建構(gòu)項(xiàng)目體系，涵育工程思維
——小學(xué)科學(xué)教學(xué)中工程思維培養(yǎng)的項(xiàng)目化內(nèi)容體系的建構(gòu)探微

江蘇省南通市通州區(qū)通州小學(xué) 莊周建

工程思維，顧名思義是工程活動(dòng)中的一種思維，是人們?cè)谶M(jìn)行造物塑形的工程研究和實(shí)踐活動(dòng)中的一種獨(dú)特思維方式，工程思維與科學(xué)思維、技術(shù)思維等密切關(guān)聯(lián)。工程思維能力是一種必備的關(guān)鍵能力，是科學(xué)核心素養(yǎng)的重要構(gòu)成。小學(xué)科學(xué)作為一門基礎(chǔ)性、實(shí)踐性、綜合性課程，是培養(yǎng)學(xué)生工程思維的重要載體，該課程中的技術(shù)與工程領(lǐng)域是工程思維教學(xué)的重要內(nèi)容。我在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中關(guān)注工程思維，挖掘項(xiàng)目?jī)?nèi)容，建構(gòu)項(xiàng)目體系，立足項(xiàng)目學(xué)習(xí)，涵育工程思維，提升學(xué)生解決各種復(fù)雜問題和應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)的能力，促進(jìn)學(xué)生科學(xué)綜合素養(yǎng)的提升。我從以下四個(gè)維度談?wù)勑W(xué)科學(xué)教學(xué)中工程思維培養(yǎng)的項(xiàng)目化內(nèi)容體系的建構(gòu)。

一、工程思維培養(yǎng)的項(xiàng)目化內(nèi)容特征要求

工程是一個(gè)系統(tǒng)概念，以科學(xué)與技術(shù)為基礎(chǔ)，以產(chǎn)品制造為標(biāo)志。工程思維是一種系統(tǒng)思維，具有科學(xué)性、邏輯性、藝術(shù)性、集成性、創(chuàng)造性、最優(yōu)化等特征，強(qiáng)調(diào)規(guī)律性和目的性的統(tǒng)一系統(tǒng)性。俗話說(shuō)得好：“巧婦難為無(wú)米之炊?！惫こ趟季S是在造物實(shí)踐過程中形成的，其培養(yǎng)離不開工程項(xiàng)目化內(nèi)容，開發(fā)項(xiàng)目資源是工程思維培養(yǎng)的前提?；诠こ趟季S的教學(xué)資源應(yīng)當(dāng)項(xiàng)目化，立足于一個(gè)完整的工程項(xiàng)目，以一件較完整的作品為載體，形成于每一個(gè)活動(dòng)環(huán)節(jié)。

不是任何科學(xué)內(nèi)容都可以作為工程思維教學(xué)的項(xiàng)目，依據(jù)工程思維的性質(zhì)與特征，指向工程思維培養(yǎng)的項(xiàng)目化內(nèi)容應(yīng)具有以下特征要求：實(shí)踐性、綜合性、自主性、開放性等。項(xiàng)目主題與真實(shí)世界緊密聯(lián)系，學(xué)生親歷實(shí)踐體驗(yàn)過程；項(xiàng)目資源具有學(xué)科跨界性，如融入工程、技術(shù)、數(shù)學(xué)、藝術(shù)等學(xué)科知識(shí)，學(xué)生綜合運(yùn)用多元能力解決問題；項(xiàng)目?jī)?nèi)容能充分調(diào)動(dòng)學(xué)生自主性，學(xué)生在教師的引導(dǎo)下展開自主探究學(xué)習(xí)；項(xiàng)目化內(nèi)容具有開放性，有利于開放學(xué)習(xí)時(shí)空，引發(fā)學(xué)生選擇多樣性方式、方法去學(xué)習(xí)，有助于支撐學(xué)生的多元展示與評(píng)價(jià)。

二、工程思維培養(yǎng)的項(xiàng)目化內(nèi)容開發(fā)原則

指向工程思維培養(yǎng)的項(xiàng)目化內(nèi)容的開發(fā)應(yīng)堅(jiān)持以下四大原則。

1.目標(biāo)性原則。工程思維培養(yǎng)的項(xiàng)目化內(nèi)容開發(fā)的第一原則，項(xiàng)目化內(nèi)容開發(fā)應(yīng)落實(shí)科學(xué)與工程的共同目標(biāo)，目標(biāo)指向著眼于工程思維與科學(xué)思維的有機(jī)融合，幫助學(xué)生理解和體會(huì)工程對(duì)個(gè)人與社會(huì)的意義，讓學(xué)生獲得親身參與工程實(shí)踐活動(dòng)的經(jīng)驗(yàn)，提高學(xué)生運(yùn)用綜合知識(shí)解決復(fù)雜問題的實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力。

