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标题

基于设计流程培养工程思维

范文

吴雪晖

摘? 要? 工程思维是实践性的、以系统分析和比较权衡为核心的一种筹划性思维。将工程思维融入小学科学课程，能够让学生体验STEM技能，从而运用数学、科学和技术领域的概念来系统地解决复杂问题。文章以STEM项目《造一艘小船》为例，根据工程设计流程，通过有效的探究活动，利用直观的实验现象，引导学生理解科学概念，多层次实践科学概念，培养学生解决复杂问题的工程思维。

关键词? 工程思维?? 设计流程?? 学习目标

中图分类号：G424??????????????? 文献标识码：A???????????????? DOI：10.16400/j.cnki.kjdkx.2021.02.039

Cultivating Engineering Thinking Based on Design Process

——Take STEM project “building a boat” as an example

WU Xuehui

（Chongqing Lianguang Primary School， Chongqing 400032）

Abstract： Engineering thinking is a kind of practical planning thinking with the core of system analysis and comparison. Integrating engineering thinking into primary school science curriculum can enable students to experience stem skills， so as to use the concepts of mathematics， science and technology to solve complex problems systematically. This paper takes stem project "building a boat" as an example， according to the engineering design process， through effective exploration activities， using intuitive experimental phenomena， to guide students to understand scientific concepts， multi-level practice of scientific concepts， and cultivate students' engineering thinking to solve complex problems.

Keywords： engineering thinking; design process; learning object

现行小学科学高年级教材中，部分单元可通过制造产品的方式开展以工程为主的STEM项目活动。以STEM项目《造一艘小船》为例，根据工程设计流程，通过有效的探究活动，利用直观的实验现象，引导学生理解科学概念，多层次实践科学概念，培养学生解决复杂问题的工程思维。

工程思维是实践性的、以系统分析和比较权衡为核心的一种筹划性思维。工程设计流程注重引导学生运用系统分析的方法，针对某一具体技术领域的问题进行要素分析、整体规划，并运用模拟和简易建模等方法进行设计。将工程思维融入小学科学课程，能够让学生体验STEM技能，从而运用数学、科学和技术领域的概念来系统地解决复杂问题。

科学与工程设计流程的联系

科学与工程互为补充，却又不尽相同。一般而言，科学探究的目的在于利用证据来解释自然界和人类世界，而工程设计的目的在于解决关系到人类需求和欲望的特定问题，但两者在很多环节上存在着共性。

小学科学一直倡导以探究式学习为主的学习方式，工程设计流程的8个步骤和课程标准中提出的探究性学习的8个要素有着不少联系（见表1）。

通过表1可以看出，工程设计的流程和探究性学习的思路大致相同，两者都是基于建构主义学习理论。工程设计流程还注重对模型进行合理构建、测试评估、反馈改进，以解决真实的问题，是人与人之间的互动过程，是社会性联系的建立过程。

培养工程思維的一般步骤

1.通过驱动问题，明确学习目标

STEM项目活动是一个复杂的、较为综合的、持续时间较长的学习过程。首先，要确立一个目标明确的项目内容;其次，需要提出生动有趣的，能激发学生主动学习的驱动问题。在各个环节提升学生的学习动力，突出以生为本的课程宗旨。

如在《造一艘小船》一课中，教师将“用橡皮泥造一艘装载重物尽量多的小船”作为本节课的驱动问题。该问题表述清晰，项目学习目标明确，易于辨识，便于学生围绕问题开展工程活动。

2.厘清问题线索，探寻解决方法

因为小学生对信息处理的能力还比较有限，所以教师应帮助学生厘清问题线索，仔细分辨问题中隐含的各种变量，控制其中无关变量，保留一个可控变量，为他们开展项目活动创造易于思考的空间。在引导时，教师应基于学生已有的科学知识开展活动。

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