科學(xué)課教學(xué)中學(xué)生工程思維能力的培養(yǎng)

◇衛(wèi) 巍

【作者單位：蘇州市學(xué)士中心小學(xué)校江蘇】

隨著時(shí)代的發(fā)展，科技的進(jìn)步，社會(huì)各界對(duì)科學(xué)教育的質(zhì)量要求越來越高。這也促進(jìn)了科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)在教育教學(xué)領(lǐng)域的不斷融合。由此，在現(xiàn)代科學(xué)教育這一門學(xué)科中培養(yǎng)學(xué)生的工程思維，并不斷推動(dòng)其向縱深發(fā)展，成為教育工作者所關(guān)注的話題。本文將圍繞工程思維的相關(guān)概念及在教育教學(xué)中的應(yīng)用，進(jìn)行分析和討論，以期為培養(yǎng)學(xué)生的工程思維提出新方法和新思路。

當(dāng)下，雖然有很多人質(zhì)疑在小學(xué)生中培養(yǎng)工程思維，然而事實(shí)證明，工程思維不僅可以促進(jìn)學(xué)生的工程實(shí)踐能力的提高，還有助于學(xué)生綜合素質(zhì)的提高和發(fā)展。

一、對(duì)工程思維的描述

（一）工程思維的含義

工程思維，指的是在某一個(gè)特定的目標(biāo)環(huán)境下，按照既定的規(guī)范或標(biāo)準(zhǔn)，期待在設(shè)計(jì)上進(jìn)行改進(jìn)和完善，進(jìn)而投入生產(chǎn)或建設(shè)過程中，直到獲得滿意的產(chǎn)品為社會(huì)需求提供服務(wù)。

（二）工程思維的特點(diǎn)

第一，工程思維有著非常強(qiáng)烈的現(xiàn)實(shí)性。在工程思維的指導(dǎo)下，其最終目的就是可行性。因此，人們需要面對(duì)的就是現(xiàn)實(shí)中的潛在可能性和可行性，以及它們相互轉(zhuǎn)化的條件和契機(jī)，以便找到合適的辦法去解決工程理想與工程實(shí)際兩者間矛盾。工程思維能夠促進(jìn)客體對(duì)象與主體價(jià)值相吻合，讓其變得更加合理化，它處于主體的價(jià)值意圖之中，這也讓它具有了現(xiàn)實(shí)性。從這個(gè)特點(diǎn)，也可以看出工程建構(gòu)比其他活動(dòng)更能促進(jìn)人們?nèi)ゲ粩鄬W(xué)習(xí)成長(zhǎng)。

第二，工程思維具有創(chuàng)新性。與創(chuàng)新思維不同的是，工程思維的創(chuàng)造性更具有方向性、目的性；其目的很明確，并且注重標(biāo)準(zhǔn)化與操作性，要求更高。

第三，工程思維充滿了綜合性。工程思維有著復(fù)雜的系統(tǒng)性思維，在工程活動(dòng)中不僅僅要著重注意所要建造或建構(gòu)的目標(biāo)，還要把與此次活動(dòng)所有有關(guān)的東西都聯(lián)系在一起，要將這個(gè)工程系統(tǒng)統(tǒng)籌考慮。所以，工程思維必須還要擁有極強(qiáng)的綜合判斷和選擇能力。

二、在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中提高學(xué)生工程思維能力

在目前的情況下，當(dāng)前的實(shí)驗(yàn)并不能促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性的提高，不利于學(xué)生思維能力的培養(yǎng)，這也就導(dǎo)致了工程思維能力的缺乏。但是，工程為科學(xué)發(fā)現(xiàn)、技術(shù)發(fā)明與產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了發(fā)展橋梁，促使實(shí)際教學(xué)有了新的渠道。舉例來說，在“小小建筑師”這個(gè)科學(xué)教育改革實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目中，就將科學(xué)與技術(shù)相結(jié)合。它既有著科學(xué)水平，又擁有較好的工程設(shè)計(jì)和操作技術(shù)，這就有利于學(xué)生自主性和科學(xué)推理能力的培養(yǎng)。這也是一種用新興方式去培養(yǎng)學(xué)生的工程思維和技術(shù)應(yīng)用能力。以此為基礎(chǔ)，教師可以將工程案例的教學(xué)與實(shí)際教學(xué)相結(jié)合，以便學(xué)生可以在實(shí)際參與和體驗(yàn)中進(jìn)行探究性的學(xué)習(xí)，這更有助于學(xué)生的學(xué)習(xí)。從這些情況里都可以看出，我們必須將科技教育和工程教育放到重要地位上來；同時(shí)對(duì)科學(xué)技術(shù)以及工程等學(xué)科進(jìn)行創(chuàng)新和融合，使其符合我國(guó)科學(xué)教育的要求，由此來不斷地推動(dòng)學(xué)生工程思維能力的提升。這樣一來，學(xué)校教育就能夠更好地培養(yǎng)全面發(fā)展的人才。

