如何培養學生的工程思維能力

葛麗霞

摘? ?要：工程思維是指綜合運用科學、技術、社會、人文、管理科學等方面知識解決實踐問題的系統思維方式。小學科學活動課程是培養學生工程思維的重要載體，但是由于農村小學在師資、教育資源、配套設施等方面具有很大的局限性，因而培養農村學生的工程思維能力具有很大的難度。本文結合小學科學教材內容和農村實際生活，開發科學活動課程，以期發展農村學生的工程思維，培養綜合型人才。

關鍵詞：農村教育? ?小學科學? ?工程思維

在STEAM教育理念的影響下，義務教育階段的教學越來越注重對學生工程思維的培養。工程思維是指綜合運用科學、技術、社會、人文、管理科學等方面知識解決實踐問題的系統思維方式，是一種跨學科思考與運用知識的思維模式，具有專業層次強、籌劃密度高、可執行度高等特點。小學科學是培養學生工程思維的重要載體，但是農村小學由于師資條件不足、教育資源不均衡、配套設施不完善等，學生的工程思維欠缺。對此，在農村小學科學教學中，教師既要通過科學課程來培養學生的工程思維，又要從生活入手，創設生活化情境，促使學生在解決生活實際問題的過程中發展工程思維。

一、探究現狀，聚焦培養學生工程思維的價值

側重專業領域的工程思維的培養，是在STEAM教育理念提出后才逐漸普及的。在教學中，教師通過基礎性的工程教育，逐漸培養學生的工程意識，提高學生運用工程思維解決實際問題的能力，對學生的綜合發展具有重大意義。我國小學科學教育底蘊深厚，有大量學者聚焦于工程思維的理論研究，但對于學生工程思維培養的研究仍處于探索階段，而且多數是依托高等教育工科專業課程的，對于基礎教育階段學生工程思維培養的研究并不多見。究其原因，大部分教師認為小學生年齡偏小，認知水平較低，學習能力較弱，其本身的知識建構能力和研究能力不足以支撐他們工程思維能力的發展。

筆者認為，從教育的角度來看，工程思維是可以覆蓋到教育的每一個階段的。在義務教育階段有意識地培養學生的工程思維，讓學生體會工程思維對個人、社會的影響，不僅是社會發展的大勢所趨，也符合新課程標準“培養全面發展的人”的基本理念。科學是一門研究自然現象、發現自然規律的課程，為工程和技術提供了理論基礎，科學、技術和工程之間是相互促進的關系。因此，在小學科學教學中開展基于工程思維的科學探究活動，能促使學生將學習內容與已有經驗相結合、將動手與動腦相結合，發展學生的綜合思維能力。

二、探究策略，致力于學生工程思維的培養

（一）轉變觀念，發展學生的工程思維意識

首先，教師改變自身的教學理念，是培養學生工程思維的前提。根據統計數據，目前全國專職的小學科學教師較少，大部分科學教師都是由其他學科教師兼任的。并且，農村小學師資力量嚴重弱于城市，實驗室、實驗材料等基礎配套設施也相對缺失嚴重。針對這種情況，農村小學科學教師應從自身實際情況出發，多參加與時俱進的培訓，學習新的理念，學以致用。只有教師從根本上改變傳統的教育理念，重視學生工程思維的培養，學生才能在教學活動中獲得有效的啟發，從而有針對性地發展工程思維。

（二）激發學生學習的興趣，培養學生的工程思維

激發學生學習的興趣，是培養學生工程思維的保障。好奇心是孩子的天性，人一旦對一件事情產生好奇心，就會產生驅動力，從而在潛意識里驅動自己去探究。例如，在教學中，筆者根據學校所處區域的文化特征和學生的實際認知情況，開發了校本課程《風箏》。在這一活動課程中，筆者帶領學生參觀了學校風箏館，了解了風箏的起源、歷史、流派，以及國內外風箏的差異。通過這一活動，學生不僅了解了風箏的相關知識，體會到了我國風箏文化的源遠流長，還了解了風箏與科學技術的淵源，讓學生對風箏產生了濃厚的興趣，從而驅動學生主動制作風箏、研究風箏、創新風箏。

