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以“小小工程师”为载体培育学生工程思维

作者：杨望祥

来源：《小学科学》2024年第16期

〔摘要〕笔者在教学实践中发现，学生工程思维发展很容易被忽视。本文以“小小工程

师”单元教学为载体，对学生的科学工程思维能力状况进行了调查，分析存在的问题及原因，

并基于此改进教学。

〔关键词〕小学科学；工程思维；工程

〔中图分类号〕G424〔文献标识码〕A〔文章编号〕1674-6317（2024）16034-036

一、现状思考

小学科学核心素养之一是科学思维，而技术与工程课中涉及较多的就是工程思维，工程思

维主要包括决策思维、设计思维、实践思维和迭代思维。我们以教科版六下“小小工程师”单元

为载体，对工程的各个环节进行思维调查，初步了解了学生工程思维的现状及导致问题的原

因。

（一）工程决策阶段决策云里雾里

按照常规来说，学生对于工程需求应该比较明确，但我们在调查研究中发现，各个小组工

程需求不明确。究其原因，主要是学生对于塔台的设计和搭建要求不是很明确，工程的情境没

有创设好，导致部分小组决策思维缺乏。

（二）工程设计阶段设计层次不高

调查发现，学生工程设计思维的细致性和创新性有待提高。这主要是师生在平时课堂上养

成了重视实验探究，忽视探究方案的设计。平时探究方案设计往往是教师一手包办，即使学生

参与方案设计，也只是活动前师生之间的个别互动。而工程的关键在于设计，因此设计环节需

要格外引起重视。

（三）工程实践阶段实践效率低下

不少学生搭建工程模型没有按照设计图搭建，而是搭到哪里算哪里。由于平时的课堂受时

间因素限制，更多的是定性评价，缺乏定量评价。如果只是教师的定性评价，学生的积极性难

以提高，因而缺乏目标导向。

（四）工程优化阶段迭代形同虚设

不少小组在优化阶段各项评估指标并没有得到整体提升，只是某项指标得以提升。这主要

是评估时没有进行问题的梳理记录，因此工程的迭代优化环节往往是一带而过。其实，迭代优

化环节非常关键，能锻炼学生的高阶能力，如问题解决能力。因此，工程的迭代优化环节不容

小觑。

二、改进探索：发展学生工程思维的科学教学改进研究

本文从教学实践出发，根据存在的问题及其原因，有针对性地改进教师的教学，旨在发展

学生的工程思维。

（一）注重创设工程情境，培养工程决策思维

有时技术与工程课看似热热闹闹，实则脱离学生的生活情境，是为了做工程而做工程，学

生并不了解工程的需求。这主要是忽视了对学生工程决策思维的培养，因此工程决策阶段我们

实施了以下改进策略。

营造真1.实情境，工程更接地气

笔者在执教“小小工程师”单元时，我发现塔台工程的情境不够真实，学生一开始就懵懵懂

懂的，不知道工程任务到底是什么。因为本单元第三课情境是学校要求在操场上搭一座塔台，

以供足球教练站在塔台上指挥队员训练。到第四课，工程情境变成制作一个高60cm的塔台，

塔台需具备一定的承重、抗风、抗震能力。因此我们需要给学生提供真实情境，明确工程的需

求，以及真实的制约条件和限制条件，否则学生也会云里雾里。

引导寻找2.原型，促成正向迁移

学生丰富多彩的生活就是科学学习的源头，从生活中寻找原型，有利于学生发现和提出科

学问题，并尝试利用科学方法和科学思维解决问题。如引导学生观察埃菲尔铁塔和普通铁塔，

对于后续进行的设计塔台、构建塔台以及改进塔台活动都有着正向迁移作用。

给予充足3.时间，做实工程决策

如果缺乏工程决策时间，工程决策思维就得不到良好的锻炼。在决策阶段，学生需要查阅

工程相关资料、了解后续工程相关工具和技能、制订工程活动方案、预设小组成员分工等。因

此需要给予学生充足的时间，做实工程决策。

（二）重视工程设计图纸，培养工程设计思维

工程方案设计需要学生像工程师一样思考，了解自己所研究工程的特点。对于设计方案，

教师要以开放的方式进行引导，各种设计都应该有它们发挥的余地。

引导注明尺寸参数，增强工程操作性1.

学生利用文字绘图或实物等完整表达自己的构想，设计图、文字等应清晰体现要点、标注

必要参数。这样，其他小组同学看了，就能读懂设计图，看到设计图犹如见到产品说明书。在

教学活动中，学生在设计图中都标注了尺寸，还画了一些细节图和侧面图。因此，哪怕是其他

小组同学，也能按照他们的设计图进行模型搭建，这样就大大增强了学生的识图能力，同时锻