科學課教學中學生工程思維能力的培養

◇衛 巍

【作者單位：蘇州市學士中心小學校江蘇】

隨著時代的發展，科技的進步，社會各界對科學教育的質量要求越來越高。這也促進了科學、技術、工程和數學在教育教學領域的不斷融合。由此，在現代科學教育這一門學科中培養學生的工程思維，并不斷推動其向縱深發展，成為教育工作者所關注的話題。本文將圍繞工程思維的相關概念及在教育教學中的應用，進行分析和討論，以期為培養學生的工程思維提出新方法和新思路。

當下，雖然有很多人質疑在小學生中培養工程思維，然而事實證明，工程思維不僅可以促進學生的工程實踐能力的提高，還有助于學生綜合素質的提高和發展。

一、對工程思維的描述

（一）工程思維的含義

工程思維，指的是在某一個特定的目標環境下，按照既定的規范或標準，期待在設計上進行改進和完善，進而投入生產或建設過程中，直到獲得滿意的產品為社會需求提供服務。

（二）工程思維的特點

第一，工程思維有著非常強烈的現實性。在工程思維的指導下，其最終目的就是可行性。因此，人們需要面對的就是現實中的潛在可能性和可行性，以及它們相互轉化的條件和契機，以便找到合適的辦法去解決工程理想與工程實際兩者間矛盾。工程思維能夠促進客體對象與主體價值相吻合，讓其變得更加合理化，它處于主體的價值意圖之中，這也讓它具有了現實性。從這個特點，也可以看出工程建構比其他活動更能促進人們去不斷學習成長。

第二，工程思維具有創新性。與創新思維不同的是，工程思維的創造性更具有方向性、目的性；其目的很明確，并且注重標準化與操作性，要求更高。

第三，工程思維充滿了綜合性。工程思維有著復雜的系統性思維，在工程活動中不僅僅要著重注意所要建造或建構的目標，還要把與此次活動所有有關的東西都聯系在一起，要將這個工程系統統籌考慮。所以，工程思維必須還要擁有極強的綜合判斷和選擇能力。

二、在小學科學教學中提高學生工程思維能力

在目前的情況下，當前的實驗并不能促進學生學習的積極性和主動性的提高，不利于學生思維能力的培養，這也就導致了工程思維能力的缺乏。但是，工程為科學發現、技術發明與產業發展提供了發展橋梁，促使實際教學有了新的渠道。舉例來說，在“小小建筑師”這個科學教育改革實驗項目中，就將科學與技術相結合。它既有著科學水平，又擁有較好的工程設計和操作技術，這就有利于學生自主性和科學推理能力的培養。這也是一種用新興方式去培養學生的工程思維和技術應用能力。以此為基礎，教師可以將工程案例的教學與實際教學相結合，以便學生可以在實際參與和體驗中進行探究性的學習，這更有助于學生的學習。從這些情況里都可以看出，我們必須將科技教育和工程教育放到重要地位上來；同時對科學技術以及工程等學科進行創新和融合，使其符合我國科學教育的要求，由此來不斷地推動學生工程思維能力的提升。這樣一來，學校教育就能夠更好地培養全面發展的人才。

三、在小學科學教學中培養學生工程思維能力的措施

（一）以課堂教學為基礎，培養學生的應用能力

傳統的教學模式，是一種灌輸式的教學，只是將知識以灌輸的方式傳遞給學生，而忽略了它們的具體應用。但工程思維，需要對整個工程的系統性進行把握，并以此來推動學生去學習工程知識，以此更好地提高學生的思維效率。比如，在國家教育的相關政策中，就提出學生們應該從四年級就開始接觸一些簡單但系統性的設計。如要去試著回答“科技是如何被用來去創造和更新材料的”這樣的一個問題，并采取科學有效的方法對其進行系統性的解決。由此可見，教師在實際的教學過程中，要給學生提供足夠的應用知識的機會，讓學生在教師的指導下不斷地溝通，強化他們的自主意識，讓他們自己動手設計和體驗，培養學生的設計能力和工程思維的應用能力。

（二）增設實驗情境，培養學生的創新能力

以實驗為基礎的科學才是真正的科學。在實驗的過程中，最核心的部分就是探究。就以往的教學活動來說，探究不過是在獲得固定答案之后進行的驗證和演示。在基礎實驗的教學活動當中，教師需要提前讓學生針對實驗情境進行把握和了解，由此可以促進他們主動地進行自主探索活動。這樣一來，學生在對實驗進行設計的過程中，就可以更好地發揮出自身的科學和工程優勢，同時也能進一步提高他們對于學習科學的興趣，進而對增進自身的工程思維能力起到積極的促進作用。例如，在探究“了解簡單機器和生活中的應用”這一課題的時候，可以發現，簡單機器不僅可以單獨使用，而且也存在于復雜的機械設備中?；喗M就是其中非常重要的一個應用，由此學生們會對機械產生濃厚的興趣，并想要去探究它們的工作原理。教師可以進一步組織小組合作的探究活動，讓學生們組成小組對該問題進行自主探索，學生從中不僅能體驗到自主學習的樂趣，而且也可以讓每一個同學都能發揮自身的學習主動性。在這樣的教學模式下，教師不再是課堂的主人，他們將主體地位還給學生，自己則成為激勵者、組織者和引導者，讓學生成為主動獲取知識的人。

（三）構造實物模型，培養學生的工程實踐能力

在西方的一些國家，科學探究已經逐漸地被科學和工程實踐這一課題所代替。這說明參與科學研究和工程設計，僅僅是一種普通的技能，更重要的是在于對自身的技能進行合理的優化和應用。從實物模型這一方面來說，它其實就是對物質基本性質和形態的模仿，其基本組成部分是零件和樣件。在小學生進行科學實驗的時候，可以利用實物模型對他們進行直觀性的教育。這些教育，有助于促進學生整體思維能力的發展，增強他們對實體物質的理性認識。

綜上所述，培養思維能力不能一蹴而就，要循序漸進，做到逐步提高和加強。在科學教學中，要促進學生的工程意識的養成，就要讓他們對工程有更加充分以及深刻的了解，將理論教學與實踐環節融合在一起，從而實現培養學生工程實踐能力的目標。