（三）依托教材，提升學生工程思維能力

蘇教版小學科學教材設置了“工程與技術”專項學習，包括“像科學家那樣……”“像工程師那樣……”，明確了培養學生工程思維的教學目標。在小學科學教學中，教師要以教材為依托，在學生已有知識的基礎上，開發與之相關聯的科學課程活動，讓學生在參與活動的過程中不斷探究與思考，從而促進自身工程思維的發展。

以“做LED手環”為例，此活動設置在學生已經具備了簡單的電路知識，有能力設計、開發并制作LED手環。在活動過程中，筆者首先將學生進行分組，讓學生進行小組合作，開展設計圖紙、連接電路、加入開關、自由控制燈等活動，完成簡單電路的連接。其次，這一過程中，學生會遇到怎么裝飾這個LED手環、怎么連接電路等問題。這些都要求學生了解理論知識，具備一定的工程思維，并形成一定的工程計劃。在小組合作活動中，學生通過“頭腦風暴”，能不斷思考、完善工程計劃，從而不斷增強工程思維能力。最后，在確定方案后，小組在按照計劃制作LED手環的過程中，也需要根據實際情況不斷調整方案。制作完成后，小組還要進行質量測試，觀察電路是否可控、是否安全且穩定、裝飾是否美觀、穿戴是否方便等，邊測試、邊思考、邊優化。在這種生活實踐活動中，學生的工程思維能在思維碰撞中實現飛躍。

（四）課外延伸，拓展學生的工程思維

科學學科核心素養的內涵之一是探究實踐，要求學生了解技術與工程實踐的一般過程與方法，并針對實際需要明確問題，提出有創意的解決方案。小學科學教學的重要目標之一就是引導學生用所學的科學知識解決生活中的實際問題，學以致用。如果學生只會應用課本上的知識解決課本上的難題，這樣的學習只能是紙上談兵，而沒有實際價值。在小學科學教學中，教師要通過科學課程培養學生的工程意識、工程思維，使學生能將工程思維延伸至課外，利用生活中的素材開發科學活動，發展工程思維。

例如，鳥是學生司空見慣的一種小動物，學生天生就有愛護弱小的心理。農村綠樹參天，隨處可見品種眾多的鳥類，在開展實踐探究活動時具有得天獨厚的優勢。對此，筆者設計了為期一個月的項目式學習活動：制作鳥巢，親近鳥類。在整個活動中，學生要走進鳥的世界、了解鳥類知識、為鳥建造美麗的家園。筆者引導學生以小組為單位，收集制作鳥巢的材料，并統籌設計最佳方案。在統籌設計的過程中，學生需要不斷思考、優化，有效鍛煉工程思維。在此過程中，有的學生考慮到鳥巢的材料；有的學生考慮到鳥巢的大小；有的學生考慮到鳥巢的穩固性……通過這個完整的活動，學生從實際生活出發，像工程師一樣設計、創造、實踐，發展了系統性的工程思維。

綜上所述，在小學科學教學中，教師要認識到培養學生工程思維的重要價值，并依托小學科學教材，開發與之相關聯的科學課程活動，讓學生既動手又動腦，不斷鍛煉他們的工程思維。

參考文獻：

[1]李燕.STEAM教育理念下小學科學教學中的工程思維培養[J].福建教育學院學報，2021，22（10）：109-111.

[2]孟凡榮.基于工程思維的小學科學教學策略研究[J].智力，2021（19）：79-80.

[3]吳麗欽.STEM理念下小學科學培養學生工程思維能力的教學策略[J].文理導航（下旬），2020（7）：5，8.◆（作者單位：江蘇省南通市通州區劉橋小學）