工程思維是一種哲學(xué)思維

魏寧

隨著近年來(lái)全社會(huì)對(duì)工程問(wèn)題的日益重視，工程思維作為與科學(xué)思維、技術(shù)思維并列的三元思維之一，正在被越來(lái)越多的人認(rèn)為是面向未來(lái)學(xué)生必備的能力之一。而近年來(lái)，在中小學(xué)信息科技（技術(shù)）教育中“工程”這個(gè)詞匯出現(xiàn)的頻率也越來(lái)越高。工程（E）是STEM教育或STEAM教育的組成要素之一。在信息科技（技術(shù)）課程中，在以問(wèn)題解決為目標(biāo)的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)、跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)過(guò)程中都有工程思維的體現(xiàn)。

總的來(lái)說(shuō)，當(dāng)前信息科技（技術(shù)）教育中的工程思維尚處于發(fā)軔階段。與科學(xué)、技術(shù)相比，學(xué)生對(duì)工程的理解較有難度，在STEM教育或STEAM教育中，相對(duì)其他要素，工程也是最難體現(xiàn)的。工程思維在某種意義上是一種哲學(xué)思維，只有站在哲學(xué)高度，才能厘清工程思維的一些重要原則和理念。

第一，工程區(qū)別于技術(shù)的本質(zhì)屬性是集成性。

在教學(xué)中，往往不易區(qū)分工程與技術(shù)，在一項(xiàng)STEM活動(dòng)或創(chuàng)客活動(dòng)中，我們認(rèn)為的很多工程問(wèn)題其實(shí)是技術(shù)問(wèn)題。如何區(qū)分工程與技術(shù)呢？一般來(lái)說(shuō)，技術(shù)是“看得見”的工具、設(shè)備以及“摸得著”的方法、步驟，而工程則是技術(shù)因素和多種非技術(shù)因素的集成，但不是技術(shù)本身。反過(guò)來(lái)說(shuō)，一項(xiàng)工程的成敗與否取決于多種因素，不只是由技術(shù)因素決定。

第二，工程設(shè)計(jì)必須考慮社會(huì)性。

我們說(shuō)工程要考慮多種非技術(shù)因素，其中，社會(huì)性就是一個(gè)重要方面。因?yàn)楣こ痰漠a(chǎn)物最終是服務(wù)于人和社會(huì)的，所以，工程設(shè)計(jì)必須考慮經(jīng)濟(jì)成本、是否以人為本、對(duì)環(huán)境的保護(hù)、自身的安全性等。例如，某學(xué)生為了增添人們?cè)谧鲲垥r(shí)的樂(lè)趣，設(shè)計(jì)了一個(gè)廚房自動(dòng)影音系統(tǒng)，通過(guò)傳感器的監(jiān)測(cè)，只要灶臺(tái)有加熱跡象，系統(tǒng)就會(huì)啟動(dòng)，播放設(shè)定好的電影，但是，這樣的智能設(shè)備真的符合安全性原則嗎？在中小學(xué)階段開展的工程設(shè)計(jì)中，學(xué)生一般只從技術(shù)給人帶來(lái)的便利出發(fā)，很少考慮技術(shù)以外的因素，但作為教師，應(yīng)該時(shí)刻提醒學(xué)生需要考慮多種社會(huì)因素，這也體現(xiàn)了工程思維的復(fù)雜性。

第三，工程運(yùn)行過(guò)程中要有容錯(cuò)性。

科學(xué)家在科學(xué)實(shí)驗(yàn)中可以失敗上百次，但任何一個(gè)工程建設(shè)都不允許“倒塌重來(lái)”。這意味著，可靠性是工程的重要指標(biāo)，但絕對(duì)的可靠是不存在的。因此，在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，工程要有“容錯(cuò)性”，一個(gè)程序即使出錯(cuò)，也不至于導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰，而要能夠“帶病”運(yùn)行，等待修復(fù)。在一些創(chuàng)客或人工智能作品中，一定要避免因某個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問(wèn)題，導(dǎo)致整個(gè)作品癱瘓的情況出現(xiàn)。

第四，工程問(wèn)題的答案具有非唯一性。

科學(xué)活動(dòng)的目的是追求真理，具有唯一性，而工程活動(dòng)的目的是滿足社會(huì)生活需要。因而，科學(xué)問(wèn)題往往有唯一的答案，工程問(wèn)題的答案則是非唯一的，這讓工程問(wèn)題體現(xiàn)出某種“藝術(shù)性”。不論是“智能臺(tái)燈”，還是“自動(dòng)停車場(chǎng)系統(tǒng)”的設(shè)計(jì)，課堂上的作品展示都是為了尋找“更優(yōu)解”，而非標(biāo)準(zhǔn)答案。

……

工程思維還有很多哲學(xué)式的原則和理念，它既體現(xiàn)在每個(gè)具體的工程設(shè)計(jì)圖樣、模型及評(píng)價(jià)指標(biāo)中，也體現(xiàn)在眾多更為綜合、復(fù)雜、上位的思考中，并且這些哲學(xué)式的思考對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的工程思維也是更為重要的。