如何在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的工程思維

立足新課標(biāo)，明確教學(xué)目標(biāo)

《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》（下簡稱“新課標(biāo)”）中提出，科學(xué)課程要培養(yǎng)的學(xué)生核心素養(yǎng)包括科學(xué)觀念、科學(xué)思維、探究實踐和態(tài)度責(zé)任。在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中，教師除教授基本知識外，還要樹立學(xué)生的科學(xué)觀念，明確培養(yǎng)科學(xué)思維和實踐能力的教學(xué)目標(biāo)。然而，在當(dāng)前小學(xué)科學(xué)教學(xué)中，教師設(shè)定教學(xué)目標(biāo)時存在空泛化、偏離實際或缺乏可操作性等現(xiàn)象，無法把握教學(xué)重點和難點，導(dǎo)致教學(xué)達不到預(yù)期效果。教師若想培養(yǎng)學(xué)生的工程思維與實踐能力，需要立足新課標(biāo)，設(shè)定符合學(xué)生認知和身心發(fā)展規(guī)律的教學(xué)目標(biāo)。

例如，在講授小學(xué)科學(xué)實踐課“制作與演奏”時，教師應(yīng)鼓勵學(xué)生動手制作與調(diào)試樂器，這是一種典型的培養(yǎng)學(xué)生工程思維的實踐活動。新課標(biāo)3～4年級培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維的教學(xué)目標(biāo)是“能在教師引導(dǎo)下，用二維方式表達三維空間的物體”“針對事物的外在特征進行設(shè)計，并對方案進行初步的科學(xué)分析”。在設(shè)定“制作與演奏”教學(xué)目標(biāo)時，第一是要求學(xué)生學(xué)會制作樂器模型，第二是要求學(xué)生調(diào)試樂器使其發(fā)聲，并對此設(shè)計進行科學(xué)分析。教師應(yīng)明確課堂教學(xué)目標(biāo)，并根據(jù)目標(biāo)制定教學(xué)計劃、方案，有效促進學(xué)生工程思維的發(fā)展。

創(chuàng)建真實情境，激發(fā)探索興趣

教師在實際教學(xué)中通過創(chuàng)設(shè)真實情境將工程思維與小學(xué)科學(xué)教學(xué)實踐相結(jié)合，能夠有效激發(fā)學(xué)生的科學(xué)探究興趣。通過模擬情境，教師可以幫助學(xué)生發(fā)揮聯(lián)想與想象，形象地反映事物本質(zhì)。將生活中的實際案例運用到小學(xué)科學(xué)教學(xué)中，能夠引導(dǎo)學(xué)生對學(xué)習(xí)內(nèi)容產(chǎn)生興趣，并積極參與動手實踐。

例如，在講授“簡單機械”這一單元時，教師的主要教學(xué)任務(wù)是讓學(xué)生了解杠桿、滑輪、輪軸、斜面的原理及作用，以及它們與人類生活和生產(chǎn)的密切關(guān)系。在講解杠桿原理時，可以通過講解剪刀、鉗子等工具，分析其原理；通過講解升旗裝置模型，讓學(xué)生直接觀察滑輪，分析其原理；通過引導(dǎo)學(xué)生思考水龍頭、車把手和車輪的功能，講解輪軸的作用；在介紹斜面時，可以讓學(xué)生動手組建滑梯模型，感受力的作用。通過以上這些貼近生活實際的情境，可以降低科學(xué)知識的抽象性，激發(fā)學(xué)生科學(xué)探索的興趣，讓學(xué)生在愉快輕松的課堂氛圍中掌握科學(xué)原理，培養(yǎng)科學(xué)素養(yǎng)，強化工程思維，提高解決問題的能力。

強化工程實踐，促進知識內(nèi)化

工程實踐環(huán)節(jié)是將學(xué)生所學(xué)知識通過實踐活動呈現(xiàn)到現(xiàn)實世界的過程，這一方面可以促進知識內(nèi)化，另一方面可以使學(xué)生在不斷改進中學(xué)會反思，提升自身工程思維和科學(xué)實踐能力。教師在開展小學(xué)科學(xué)教學(xué)時，應(yīng)在課堂上準(zhǔn)備好所需的實踐材料和工具，確保每位學(xué)生都能參與到實踐活動中，提高他們的課堂參與度。同時，教師可以鼓勵學(xué)生關(guān)注身邊的廢舊物品，并學(xué)會利用廢舊物品進行創(chuàng)意改造，這樣既不浪費資源，又能培養(yǎng)學(xué)生的環(huán)境保護意識。教師可以將學(xué)生分為若干小組，小組成員共同制定實踐方案，分工完成實踐任務(wù)，這樣既可以促進學(xué)生共同進步，又能使學(xué)生在相互交流中發(fā)現(xiàn)自身問題并及時改進，提升自身科學(xué)實踐能力。

例如，在講授“設(shè)計與建造植物工廠”這一課時，教師可以將學(xué)生分為若干小組。小組成員先制定實踐方案，并在每個步驟處標(biāo)明設(shè)計原理，隨后畫出設(shè)計圖。小組成員要做好分工，每個人完成其中一個小項目，制作微型“植物工廠”。制作完成后，小組間可以相互評議，分析各小組作品的優(yōu)點和不足，并反復(fù)修改自己的作品。最后，進行課堂展示，呈現(xiàn)最好的設(shè)計。通過以上方式，既能實現(xiàn)對學(xué)生工程思維的培養(yǎng)，也能檢驗學(xué)生對所學(xué)知識的掌握情況，通過查漏補缺，促進學(xué)生整體進步。

建立多元評價體系，增強教學(xué)效果

根據(jù)新課標(biāo)課程理念構(gòu)建綜合評價體系，落實“教—學(xué)—評”一體化，促進學(xué)生的發(fā)展。教師應(yīng)觀察學(xué)生在課堂理論學(xué)習(xí)與實踐活動中的表現(xiàn)，綜合評價他們的學(xué)習(xí)態(tài)度、任務(wù)參與度和完成度，檢驗學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)、工程思維、創(chuàng)新和解決問題的能力，從而制定針對性的教學(xué)計劃，滿足每個學(xué)生的個性化學(xué)習(xí)需求。

例如，在學(xué)習(xí)“飛向太空”這一課時，學(xué)生需要先建立起對飛行器的基本認知，了解飛行器的飛天原理，然后再進行設(shè)計和制作。教師可以從學(xué)生課堂學(xué)習(xí)態(tài)度、問題反饋、方案設(shè)計、小組合作、成品展示、個人貢獻等方面設(shè)計評價指標(biāo)，然后再結(jié)合學(xué)生自我評價和他人評價進行綜合性評價，以評促學(xué)，把握學(xué)生整體學(xué)習(xí)情況，增強教學(xué)效果。

本文系教育科學(xué)研究“十四五”規(guī)劃2023年立項課題“基于工程思維的小學(xué)科學(xué)探究性學(xué)習(xí)創(chuàng)新設(shè)計”的研究成果，立項編號：GCZX/2023/09

作者單位|江蘇省宜興市洑東小學(xué)