STEM課程中工程思維培養的行動研究

謝月玲

摘 要：STEM教育是基于解決問題、基于工程設計、基于建造產品的學習，是跨學科的、開放式的學習。將STEM課程引入現在的教學當中，符合社會發展對人才培養的需求，契合培養綜合型、專業型人才發展的理念。讓學生應用科學、工程、技術、數學等學科知識，以真實問題和建造產品為驅動，在工程實踐中創新性地解決問題，是學生具備核心素養的重要表現之一。將學科教學與STEM課程相銜接，也是教學領域的熱門話題之一?；诖耍蚐TEM課程中如何對學生進行工程思維的培養展開了行動研究。

關鍵詞：STEM課程;工程思維;小學教育;培養策略;行動研究

新課標指出，學生科學素養的養成不僅需要學好科學技術知識，還要具備一定的運用知識處理實際問題、參與公共事務的能力?！肮こ趟季S”屬于思維模式的一種，是學生應該具備的基本科學素養之一。在科學課的教學中，應該培養學生像完成工程實踐一樣，思考其基本的框架、規則、原理，要建立和完善合理的知識體系，在實驗操作中不斷改進方案，選取最優化的方案實施，在這樣的素養培養之下，學生工程思維、創新能力逐漸提升，逐漸摸索出適合自己的學習策略、方法。

一、親身經歷，在體驗實踐中建立知識體系

小學生正處于成長的初期，在很多情況下，他們的思維方式不夠健全，考慮問題也不夠全面，教師應該著重讓學生參與到實踐活動當中，讓學生體會這種融學科、跨學科學習的樂趣，在他們心中埋下一顆思維種子，樹立起對知識學習的正確態度。此外，小學生注重情感體驗，教師要關注他們內心的感受，這樣才能增強他們的認同感與歸屬感。因此，教師可以讓學生親身經歷，體驗實踐過程，為學生提供一些參與性較強的活動。

例如，在進行“不同的聲音”學習時，教師通過不同樂器的制作，讓學生感受科學知識與生活之間的密切聯系，留意身邊的事物，分析身邊的聲音差異，養成細心觀察的好習慣。一些復雜的現象、概念的學習對小學生來講存在一定的難度，如果只從表面進行理解，很容易使學生產生混淆，若讓學生親身經歷生活中的科學現象，體驗實踐過程，有利于使學生的知識體系更加清晰。

二、動手操作，在測試改進中進行課程學習

學生的手部和腦部在一定程度上是有著聯系的，當教師讓學生進行動手操作時，他們的大腦也會進行相應的活動，這也是刺激學生腦部發育的一種有效途徑。在教學過程中，如果設計一些讓學生動手操作的活動，不僅學生樂于參加，更能在他們腦海中留下深刻的印象，有助于課程知識的學習及思維的培養。

例如，在進行科學課程的學習時，以四年級下冊第2單元第7課“太陽”為例，讓學生參與實際測量太陽高度角的實驗，在教師的引導下，以教材的方法為實例讓學生了解太陽高度角的測量方法，明確測量太陽高度角時的具體要求。然而，書本中測量太陽高度角的方法需要的活動空間大，不利于教師活動的組織。面對此問題，在學生明確了實驗的具體要求后，我讓學生以小組為單位對測量太陽高度角所需要的材料及實驗步驟進行討論，在匯報交流的過程中，引導學生選取最優化的方案進行實驗，最終學生選擇用保溫杯、長尺子、量角器進行實驗，因為保溫杯能垂直、穩固于地面，長尺子相當于直線，實驗材料更易獲取，實驗活動范圍也易于教師組織。更重要的是實驗方案的改進是在小組合作交流過程中，孩子們通過自主思考，選取了最優化、更便利的實驗方案，是孩子自主設計的。在自主交流的這一過程中，對小學生思維進行啟蒙，是他們思維發散的第一步。教師不能禁錮學生思維的發展，而是要讓他們的眼界放得長遠一些。這樣一來，通過鼓勵學生動手操作，在測試改進中進行課程學習，有利于將教師反思和教學實施融會貫通。

三、問題解決，在工程實踐中發展創新思維

工程思維是學生問題解決能力發展的重要基礎，對形成正確的學習習慣、思維模式尤為重要。在傳遞文化知識的同時，要讓學生學會舉一反三，致力于問題的解決。在此基礎上，培養學生具備獨立思考的能力，不能總是想著依賴教師、他人，否則當自己面臨問題時，他們會顯得“驚慌失措”。因此，教師可以培養學生問題解決的能力，在工程實踐中逐步發展學生的創新思維。

教師可以將一個工程項目交給學生去做，在此之前，與學生交流想法，讓學生說出自己對這個項目的見解，并且說出自己完成這個過程項目的計劃、步驟。創新思維的培養離不開學生本人的參與，教師應該鼓勵他們擁有創新的意識和想法，敢于突破陳規和傳統，并選擇最優化方案解決問題。這樣一來，通過貫徹問題解決的理念，讓學生在工程實踐中發展創新思維，既是STEM課程的核心思想體現之一，又是教師與學生實現教學相長的途徑之一。

綜合上文可以看出，在STEM課程中，學生工程思維的培養一定要與行動相配合，這樣才能將理念落實到位。首先，教師可以讓學生親身經歷，不要讓學生的學習局限在理論知識層面，而要讓學生體驗實踐過程。其次，教師可以讓學生動手操作，在一定程度上刺激學生的腦力發育，達成在測試改進中進行課程學習的目的。最后，教師可以著重提高學生的問題解決能力，在工程實踐中發展學生的創新思維，使學生及早建立起相應的思維模式。

參考文獻：

[1]邱亞倫.基于STEM理念的學生工程思維培養活動[J].小學科學（教師版），2020（8）.

[2]吳永發，葉彩紅.基于STEM教育培養創新能力[J].中小學教材教學，2020（1）：67-71.

基金項目：福建省教育科學“十三五”規劃2019年度立項課題“基于STEM教育小學生工程思維培養的研究”（FJJKXB19-662）。