三、在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生工程思維能力的措施

（一）以課堂教學(xué)為基礎(chǔ)，培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用能力

傳統(tǒng)的教學(xué)模式，是一種灌輸式的教學(xué)，只是將知識(shí)以灌輸?shù)姆绞絺鬟f給學(xué)生，而忽略了它們的具體應(yīng)用。但工程思維，需要對(duì)整個(gè)工程的系統(tǒng)性進(jìn)行把握，并以此來推動(dòng)學(xué)生去學(xué)習(xí)工程知識(shí)，以此更好地提高學(xué)生的思維效率。比如，在國(guó)家教育的相關(guān)政策中，就提出學(xué)生們應(yīng)該從四年級(jí)就開始接觸一些簡(jiǎn)單但系統(tǒng)性的設(shè)計(jì)。如要去試著回答“科技是如何被用來去創(chuàng)造和更新材料的”這樣的一個(gè)問題，并采取科學(xué)有效的方法對(duì)其進(jìn)行系統(tǒng)性的解決。由此可見，教師在實(shí)際的教學(xué)過程中，要給學(xué)生提供足夠的應(yīng)用知識(shí)的機(jī)會(huì)，讓學(xué)生在教師的指導(dǎo)下不斷地溝通，強(qiáng)化他們的自主意識(shí)，讓他們自己動(dòng)手設(shè)計(jì)和體驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計(jì)能力和工程思維的應(yīng)用能力。

（二）增設(shè)實(shí)驗(yàn)情境，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力

以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué)才是真正的科學(xué)。在實(shí)驗(yàn)的過程中，最核心的部分就是探究。就以往的教學(xué)活動(dòng)來說，探究不過是在獲得固定答案之后進(jìn)行的驗(yàn)證和演示。在基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)活動(dòng)當(dāng)中，教師需要提前讓學(xué)生針對(duì)實(shí)驗(yàn)情境進(jìn)行把握和了解，由此可以促進(jìn)他們主動(dòng)地進(jìn)行自主探索活動(dòng)。這樣一來，學(xué)生在對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，就可以更好地發(fā)揮出自身的科學(xué)和工程優(yōu)勢(shì)，同時(shí)也能進(jìn)一步提高他們對(duì)于學(xué)習(xí)科學(xué)的興趣，進(jìn)而對(duì)增進(jìn)自身的工程思維能力起到積極的促進(jìn)作用。例如，在探究“了解簡(jiǎn)單機(jī)器和生活中的應(yīng)用”這一課題的時(shí)候，可以發(fā)現(xiàn)，簡(jiǎn)單機(jī)器不僅可以單獨(dú)使用，而且也存在于復(fù)雜的機(jī)械設(shè)備中?；喗M就是其中非常重要的一個(gè)應(yīng)用，由此學(xué)生們會(huì)對(duì)機(jī)械產(chǎn)生濃厚的興趣，并想要去探究它們的工作原理。教師可以進(jìn)一步組織小組合作的探究活動(dòng)，讓學(xué)生們組成小組對(duì)該問題進(jìn)行自主探索，學(xué)生從中不僅能體驗(yàn)到自主學(xué)習(xí)的樂趣，而且也可以讓每一個(gè)同學(xué)都能發(fā)揮自身的學(xué)習(xí)主動(dòng)性。在這樣的教學(xué)模式下，教師不再是課堂的主人，他們將主體地位還給學(xué)生，自己則成為激勵(lì)者、組織者和引導(dǎo)者，讓學(xué)生成為主動(dòng)獲取知識(shí)的人。

（三）構(gòu)造實(shí)物模型，培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力

在西方的一些國(guó)家，科學(xué)探究已經(jīng)逐漸地被科學(xué)和工程實(shí)踐這一課題所代替。這說明參與科學(xué)研究和工程設(shè)計(jì)，僅僅是一種普通的技能，更重要的是在于對(duì)自身的技能進(jìn)行合理的優(yōu)化和應(yīng)用。從實(shí)物模型這一方面來說，它其實(shí)就是對(duì)物質(zhì)基本性質(zhì)和形態(tài)的模仿，其基本組成部分是零件和樣件。在小學(xué)生進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，可以利用實(shí)物模型對(duì)他們進(jìn)行直觀性的教育。這些教育，有助于促進(jìn)學(xué)生整體思維能力的發(fā)展，增強(qiáng)他們對(duì)實(shí)體物質(zhì)的理性認(rèn)識(shí)。

綜上所述，培養(yǎng)思維能力不能一蹴而就，要循序漸進(jìn)，做到逐步提高和加強(qiáng)。在科學(xué)教學(xué)中，要促進(jìn)學(xué)生的工程意識(shí)的養(yǎng)成，就要讓他們對(duì)工程有更加充分以及深刻的了解，將理論教學(xué)與實(shí)踐環(huán)節(jié)融合在一起，從而實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)學(xué)生工程實(shí)踐能力的目標(biāo)。