工程思維是一種哲學思維

魏寧

隨著近年來全社會對工程問題的日益重視，工程思維作為與科學思維、技術思維并列的三元思維之一，正在被越來越多的人認為是面向未來學生必備的能力之一。而近年來，在中小學信息科技（技術）教育中“工程”這個詞匯出現(xiàn)的頻率也越來越高。工程（E）是STEM教育或STEAM教育的組成要素之一。在信息科技（技術）課程中，在以問題解決為目標的項目式學習、跨學科主題學習過程中都有工程思維的體現(xiàn)。

總的來說，當前信息科技（技術）教育中的工程思維尚處于發(fā)軔階段。與科學、技術相比，學生對工程的理解較有難度，在STEM教育或STEAM教育中，相對其他要素，工程也是最難體現(xiàn)的。工程思維在某種意義上是一種哲學思維，只有站在哲學高度，才能厘清工程思維的一些重要原則和理念。

第一，工程區(qū)別于技術的本質屬性是集成性。

在教學中，往往不易區(qū)分工程與技術，在一項STEM活動或創(chuàng)客活動中，我們認為的很多工程問題其實是技術問題。如何區(qū)分工程與技術呢？一般來說，技術是“看得見”的工具、設備以及“摸得著”的方法、步驟，而工程則是技術因素和多種非技術因素的集成，但不是技術本身。反過來說，一項工程的成敗與否取決于多種因素，不只是由技術因素決定。

第二，工程設計必須考慮社會性。

我們說工程要考慮多種非技術因素，其中，社會性就是一個重要方面。因為工程的產(chǎn)物最終是服務于人和社會的，所以，工程設計必須考慮經(jīng)濟成本、是否以人為本、對環(huán)境的保護、自身的安全性等。例如，某學生為了增添人們在做飯時的樂趣，設計了一個廚房自動影音系統(tǒng)，通過傳感器的監(jiān)測，只要灶臺有加熱跡象，系統(tǒng)就會啟動，播放設定好的電影，但是，這樣的智能設備真的符合安全性原則嗎？在中小學階段開展的工程設計中，學生一般只從技術給人帶來的便利出發(fā)，很少考慮技術以外的因素，但作為教師，應該時刻提醒學生需要考慮多種社會因素，這也體現(xiàn)了工程思維的復雜性。

第三，工程運行過程中要有容錯性。

科學家在科學實驗中可以失敗上百次，但任何一個工程建設都不允許“倒塌重來”。這意味著，可靠性是工程的重要指標，但絕對的可靠是不存在的。因此，在實際運行過程中，工程要有“容錯性”，一個程序即使出錯，也不至于導致系統(tǒng)崩潰，而要能夠“帶病”運行，等待修復。在一些創(chuàng)客或人工智能作品中，一定要避免因某個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，導致整個作品癱瘓的情況出現(xiàn)。

第四，工程問題的答案具有非唯一性。

科學活動的目的是追求真理，具有唯一性，而工程活動的目的是滿足社會生活需要。因而，科學問題往往有唯一的答案，工程問題的答案則是非唯一的，這讓工程問題體現(xiàn)出某種“藝術性”。不論是“智能臺燈”，還是“自動停車場系統(tǒng)”的設計，課堂上的作品展示都是為了尋找“更優(yōu)解”，而非標準答案。

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工程思維還有很多哲學式的原則和理念，它既體現(xiàn)在每個具體的工程設計圖樣、模型及評價指標中，也體現(xiàn)在眾多更為綜合、復雜、上位的思考中，并且這些哲學式的思考對培養(yǎng)學生的工程思維也是更為重要的。