2.生活性原則。生活是科學(xué)的源泉，生活中處處有科學(xué)。工程思維培養(yǎng)的項(xiàng)目化內(nèi)容開發(fā)應(yīng)堅(jiān)持生活性原則，結(jié)合學(xué)生生活實(shí)際，從生活中尋找問題，選取真實(shí)的素材，開發(fā)出工程研究的項(xiàng)目主題，作為培養(yǎng)學(xué)生工程思維的重要內(nèi)容，同時(shí)在生活實(shí)踐中開展工程實(shí)踐活動(dòng)，運(yùn)用工程思維等多元智能解決生活實(shí)際問題，以將工程思維內(nèi)化于心，外化于行。

3.興趣性原則?！皩?duì)所學(xué)知識(shí)內(nèi)容的興趣可能成為學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)?！薄芭d趣是最好的老師?！表?xiàng)目化內(nèi)容開發(fā)應(yīng)立足學(xué)生的興趣點(diǎn)，挖掘?qū)W生喜歡的主題作為學(xué)習(xí)內(nèi)容，以趣味性方式激發(fā)學(xué)生的情趣，調(diào)動(dòng)學(xué)生好奇心與求知欲，提高學(xué)生探究驅(qū)動(dòng)力，以誘發(fā)學(xué)生思考，激活學(xué)生實(shí)踐。

4.系統(tǒng)性原則。工程思維是系統(tǒng)完整的過程，從明確項(xiàng)目任務(wù)后，經(jīng)歷了設(shè)計(jì)方案、制作建模、測(cè)試評(píng)估、技術(shù)優(yōu)化等過程，其中，設(shè)計(jì)與建造是工程思維培養(yǎng)的核心。工程思維培養(yǎng)的項(xiàng)目化內(nèi)容開發(fā)也應(yīng)具有系統(tǒng)性，不能零散碎化，要統(tǒng)整建構(gòu)，前后貫穿，有機(jī)聯(lián)系，形成系統(tǒng)完整的框架體系。

三、工程思維培養(yǎng)的項(xiàng)目化內(nèi)容開發(fā)路徑

小學(xué)科學(xué)教學(xué)中工程思維培養(yǎng)的項(xiàng)目化內(nèi)容兼具科學(xué)性與工程性特點(diǎn)，在開發(fā)項(xiàng)目化內(nèi)容時(shí)，我們應(yīng)緊扣學(xué)科課程目標(biāo)，開辟多元路徑，豐富內(nèi)容資源，我在開發(fā)工程思維培養(yǎng)的項(xiàng)目化內(nèi)容時(shí)，主要采用教材重組與生活提煉兩大途徑。

1.梳理科學(xué)教材，精選項(xiàng)目化內(nèi)容。小學(xué)科學(xué)是一門綜合性課程，綜合呈現(xiàn)科學(xué)知識(shí)和方法，強(qiáng)調(diào)多元領(lǐng)域的聯(lián)系與滲透，其中不乏一些工程學(xué)科類知識(shí)內(nèi)容，是開展工程思維培養(yǎng)的重要素材，我們可以關(guān)注并利用這些現(xiàn)成內(nèi)容，開發(fā)出一些工程教學(xué)主題的項(xiàng)目，實(shí)現(xiàn)科學(xué)與工程的融合，有針對(duì)性地進(jìn)行工程思維教學(xué)。我把小學(xué)階段的所有科學(xué)教材進(jìn)行認(rèn)真梳理，精心選擇工程領(lǐng)域的內(nèi)容，將其進(jìn)行重組統(tǒng)整，開發(fā)設(shè)計(jì)出一系列項(xiàng)目化內(nèi)容，作為工程思維培養(yǎng)的教學(xué)資源。如，結(jié)合《搭支架》，開發(fā)設(shè)計(jì)了《火箭發(fā)射塔》項(xiàng)目化內(nèi)容。

2.挖掘生活素材，創(chuàng)編項(xiàng)目化內(nèi)容?！皠?chuàng)新就是創(chuàng)造一種資源?！毙W(xué)科學(xué)中開展工程思維培養(yǎng)作為一種教學(xué)創(chuàng)新，重要的是要?jiǎng)?chuàng)造，創(chuàng)造出科學(xué)的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)模式、教學(xué)方法等，其中，教學(xué)資源是重點(diǎn)，若不能創(chuàng)造出適切的項(xiàng)目化內(nèi)容，教學(xué)活動(dòng)就無(wú)法開展?！澳７氯菀祝瑒?chuàng)造難。”生活是創(chuàng)造的源泉，為此，我立足生活土壤，聯(lián)系學(xué)生身邊的現(xiàn)象與事例，挖掘生活素材，創(chuàng)編項(xiàng)目化內(nèi)容。我拓寬項(xiàng)目化內(nèi)容開發(fā)渠道，利用校園資源、校外資源以及網(wǎng)絡(luò)資源，自主研發(fā)設(shè)計(jì)出一些工程主題，組織學(xué)生開展豐富的工程實(shí)踐探究活動(dòng)，充分涵養(yǎng)學(xué)生的工程思維。如，利用學(xué)校創(chuàng)客教室資源，創(chuàng)編了《3D 打印》《智能機(jī)器人》等項(xiàng)目化學(xué)習(xí)主題。

