聚焦工程素養目標創建《做個小溫室》特色課堂

〔摘" "要〕" 小學科學工程思維是一種籌劃性思維，旨在培養學生像工程師一樣思考問題、解決問題的能力?，這也是科學教育的一個重要目標。本文以《做個小溫室》為例，引導學生掌握工程思維特點，聚焦工程素養目標，將工程思維融入科學課堂，培養學生的創新實踐能力。

〔關鍵詞〕" 小學科學；工程思維；素養目標

〔中圖分類號〕" G424" " " " " " " " 〔文獻標識碼〕" A" " " " "〔文章編號〕" 1674-6317" " （2025）" 09" " 031-033

目前科學教材中的實驗還是以驗證性實驗為主，這種實驗方式難以發揮學生的主觀能動性，激發其學習興趣。《義務教育科學課程標準（2022年版）》（以下簡稱《課程標準》）強調：工程活動的本質是創造人工實體，設計與物化是其中的重要環節。在“打開工具箱”這一單元的最后一課《做個小溫室》中，筆者嘗試在實驗教學中注重對學生工程思維的培養，引導他們將理論付諸實際，在課堂上發揮自己的創新能力。

一、掌握工程思維特點，培養學生實踐能力

筆者希望通過本單元的教學，讓學生了解一個完整的工程問題應該如何去解決。本單元從學生非常感興趣的小溫室的制作入手，以制作一個小溫室為目標，讓學生一步步體驗、學習工程的過程：任務驅動—設計—建造—測試—評估—改進。本單元屬于技術與工程領域。工程思維具有系統性、設計性、實踐性等特點，在小學階段，學生對于技術與工程的學習相對而言比較陌生，所以在日常教學中教師可以盡量引導學生像工程師那樣去思考問題。

（一）系統性——培養學生分析問題的能力

在本課中，學生需要系統性地思考一些問題，如小溫室的尺寸、形狀、用材等等。在進行小溫室的初步設計時，學生會發現這些問題都是相互制約影響的，例如如何在不改變小溫室形狀的情況下提高其穩定性。

（二）設計性——培養學生創新優化的能力

工程的關鍵是設計。設計包括整個工程的目標、流程以及可能遇到的問題。在后面的實踐過程中，設計貫穿了整個過程，對于制作小溫室起到了關鍵的作用。例如，在《做個小溫室》中，學生初次的設計往往是最簡單的，并且考慮得可能沒有那么全面，但是通過后面小組內和組間的討論，學生會發現這樣的設計會有很多不足的地方。因此，學生會進行二次設計改進，將制作小溫室所需的材料、結構、尺寸等內容添加入設計圖中，最終完成設計終稿（如圖1）。

（三）實踐性——培養學生動腦動手的能力

工程的關鍵是設計，而實踐是檢驗工程設計的重要途徑，離開了實踐，任何設計都是紙上談兵。在本課中，學生可以通過制作一個實用的小溫室來實現自己的設計，這也是工程設計的最終目標。《做個小溫室》是這個單元的最后一課，課上學生將前面兩課學的知識運用到實踐中，學生嚴格按照設計圖進行小溫室的制作（如圖2）。

二、聚焦工程素養目標，創建特色課堂

（一）目標調整——核心素養引領工程活動

核心素養不僅凸顯科學學科的本質，還體現在育人價值上，這是對科學素養的進一步升華。作為一線教師，在工程教學的每個環節，都應使學生的學習目標體現工程素養，并最終指向工程素養目標（見表1）。

（二）認知轉換——以任務構建科學概念

工程課程的教學是一個以任務構建科學概念的過程。在傳統的教學中，教師常常讓學生在已有概念的支撐下，以做個小溫室草草結束教學內容。但是現在的工程教學給教師提出了更高的要求，即以學生活動為主題，將任務環節貫穿于整個教學中。例如，學生從制作小溫室的具體材料和限制條件（穩定性、預算、操作性）等方面解決制作小溫室的困境。學生通過二次設計和制作不斷完善自己的作品，修正自己的概念，完成概念的再建構（如圖3）。

（三）路徑優化——以立體研討架構課堂

在以往的工程課的教學中，教師常常要求學生在一節課中就完成整個工程的設計制作，而現在的教學要求我們把“制作一個小溫室”當成一個整體的任務框架，優化設計與制作的路徑，形成有層次和有聯系的活動體系。（如圖4）

這樣的工程任務，僅依靠單個小組很難完成，需要小組之間相互交流討論，在相互展示交流的過程中進行評價和反思，并在此過程中逐步構建起知識框架。在整個交流討論的過程中，學生會經歷“討論—設計—制作—再討論—再制作”的過程，將這個課程內容真正當作一個小工程去實施，從中體驗解決工程問題的成就感。

三、運用工程思維，融入科學課堂

本課是典型的工程課，學生需要依據制作小溫室的要求展開一系列研究，根據要求畫出設計圖，再參照設計圖進行制作、再設計、再測試，層層遞進，不斷深入，引導學生在真實情境中運用工程思維完成這項任務。

（一）巧妙引導，啟發思維

問題引入，任務驅動。在本節課的一開始，教師提出：“冬天該如何保護室外的植物？”“應該設計一個怎樣的裝置來給植物保溫？”“制作的裝置應該具有怎樣的特性？”這三個問題，有效地將學生的知識基礎與當下的工程任務相結合，提高了學生的思維能力。

適度引導，自主探究。學生在處理工程問題時難免會遇到一些困難，作為教師要基于學生已有的知識基礎以及活動任務本身給予他們一定的指導。

如在《做個小溫室》一課中，教師可以用以下三種方式引導學生設計小溫室。（見表2）

（二）結構設計，進階思維

工程問題往往要經歷一個很長的過程：任務提出—方案設計—制作—再討論—再設計—再制作—成品，這其實是一個自我完善的過程。例如，在各組初步完成小溫室的制作后，學生對小溫室的各項性能進行測試，如穩定性、透光性、保溫性等，然后從中發現一些設計的缺陷，再進行設計制作，甚至是多次設計。如此反復，學生對于小溫室需要達到怎樣的設計要求就有了更明確的概念，這樣有利于我們最后設計制作成一個能真正投入使用的小溫室。工程的核心是設計，而再設計是學生思維水平再上一個臺階的“腳手架”，能促進學生能力的提高。

（三）落實評價，優化實踐

工程評價的目的是幫助學生后續更好地對作品進行修改和實踐。教師應及時組織學生進行同學間的相互評價，再通過小組討論的方式改進作品，最終可以制作出滿足需求的成果。

在這節課的實踐活動中，學生雖然基本上都完成了小溫室的制作任務，但有的小溫室穩定性、保溫性都很好，可成本較高；有的小溫室透明度、穩定性都很好，可保溫性能不好；等等。教師引導學生進行及時的評價，可以幫助他們在之后的學習中更好地解決工程類的問題。

參考文獻

[1]潘利峰，劉國良.模型建構在小學科學深度探究中的運用：以蘇教版科學為例［J］. 教學月刊·小學版（綜合）， 2020（12）： 37-40.

[2]王玲玲.基于STEM的小學科學課程設計研究［D］.上海：華東師范大學，2015.