發展工程思維的項目式學習設計與實踐

沈頡 鐘宇祥

[摘 要]工程設計是利用知識解決特定情境中的問題的一種方法。工程思維則是運用這種方法的習慣，它具有一定的格式但又可以根據需要自由發揮。工程思維是用來解決具體問題的，使學生不僅學科學，更能用科學，帶動學生的科學思維從掌握走向實踐。

[關鍵詞]工程;設計;思維;提升

[中圖分類號] G623.6[文獻標識碼] A[文章編號] 1007-9068（2021）03-0077-02

一、工程思維的內涵和特征

產品的出現，存在著從設計到制作、修改、成型的完整閉環，這個閉環保證了產品擁有著糾錯與改進的可能，使得產品貼近人們的使用需求，同時又具有良好的經濟效益。科學課學習科學知識，習得科學技能，也需要培養學生的工程思維，工程思維是一種思考問題的方式，也是解決問題的手段。本文中出現的工程思維即來源于現實生活中，從思考—調研—構思—改進—打樣—實施全流程，培養學生不斷思考、不斷改進的思維方式。工程思維是一種通過實踐形成的思考方式，也是一種處理問題時可以遵循的路徑。

二、工程思維在項目式專項研究中的案例解析

（一）案例背景

3月12日是一年一度的植樹節，往年在這一天，我們會在室外共同種下一棵樹，為我們生活的環境增添一抹綠色。今年由于疫情的原因，我們不能聚集，沒有辦法在室外共同種一棵樹，但是對于自然的向往、對于美好生活的熱愛不會變。引導學生利用身邊的磁鐵和能被磁鐵吸引的物體，打造一份專屬春天的“植物”擺件，通過“設計—制作—測試—美化”的活動流程，經歷工程設計過程，最后的成品符合設計要求和家庭擺件的審美要求，提高學生的動手能力。

（二）案例簡述

1.項目主題：制作植物擺件

2.項目目標

科學：

（1）知道磁鐵能吸引鐵一類做成的物體。

（2）知道磁鐵有不同的形狀，條形、環形、蹄形。

美術：

（1）嘗試不同工具、材料，大膽、自由地表現所見所聞、所感所想，體驗造型活動的樂趣。

（2）嘗試不同工具，用身邊容易找到的各種媒材，進行簡單組合和裝飾，體驗設計和制作活動的樂趣。

語文：

了解我國的傳統文化，有很多描寫春天、植物的詩句和故事。

4.項目資源

磁鐵，相關物體與制作工具。

5.項目評價

基礎成果：完成一件創意擺件。

成果提升：利用擺件，結合詩歌，繪畫創作一個情景。

（三）案例評價

通過本項目式學習，學生經歷了工程設計的過程，通過將科學學習的知識與現實的生活進行聯系，學生體會到學習的重要性。在改進環節對自己原有設計的不足進行了優化，感受到產品是需要不斷改進升級的。課本的學習與生活不是割裂的，通過動手，我們能將知識的運用轉化為美好生活的動力來源。

三、工程思維對學生科學思維高階發展的關鍵路徑

工程思維也是科學思維的一種，工程思維的提升也能促進學生科學思維的提升。在以往的科學實踐中，受制于時間和空間的影響，學生進行的是線性的工程設計，即從開始到結束是一次性的，最后的成品是否成功，一錘定音。這樣的工程設計對學生來說，強調對所學科學知識的應用，重視的是結果，學生追求的是我在最后的展示階段能否獲得大家的認可，以結果為導向的實踐活動忽視了對過程的重視，更多的是對知識的應用，對學生思維的提升作用有限。

而在項目式學習中，拓寬了學生實踐的時間和空間，學生擁有充足的時間與空間體驗工程設計的各個過程，充分融合所學的各學科知識，不僅僅是科學，還可以加入語文、美術、信息技術，充分發揮學生的主觀能動性。在這個過程中，學生能夠隨時按下暫停鍵，對自己在某一個環節進行深入的思考，審視自己的行動是否有改進的空間。這樣一種寬松的氛圍，帶給學生充分的自由，能夠關注項目實施的過程，扎實做好每一步。在確保上一個節點無誤后實施之后的環節，對學生思維的提升是螺旋上升的。

學生的思維提升不是一朝一夕的事情，也不可能一蹴而就。我們需要為學生提供思考的機會，使學生有能夠思考的空間。工程思維提升路徑，使得學生在進行工程設計的過程中有章可循，在遇到問題的時候能夠“按圖索驥”，回到某一節點再出發，而不會手足無措甚至推倒重來。創新通過設計呈現，沒有規定的結果，也不限定實現的路徑，需要通過自己的摸索實現。在這一過程中，不會是一帆風順的，需要不斷反復設計、反復改良，直至呈現完美的作品。而在這一個反復的過程中，作品不斷被打磨完善，學生的思維也得到了提升。

（責編 韋淑紅）