基于STEM理念的學生工程思維培養活動

邱亞倫

近年來，隨著信息化、多元化時代的到來，我國越來越重視教育事業的發展，特別是中小學基礎教育。當前熱門教育理念——STEM教育理念也成為我國高度關注的教學理念，如何將STEM理念運用到小學教育中，是我國教育工作者研究的重要工作之一。本文以STEM理念為基礎，首先分析了STEM理念下小學生工程思維培養的重要性，其次提出了相關的培養活動模型，最后對實踐活動的落實提出了建設性意見。

在我國基礎教育中，小學教育占據了重要的地位。這是因為小學教育是所有教育的基礎，是國民素質養成的基石。而STEM教育理念、工程思維是現今較為熱門的科學教育培養理念，因此，小學教育作為我國國民教育的基礎要充分運用STEM理念來培養小學生的工程思維能力。

一、研究依據

科學（Science）、技術（Technology）、工程（Engineering）、數學（Mathematics）是STEM教育理念的英文首字母縮寫，由此可以看出，STEM教育理念的核心詞為“綜合性”，旨在培養學生綜合運用不同學科知識的能力。工程思維是一種行為習慣，是指能主動運用數學、物理的極限思維來思考問題的習慣，即把問題轉化為可量化的目標，從而得以具體實施，并尋找到解決問題的最優方法。

基于STEM教育理念下的工程思維培養是STEM教育理念、工程思維的完美融合，利用STEM教育理念整合科學、數學、技術等學科的知識，并將其運用在以工程思維為解決方式的實際問題上，能夠培養出高素質的綜合人才。目前，教育界在這方面的研究，多集中在培養高中生、大學生的工程思維能力上，而忽略了小學基礎教育的培養，從全面教育的角度看，工程思維的培養應從孩子抓起。我國也看到了小學教育的重要性，因此，《義務教育小學科學課程標準（2017年版）》指出，要重視小學課程的“綜合性”，豐富多領域的課程內容，提倡培養小學生跨學科學習的思維方式。

二、模型設計

（一）基本要求

本文研究的重點是STEM教育理念下小學生工程思維能力的培養，因此該模型的建立需要符合STEM教育理念和工程思維方式的基本特點。

特點一：整合性。跨學科綜合學習能力是STEM教育理念要求學生掌握的重要能力。該理念重點培養的是學生有能力在學習各學科知識的基礎上，將不同科目的知識進行整合，并能充分合理地應用在實際問題中。工程思維則因其具有的邏輯性、科學性成了STEM教育理念得以全面實施的載體。

特點二：連續性。STEM教育理念需要學生對所學知識進行融合和延伸拓展，因此連續性也是STEM教育理念的特點之一。工程要求實施者根據決策、設計、實施、總結四大模塊完成工程活動，由此可見，工程思維是一種有自身完整邏輯流程的高階思維技能，其培養過程也應是長期的、不斷深入的。

（二）活動模型

基于STEM教育理念下的小學生工程思維活動，不應只針對學生或老師單獨建立，而應師生共同參與完成，因此本文將活動模式劃分為以下四個階段。

階段一：決策階段。工程思維活動的第一步就是工程決策。在本階段，老師應根據參與學生的特點及本次活動想要達到的目的選擇合適的情景假設;學生則需要對本次活動的目標（What）、意義（Why）、內外環境（Where）、分工（Who）、實施（How）進行確認。

階段二：設計階段。工程設計階段是整個工程思維活動的靈魂。學生在本階段需要根據決策階段明確的內容，發現活動可能出現的問題，設計解決該問題的方案，并預測可能發生的阻礙;老師起到引導啟發、鼓勵糾偏的作用。

階段三：實施階段。在本階段，需要學生按照實施設計好的解決方案、對實施結果進行評估總結、完善設計方案三大步驟進行循環操作與思考;老師需要根據學生的進展情況，靈活把握活動過程。

階段四：總結階段。本階段在活動結束之后進行，首先需要學生對本次活動進行自我總結，而后老師針對本次活動的主題、涉及的學科知識以及學生在活動中工程思維的構建進行重點點評。

三、建議

（一）活動主題應該生活化

針對小學生的教育應貼近生活本身，從身邊小事中獲得的真知灼見，更容易在小學生的腦海中留下深刻印記，使其能在后續學習、生活中予以應用。

（二）活動形式應該多樣化

基于STEM教育理念下小學生工程思維活動的構思可以源自小學生學習、生活的各個方面。通過寓教于樂的活動方式，不僅可以培養小學生的創新能力、合作能力，更能刺激其將工程思維納入潛意識，為今后更好地運用工程思維打下堅實基礎。

解決問題能力、突破創新能力、溝通協作能力是二十一世紀高素質人才的三大重要技能，基于STEM教育理念下小學生工程思維培養正是建立以上技能的基礎。因此，要更加重視小學生課程的設置，增加工程思維培養的活動課程，從老師引導做起，潛移默化地影響小學生思考問題的方式，不斷提升我國當代新生力量的綜合實力和水平。