如何在小學科學教學中培養學生的工程思維

立足新課標，明確教學目標

《義務教育科學課程標準（2022年版）》（下簡稱“新課標”）中提出，科學課程要培養的學生核心素養包括科學觀念、科學思維、探究實踐和態度責任。在小學科學教學中，教師除教授基本知識外，還要樹立學生的科學觀念，明確培養科學思維和實踐能力的教學目標。然而，在當前小學科學教學中，教師設定教學目標時存在空泛化、偏離實際或缺乏可操作性等現象，無法把握教學重點和難點，導致教學達不到預期效果。教師若想培養學生的工程思維與實踐能力，需要立足新課標，設定符合學生認知和身心發展規律的教學目標。

例如，在講授小學科學實踐課“制作與演奏”時，教師應鼓勵學生動手制作與調試樂器，這是一種典型的培養學生工程思維的實踐活動。新課標3～4年級培養學生科學思維的教學目標是“能在教師引導下，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計，并對方案進行初步的科學分析”。在設定“制作與演奏”教學目標時，第一是要求學生學會制作樂器模型，第二是要求學生調試樂器使其發聲，并對此設計進行科學分析。教師應明確課堂教學目標，并根據目標制定教學計劃、方案，有效促進學生工程思維的發展。

創建真實情境，激發探索興趣

教師在實際教學中通過創設真實情境將工程思維與小學科學教學實踐相結合，能夠有效激發學生的科學探究興趣。通過模擬情境，教師可以幫助學生發揮聯想與想象，形象地反映事物本質。將生活中的實際案例運用到小學科學教學中，能夠引導學生對學習內容產生興趣，并積極參與動手實踐。

例如，在講授“簡單機械”這一單元時，教師的主要教學任務是讓學生了解杠桿、滑輪、輪軸、斜面的原理及作用，以及它們與人類生活和生產的密切關系。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，讓學生直接觀察滑輪，分析其原理；通過引導學生思考水龍頭、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，可以降低科學知識的抽象性，激發學生科學探索的興趣，讓學生在愉快輕松的課堂氛圍中掌握科學原理，培養科學素養，強化工程思維，提高解決問題的能力。

強化工程實踐，促進知識內化

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

例如，在講授“設計與建造植物工廠”這一課時，教師可以將學生分為若干小組。小組成員先制定實踐方案，并在每個步驟處標明設計原理，隨后畫出設計圖。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點和不足，并反復修改自己的作品。最后，進行課堂展示，呈現最好的設計。通過以上方式，既能實現對學生工程思維的培養，也能檢驗學生對所學知識的掌握情況，通過查漏補缺，促進學生整體進步。

建立多元評價體系，增強教學效果

根據新課標課程理念構建綜合評價體系，落實“教—學—評”一體化，促進學生的發展。教師應觀察學生在課堂理論學習與實踐活動中的表現，綜合評價他們的學習態度、任務參與度和完成度，檢驗學生的科學素養、工程思維、創新和解決問題的能力，從而制定針對性的教學計劃，滿足每個學生的個性化學習需求。

例如，在學習“飛向太空”這一課時，學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，然后再進行設計和制作。教師可以從學生課堂學習態度、問題反饋、方案設計、小組合作、成品展示、個人貢獻等方面設計評價指標，然后再結合學生自我評價和他人評價進行綜合性評價，以評促學，把握學生整體學習情況，增強教學效果。

本文系教育科學研究“十四五”規劃2023年立項課題“基于工程思維的小學科學探究性學習創新設計”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