基于工程设计的小学科学项目化学习内涵价值、设计原则与实施路径 .pdf

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摘要：基于工程设计的科学学习应当是一种项目化学习，即学生在教师的

引导下，绕具有挑战性的工程问题，进行持续深入的探究实践。通过设计方

案与制造产品，学生能对核心知识进行再建构，并实现思维的迁移，从而有效

发展科学核心素养。着重阐述了基于工程设计的小学科学项目化学习的内涵价

值、设计原则与实施路径。

关键词：工程设计；项目化学习；内涵价值；设计原则；实施路径

《义务教育科学课程标准（2022年版）》指出，工程是运用科学和技术进

行设计、解决实际问题和制造产品的活动。工程活动的本质是制造产品，工程

设计与物化是工程活动的两个重要环节。设计强调动脑思考，物化强调动手制

作，因此，工程活动是将思考与实践相结合的活动。在工程活动中，设计是关

键。笔者将结合自身的科学教学实践与反思，谈谈基于工程设计的小学科学项

目化学习的内涵价值、设计原则与实施路径。

一、基于工程设计的小学科学项目化学习内涵价值

工程设计是指根据一定的约束条件和指标，制定出人工实体的建造方案。

它是一个探索问题解决思路和方法的过程，具有目的性、程序性、规范性等特

点。工程设计的成果需要通过物化活动来检验与修正，因此，它包含了使用各

种工具和材料来制造产品的活动。

基于工程设计的小学科学项目化学习是指在小学科学教学中，以工程设计

理念为指导，以工程项目为载体，通过设置具有挑战性的问题，驱动学生深入

持续地探索，调动所有知识、方法、能力、品质等来创造性地解决新问题，并

通过物化活动形成公开成果。

基于工程设计的小学科学项目化学习是将工程思维和设计原则融入科学学

习中的教学方法，以工程问题为驱动，能让学生在“做工程”的过程中体验成功

的喜悦和乐趣。它以学生为中心，不仅能激发学生科学探究的兴趣，还能提升

他们的科学技能，培养他们的实践能力、思维能力、问题解决能力以及科学创

新能力。

工程设计项目具有一定的综合性与复杂性，往往需要整合科学、工程、技

术、数学等多个学科的知识来解决问题。这要求学生通过跨学科学习来构建综

合性知识结构，并通过实践操作来完成真实或模拟的工程制造任务。学生需要

通过团队合作来共同完成方案的设计与产品的制作。基于工程设计的小学科学

项目化学习不仅有助于学生整合跨学科知识，发展高阶思维，而且能提高学生

的工程实践能力，加深学生对科学核心概念的理解和掌握，培养学生的团队合

作精神，促进学生科学核心素养的发展。

二、基于工程设计的小学科学项目化学习设计原则

（一）工程性原则

基于工程设计的小学科学项目化学习设计应当坚持工程性原则，即立足工

程问题，聚焦工程项目，开展项目学习，在工程设计与物化过程中，建构科学

知识，锻炼科学技能，形成科学能力，发展科学品格。教师要设计合理的项

目、科学的内容，要有明确的工程目标、完整的工程流程，要设置规划、设

计、制作、测试、改进等一系列活动环节，以体现工程设计的程序性、结构性

与系统性。

（二）趣味性原则

激发学生的科学学习兴趣是有效教学的前提。基于工程设计的小学科学项

目化学习设计应当坚持趣味性原则，用有趣的工程活动来点燃学生的学习热

情，唤醒学生的主体意识，使学生真正成为学习的主人。教师要设置有趣的工

程活动主题，选择学生熟悉的、真实的、新颖的、富有想象力的主题，以吸引

学生的注意力；要设计丰富多彩的学习内容、真实具体的学习情境、灵活多变

的活动形式，让学生在有趣好玩的工程实践活动中进行探究学习；要设计互动

环节，通过小组合作、师生合作等方式，促进学生间的交流，加强师生间的沟

通，提升学习的交互性，从而提高学生的活动参与度[1]O

（三）融合性原则

基于工程设计的小学科学项目化学习以问题为驱动，以素养为导向。由于

工程问题具有复杂性、综合性，因此，科学项目化学习设计需要具有融合性，

融合多学科知识内容、多方的智慧力量以及学生的多元智能，为学生的探究实

践赋能，同时助推学生核心素养提升。小学科学项目化学习设计的融合性主要

体现为学科间的融合，旨在打破传统科学学科的界限，将其他学科关联起来。

学生需要融合工程、技术、数学等多学科的知识和方法，运用工程思维、技术

思维、数学思维等多学科的思维来思考问题解决的路径和方法，