论科学教学中学生工程思维的培养

张晶晶

摘 要：在科学教学中，教师要重视培养学生的工程思维。文章分析工程思维的定义和特点，探讨学生工程思维能力培养的作用，指出培养学生工程思维能力的策略：基于课堂教学，重视知识的应用;技术结合知识，提高学生的工程实践能力。

关键词：工程思维;科学教学;低年级学生;实践能力

中图分类号：G421;G623.6文献标志码：A文章编号：1008-3561（2019）24-0029-01

新版的科学课程标准将设计和技术改为技术和工程，其中提到要让学生认识到技术和工程领域的知识，体会到科学技术对个人生活和社会的影响。并且随着STEM教育的逐渐推广，教师越来越注重学科之间的整合，也越来越关注学生的工程思维的培养。下面，本文对科学教学中低年级学生工程思维的培养进行探讨，进而培养学生的科学素质。

一、工程思维的定义和特点

工程思維属于设计思维的一种，是民众在工程活动、研究等过程里面产生的思维方式之一，工程活动的独特性决定了该思维的生成。工程思维广泛体现在各种工程活动中的特定思维方式，科学思维、技术思维与工程思维不仅相互包含、关联，也相互区别，不能混淆代替。

工程思维的特点主要是：首先，工程思维具有实践性。工程思维是面对现实问题，达成某种设想、设计、蓝图、目标并构建理想性的人工系统的实践性思维。工程思维面对的问题是具有可行性的，也具有一定的价值。这些问题都基于这样一个事实，即人类立足于现在并展望未来。工程思维的实际特征也表明，工程活动比其他活动更能测试人的真实能力。其次，工程思维具有创新性。创新思维与工程思维既相互包含又有很大的不同。工程思维中的创新部分更加具有目的性和方向性，注重标准和可操作，就如同风筝上系着的线，能够控制方向。而单纯的创新思维就像不受线控制的风筝，没有方向性，更加活跃。再次，工程思维是综合的。综合，就是把不同方面的要素、技术、资源等汇集在一起，使其相互渗透、相互融合，合为一体。

二、工程思维在科学教学中的作用

小学科学课程标准在2007年设定了新的标准，重新定位了1～6年级科学课程的性质，主要体现在科学课程的基础性、实践性和综合性上。并且低年级也开设了科学课，使得原来在人们心目中处于副科地位的科学课程的地位有所提升。目前，科学课程是以验证性实验为主，有利于学生对理论知识的学习。而且，教师将科学发现和技术发明以及工业发展结合在一起，能激发学生的工程思维，发挥工程思维在科学教学中的重要作用。例如，在教学“像工程师那样”一课时，教师让学生自己选取材料，设计并制作风向标，这其中就包含了工程思维。学生通过设计风向标、制作风向标，在思考中提高了工程思维能力，在动手制作中提高了建模能力。这样，会起到让学生尝试用工程思维来解决问题的作用。

因此，教师在科学教学中应多吸收技术、工程和数学的优势，取长补短，充分发挥工程思维的作用，提升学生的工程思维能力，促进学生的全面发展。

三、培养学生工程思维能力的策略

1.基于课堂教学，重视知识的应用

传统教学是教师教，以教师为课堂的中心，教师是主人，忽视了学生的地位。工程思维以系统的工程知识为基础，加强对系统工程的学习，有利于学生思维效率的提升。例如，《2014年国家教育进展评估的技术和工程素养框架》提出了四年级学生应该开始简单但系统性的设计，能够对于“科技是怎样被用于创造材料的”这样的问题试着给出自己的想法，能够设计方法来解决简单的问题，并构建一个简单的模型来进行检测。因此，在课堂教学中，教师应该给予学生更多的机会，让学生做学习的主人。如教师可以为学生提供一个合适的主题——怎样使桥更坚固，指导学生查阅有关桥的设计及建造的相关资料，进行有效的交流讨论后，制定相关的实验，最后将整个过程设计为教学过程，让学生作为“小老师”把自己知道的、学到的再传授给别人。在这个过程中，学生的设计能力提高了，工程思维能力也得到了培养。

2.技术结合知识，提高学生的工程实践能力

美国在《 K-12年级科学教育框架》中提出，要用“科学和工程实践”来代替“科学探究”。这项提议要求教师在课程设计中不仅要培养学生的技能，对相关知识的学习也要跟上。例如，在教科版二年级上册“做一顶帽子”这一课中，如果学生只是具有技能，这节课就变成了手工课，他们只是学会了如何制作一顶帽子。但是在动手之前，学生如果有了关于帽子的结构、功能以及材料的选择等相关知识的储备，再来制作一顶帽子，就会对帽子有系统的认识，提高工程实践能力。

总之，工程思维能力的培养不是一蹴而就的，而是逐渐形成的。这就需要教师有意识地引导学生明确学习目标，进行工程实践，形成工程思维。教师可以遵循“提出工程问题——解释相关理论——将工程应用联系起来”这种认知法组织教学，优化课程结构，将理论教学与实践环节相结合，以达到培养学生工程思维能力的目的。

参考文献：

[1]严国红.小学科学教学中学生工程思维能力的培养[J].小学科学，2016（02）.

[2]黄小龙.以发展为导向，培养学生工程思维[J].四川教育，2017（11）.