淺談小學科學教學中培養(yǎng)工程思維的有效策略

周衛(wèi)鑫

工程思維是人類在造物塑形的工程實踐中形成的一種思維方式，是設(shè)計改造世界的活動中必備的思維能力。工程思維與科學思維、技術(shù)思維等相伴相生，在加工、建造等工程實踐活動中，離不開科學、技術(shù)等思維的配合，因此，工程思維具有科學性、藝術(shù)性、技術(shù)性等特點。工程思維具有工具性與價值性，是創(chuàng)造思維的構(gòu)成要素，工程思維能力是創(chuàng)新型人才的必備能力。小學科學作為一門綜合性課程，融入了工程與技術(shù)領(lǐng)域的教學內(nèi)容，將工程思維培養(yǎng)納入教學目標。如何在小學科學中滲透工程思維教學，提升學生工程思維能力，成為現(xiàn)今科學教學的一個重要研究課題。我結(jié)合《動物的庇護所》一課教學，談?wù)勑W科學教學中培養(yǎng)工程思維的有效策略。

一、篩選內(nèi)容，搭建培育載體

工程思維在工程活動中形成，學生需要親歷工程活動過程，通過動腦思考設(shè)計，動手操作實踐，在做思結(jié)合中孕育。小學科學教材中的內(nèi)容豐富多彩，并不是所有內(nèi)容都適合培養(yǎng)工程思維，我們要精心篩選內(nèi)容，選擇那些工程特點鮮明，具有針對性與可操作性的內(nèi)容，設(shè)計工程思維培養(yǎng)項目，搭建合適的工程思維培養(yǎng)載體。

譬如，在蘇教版四年級下冊教材中，我經(jīng)過系統(tǒng)梳理分析，發(fā)現(xiàn)最后一單元中的《動物的庇護所》一課，非常適宜滲透工程思維培養(yǎng)。該課一共設(shè)計了三個活動，第一個活動“觀察并交流野生動物的家”，這個環(huán)節(jié)可以作為工程思維的起點，引導(dǎo)學生觀察感知，激發(fā)學生學習興趣，誘發(fā)學生工程思維。第二個活動“尋訪一個動物的家”，可以幫助學生從材料、形狀等方面去探究動物巢穴的結(jié)構(gòu)特點，為下一步工程設(shè)計制作奠定基礎(chǔ)。第三個活動“設(shè)計并動手搭建一個鳥巢”，這是一個非常貼切的融合點，可以讓學生動腦動手，充分運用工程思維，培養(yǎng)學生的工程設(shè)計與工程建造能力。

二、親近接觸，感知工程形象

小學生的思維以形象思維為主，客觀世界是學生思維的對象，要培養(yǎng)學生的工程思維，首先要給予學生真實的感知，幫助學生形成具體的表象，為工程思維培養(yǎng)打好基礎(chǔ)。工程起源起于對工程事物的形象感知，工程思維培養(yǎng)如同建造大廈一樣，需要以完整的形象感知為依托，以豐富的結(jié)構(gòu)性材料為保障，否則，工程思維則無從生根，罔若空中樓閣。

我們在教學中要引導(dǎo)學生親近工程對象，初步接觸感知實物，或觀察，或觸摸，或聯(lián)想，在腦海中建立形象，點燃工程思維火花。例如，在教學《動物的庇護所》一課時，我組織學生觀看《動物世界》視頻，通過生動形象的動畫引出課題，引導(dǎo)學生觀察松鼠、燕子、蜜蜂等動物的家，初步感知“建筑師”們的杰作，認識它們的“偉大工程”，了解每項工程的形狀結(jié)構(gòu)、制作材料、建造過程等。我還現(xiàn)場給學生帶來一個鳥巢模型，我還組織學生到校園里、大樹下去尋訪小鳥的家，讓學生近距離觀察，親手觸摸。這些活動的組織，進一步增加了學生對鳥巢這一工程形象的感知，增強了學生親手制作鳥巢的興趣和欲望。

三、設(shè)計建造，涵育工程思維

古人說得好：“紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行?！惫こ趟季S培養(yǎng)不能空談，而要付諸實際行動，要在設(shè)計建造中涵育。工程設(shè)計是工程活動的重要環(huán)節(jié)，也是工程思維訓練的核心階段，部分科學教師忽視設(shè)計環(huán)節(jié)的重要價值，經(jīng)常把工程設(shè)計方案直接提供給學生，讓學生照著現(xiàn)成的設(shè)計圖和方法步驟去依樣畫葫蘆，直接進進入制作環(huán)節(jié)，完成工程作品的建造。其實，設(shè)計與制作兩個環(huán)節(jié)缺一不可，而且要引導(dǎo)學生親自思考設(shè)計，讓他們自己設(shè)計出作品圖稿，拿出制作方案，這樣他們才有機會開展工程思考，得到有效發(fā)展。

工程建造是學生動手制作完成作品，是化設(shè)計為成果的過程，是對工程設(shè)計的檢驗，是獲得真切體驗的過程，更是訓練學生工程思維與技術(shù)思維的重要過程。例如，在教學《動物的庇護所》一課中，在學生初步感知認識了小鳥的家之后，我安排了“鳥巢設(shè)計與制作”活動，讓學生小組合作，自己討論設(shè)計，畫出鳥巢草圖，并給學生提供樹枝、麥稈、棉線等材料，讓學生動手搭建鳥巢。設(shè)計與制作活動給學生提供了工程建造的機會，他們自己設(shè)計，親手嘗試，有效孕育了學生工程思維，提高了學生實踐操作能力。

四、評估改進，凝練工程思維

工程建造是一個系統(tǒng)嚴謹?shù)倪^程，不僅包含了設(shè)計、施工等重要環(huán)節(jié)，還包括后期的評估階段，評估是對工程建筑物體的評價，檢查是否符合設(shè)計要求，能否達到預(yù)定標準，評估同時也是一個凝練工程思維的過程，通過評估進行反思，反思前面的設(shè)計是否有漏洞，反思建造中是否出現(xiàn)問題，通過反思做出改進，以提高作品品質(zhì)，通過反思積累經(jīng)驗。

譬如，在教學《動物的庇護所》一課中，當學生完成鳥巢的搭建后，我設(shè)計了測試評估環(huán)節(jié)，組織學生展示交流，對鳥巢造型審視評價其美觀度，通過承壓測試檢測其牢固度。在測試過程中，我引導(dǎo)學生評價，說出作品的優(yōu)、缺點，提出合理化建議。同時，我還給學生安排了反思時間，各自反觀自己的作品，回顧設(shè)計制作過程，根據(jù)同學的建議，借鑒他人的經(jīng)驗，實施技術(shù)改進，優(yōu)化自己的作品，提高作品質(zhì)量。測試評估與優(yōu)化改進，促進了學生工程思維的進一步提升。

工程思維能力是科學素養(yǎng)的重要構(gòu)成，我們在科學教學中要相機開展工程思維訓練，以提高學生工程思維能力，豐厚學生科學核心素養(yǎng)。