科学课教学中学生工程思维能力的培养

◇卫 巍

【作者单位：苏州市学士中心小学校江苏】

随着时代的发展，科技的进步，社会各界对科学教育的质量要求越来越高。这也促进了科学、技术、工程和数学在教育教学领域的不断融合。由此，在现代科学教育这一门学科中培养学生的工程思维，并不断推动其向纵深发展，成为教育工作者所关注的话题。本文将围绕工程思维的相关概念及在教育教学中的应用，进行分析和讨论，以期为培养学生的工程思维提出新方法和新思路。

当下，虽然有很多人质疑在小学生中培养工程思维，然而事实证明，工程思维不仅可以促进学生的工程实践能力的提高，还有助于学生综合素质的提高和发展。

一、对工程思维的描述

（一）工程思维的含义

工程思维，指的是在某一个特定的目标环境下，按照既定的规范或标准，期待在设计上进行改进和完善，进而投入生产或建设过程中，直到获得满意的产品为社会需求提供服务。

（二）工程思维的特点

第一，工程思维有着非常强烈的现实性。在工程思维的指导下，其最终目的就是可行性。因此，人们需要面对的就是现实中的潜在可能性和可行性，以及它们相互转化的条件和契机，以便找到合适的办法去解决工程理想与工程实际两者间矛盾。工程思维能够促进客体对象与主体价值相吻合，让其变得更加合理化，它处于主体的价值意图之中，这也让它具有了现实性。从这个特点，也可以看出工程建构比其他活动更能促进人们去不断学习成长。

第二，工程思维具有创新性。与创新思维不同的是，工程思维的创造性更具有方向性、目的性；其目的很明确，并且注重标准化与操作性，要求更高。

第三，工程思维充满了综合性。工程思维有着复杂的系统性思维，在工程活动中不仅仅要着重注意所要建造或建构的目标，还要把与此次活动所有有关的东西都联系在一起，要将这个工程系统统筹考虑。所以，工程思维必须还要拥有极强的综合判断和选择能力。

二、在小学科学教学中提高学生工程思维能力

在目前的情况下，当前的实验并不能促进学生学习的积极性和主动性的提高，不利于学生思维能力的培养，这也就导致了工程思维能力的缺乏。但是，工程为科学发现、技术发明与产业发展提供了发展桥梁，促使实际教学有了新的渠道。举例来说，在“小小建筑师”这个科学教育改革实验项目中，就将科学与技术相结合。它既有着科学水平，又拥有较好的工程设计和操作技术，这就有利于学生自主性和科学推理能力的培养。这也是一种用新兴方式去培养学生的工程思维和技术应用能力。以此为基础，教师可以将工程案例的教学与实际教学相结合，以便学生可以在实际参与和体验中进行探究性的学习，这更有助于学生的学习。从这些情况里都可以看出，我们必须将科技教育和工程教育放到重要地位上来；同时对科学技术以及工程等学科进行创新和融合，使其符合我国科学教育的要求，由此来不断地推动学生工程思维能力的提升。这样一来，学校教育就能够更好地培养全面发展的人才。

三、在小学科学教学中培养学生工程思维能力的措施

（一）以课堂教学为基础，培养学生的应用能力

传统的教学模式，是一种灌输式的教学，只是将知识以灌输的方式传递给学生，而忽略了它们的具体应用。但工程思维，需要对整个工程的系统性进行把握，并以此来推动学生去学习工程知识，以此更好地提高学生的思维效率。比如，在国家教育的相关政策中，就提出学生们应该从四年级就开始接触一些简单但系统性的设计。如要去试着回答“科技是如何被用来去创造和更新材料的”这样的一个问题，并采取科学有效的方法对其进行系统性的解决。由此可见，教师在实际的教学过程中，要给学生提供足够的应用知识的机会，让学生在教师的指导下不断地沟通，强化他们的自主意识，让他们自己动手设计和体验，培养学生的设计能力和工程思维的应用能力。

（二）增设实验情境，培养学生的创新能力

以实验为基础的科学才是真正的科学。在实验的过程中，最核心的部分就是探究。就以往的教学活动来说，探究不过是在获得固定答案之后进行的验证和演示。在基础实验的教学活动当中，教师需要提前让学生针对实验情境进行把握和了解，由此可以促进他们主动地进行自主探索活动。这样一来，学生在对实验进行设计的过程中，就可以更好地发挥出自身的科学和工程优势，同时也能进一步提高他们对于学习科学的兴趣，进而对增进自身的工程思维能力起到积极的促进作用。例如，在探究“了解简单机器和生活中的应用”这一课题的时候，可以发现，简单机器不仅可以单独使用，而且也存在于复杂的机械设备中。滑轮组就是其中非常重要的一个应用，由此学生们会对机械产生浓厚的兴趣，并想要去探究它们的工作原理。教师可以进一步组织小组合作的探究活动，让学生们组成小组对该问题进行自主探索，学生从中不仅能体验到自主学习的乐趣，而且也可以让每一个同学都能发挥自身的学习主动性。在这样的教学模式下，教师不再是课堂的主人，他们将主体地位还给学生，自己则成为激励者、组织者和引导者，让学生成为主动获取知识的人。

（三）构造实物模型，培养学生的工程实践能力

在西方的一些国家，科学探究已经逐渐地被科学和工程实践这一课题所代替。这说明参与科学研究和工程设计，仅仅是一种普通的技能，更重要的是在于对自身的技能进行合理的优化和应用。从实物模型这一方面来说，它其实就是对物质基本性质和形态的模仿，其基本组成部分是零件和样件。在小学生进行科学实验的时候，可以利用实物模型对他们进行直观性的教育。这些教育，有助于促进学生整体思维能力的发展，增强他们对实体物质的理性认识。

综上所述，培养思维能力不能一蹴而就，要循序渐进，做到逐步提高和加强。在科学教学中，要促进学生的工程意识的养成，就要让他们对工程有更加充分以及深刻的了解，将理论教学与实践环节融合在一起，从而实现培养学生工程实践能力的目标。