在思考中提高了工程思維能力，在動(dòng)手制作中提高了建模能力。這樣，會(huì)起到讓學(xué)生嘗試用工程思維來(lái)解決問(wèn)題的作用。

因此，教師在科學(xué)教學(xué)中應(yīng)多吸收技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)的優(yōu)勢(shì)，取長(zhǎng)補(bǔ)短，充分發(fā)揮工程思維的作用，提升學(xué)生的工程思維能力，促進(jìn)學(xué)生的全面發(fā)展。

三、培養(yǎng)學(xué)生工程思維能力的策略

1.基于課堂教學(xué)，重視知識(shí)的應(yīng)用

傳統(tǒng)教學(xué)是教師教，以教師為課堂的中心，教師是主人，忽視了學(xué)生的地位。工程思維以系統(tǒng)的工程知識(shí)為基礎(chǔ)，加強(qiáng)對(duì)系統(tǒng)工程的學(xué)習(xí)，有利于學(xué)生思維效率的提升。例如，《2014年國(guó)家教育進(jìn)展評(píng)估的技術(shù)和工程素養(yǎng)框架》提出了四年級(jí)學(xué)生應(yīng)該開(kāi)始簡(jiǎn)單但系統(tǒng)性的設(shè)計(jì)，能夠?qū)τ凇翱萍际窃鯓颖挥糜趧?chuàng)造材料的”這樣的問(wèn)題試著給出自己的想法，能夠設(shè)計(jì)方法來(lái)解決簡(jiǎn)單的問(wèn)題，并構(gòu)建一個(gè)簡(jiǎn)單的模型來(lái)進(jìn)行檢測(cè)。因此，在課堂教學(xué)中，教師應(yīng)該給予學(xué)生更多的機(jī)會(huì)，讓學(xué)生做學(xué)習(xí)的主人。如教師可以為學(xué)生提供一個(gè)合適的主題——怎樣使橋更堅(jiān)固，指導(dǎo)學(xué)生查閱有關(guān)橋的設(shè)計(jì)及建造的相關(guān)資料，進(jìn)行有效的交流討論后，制定相關(guān)的實(shí)驗(yàn)，最后將整個(gè)過(guò)程設(shè)計(jì)為教學(xué)過(guò)程，讓學(xué)生作為“小老師”把自己知道的、學(xué)到的再傳授給別人。在這個(gè)過(guò)程中，學(xué)生的設(shè)計(jì)能力提高了，工程思維能力也得到了培養(yǎng)。

2.技術(shù)結(jié)合知識(shí)，提高學(xué)生的工程實(shí)踐能力

美國(guó)在《 K-12年級(jí)科學(xué)教育框架》中提出，要用“科學(xué)和工程實(shí)踐”來(lái)代替“科學(xué)探究”。這項(xiàng)提議要求教師在課程設(shè)計(jì)中不僅要培養(yǎng)學(xué)生的技能，對(duì)相關(guān)知識(shí)的學(xué)習(xí)也要跟上。例如，在教科版二年級(jí)上冊(cè)“做一頂帽子”這一課中，如果學(xué)生只是具有技能，這節(jié)課就變成了手工課，他們只是學(xué)會(huì)了如何制作一頂帽子。但是在動(dòng)手之前，學(xué)生如果有了關(guān)于帽子的結(jié)構(gòu)、功能以及材料的選擇等相關(guān)知識(shí)的儲(chǔ)備，再來(lái)制作一頂帽子，就會(huì)對(duì)帽子有系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)，提高工程實(shí)踐能力。

總之，工程思維能力的培養(yǎng)不是一蹴而就的，而是逐漸形成的。這就需要教師有意識(shí)地引導(dǎo)學(xué)生明確學(xué)習(xí)目標(biāo)，進(jìn)行工程實(shí)踐，形成工程思維。教師可以遵循“提出工程問(wèn)題——解釋相關(guān)理論——將工程應(yīng)用聯(lián)系起來(lái)”這種認(rèn)知法組織教學(xué)，優(yōu)化課程結(jié)構(gòu)，將理論教學(xué)與實(shí)踐環(huán)節(jié)相結(jié)合，以達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生工程思維能力的目的。

參考文獻(xiàn)：

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[2]黃小龍.以發(fā)展為導(dǎo)向，培養(yǎng)學(xué)生工程思維[J].四川教育，2017（11）.