四、工程思維培養(yǎng)的項(xiàng)目化內(nèi)容框架體系

小學(xué)科學(xué)教學(xué)中工程思維培養(yǎng)的項(xiàng)目化內(nèi)容開發(fā)的宗旨是“為了學(xué)生、尊重學(xué)生”，不同年齡的學(xué)生具有不同的認(rèn)知規(guī)律與學(xué)習(xí)特點(diǎn)，我在建構(gòu)項(xiàng)目化內(nèi)容體系時(shí)，基于學(xué)生立場(chǎng)，在不同年齡段設(shè)置不同的培養(yǎng)目標(biāo)，開發(fā)不同的項(xiàng)目化內(nèi)容。我依據(jù)學(xué)生特點(diǎn)按照學(xué)段來(lái)架構(gòu)項(xiàng)目化內(nèi)容，形成一個(gè)系統(tǒng)性框架體系。

低年級(jí)學(xué)段，我主要開發(fā)設(shè)計(jì)一些簡(jiǎn)單的工程項(xiàng)目?jī)?nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生初步接觸了解人工世界，了解周圍簡(jiǎn)單科技產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)與功能，感知與領(lǐng)悟工程與技術(shù)產(chǎn)品對(duì)人類生活的影響；認(rèn)識(shí)一些常見的工具，了解其功能與使用方法；能夠通過口述、畫圖等方式表達(dá)工程設(shè)計(jì)與想法；能夠使用簡(jiǎn)單工具和身邊的材料完成一些小制作?；谝陨夏繕?biāo)，我在低年級(jí)段開發(fā)設(shè)計(jì)了《可愛的泥塑》《飛快的水輪》《神奇的紙杯》《磁鐵玩具》等一系列好玩有趣的指向工程思維培養(yǎng)的項(xiàng)目化內(nèi)容。

中年級(jí)學(xué)生已經(jīng)擁有基本的科學(xué)、工程知識(shí)，具有一定的動(dòng)手操作能力，在工程領(lǐng)域的學(xué)習(xí)目標(biāo)主要是認(rèn)識(shí)一些富含制作技術(shù)、建筑技術(shù)等技術(shù)含量的產(chǎn)品；懂得改變產(chǎn)品制作方法和程序可以提高工作效率；知道工程設(shè)計(jì)的基本步驟；能夠評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)并提出改進(jìn)建議；懂得對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行簡(jiǎn)單測(cè)試、調(diào)整、優(yōu)化。我以上述目標(biāo)為導(dǎo)向，在中年級(jí)學(xué)段開發(fā)建構(gòu)了多組項(xiàng)目化內(nèi)容，有《精妙的沙漏》《陽(yáng)臺(tái)花園》《自制樂器》《我給小鳥來(lái)安家》《神勇傘降兵》等工程項(xiàng)目。

高年級(jí)學(xué)段學(xué)生無(wú)論是在思維水平還是實(shí)踐能力等方面，都獲得較好的發(fā)展，因此，高年級(jí)學(xué)生的科學(xué)思維與工程思維教學(xué)目標(biāo)要求明顯提高。他們應(yīng)知道一項(xiàng)工程由多個(gè)系統(tǒng)組成；不僅要懂得科技產(chǎn)品對(duì)人類的正面價(jià)值，還要知道對(duì)人類的負(fù)面影響；能利用文字、繪圖、攝像等方式表達(dá)自己的設(shè)想；能評(píng)估完成產(chǎn)品的可行性，預(yù)想到使用效果；能將自己的創(chuàng)意轉(zhuǎn)化為模型或?qū)嵨?；調(diào)查當(dāng)?shù)毓こ添?xiàng)目，了解其設(shè)計(jì)進(jìn)程與功用，從經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、環(huán)境等維度作出評(píng)價(jià)，并提出改進(jìn)和完善建議。基于上述目標(biāo)要求，我開發(fā)出《火箭發(fā)射塔》《超級(jí)機(jī)械人》《新型橋梁》《未來(lái)的房屋》《3D 打印》等工程類項(xiàng)目化學(xué)習(xí)內(nèi)容，這些內(nèi)容主題鮮明，思維含量、技術(shù)含量高，將科學(xué)知識(shí)與工程知識(shí)有效對(duì)接，促進(jìn)了學(xué)生工程思維的提升。