STEM课程中工程思维培养的行动研究

谢月玲

摘 要：STEM教育是基于解决问题、基于工程设计、基于建造产品的学习，是跨学科的、开放式的学习。将STEM课程引入现在的教学当中，符合社会发展对人才培养的需求，契合培养综合型、专业型人才发展的理念。让学生应用科学、工程、技术、数学等学科知识，以真实问题和建造产品为驱动，在工程实践中创新性地解决问题，是学生具备核心素养的重要表现之一。将学科教学与STEM课程相衔接，也是教学领域的热门话题之一。基于此，就STEM课程中如何对学生进行工程思维的培养展开了行动研究。

关键词：STEM课程;工程思维;小学教育;培养策略;行动研究

新课标指出，学生科学素养的养成不仅需要学好科学技术知识，还要具备一定的運用知识处理实际问题、参与公共事务的能力。“工程思维”属于思维模式的一种，是学生应该具备的基本科学素养之一。在科学课的教学中，应该培养学生像完成工程实践一样，思考其基本的框架、规则、原理，要建立和完善合理的知识体系，在实验操作中不断改进方案，选取最优化的方案实施，在这样的素养培养之下，学生工程思维、创新能力逐渐提升，逐渐摸索出适合自己的学习策略、方法。

一、亲身经历，在体验实践中建立知识体系

小学生正处于成长的初期，在很多情况下，他们的思维方式不够健全，考虑问题也不够全面，教师应该着重让学生参与到实践活动当中，让学生体会这种融学科、跨学科学习的乐趣，在他们心中埋下一颗思维种子，树立起对知识学习的正确态度。此外，小学生注重情感体验，教师要关注他们内心的感受，这样才能增强他们的认同感与归属感。因此，教师可以让学生亲身经历，体验实践过程，为学生提供一些参与性较强的活动。

例如，在进行“不同的声音”学习时，教师通过不同乐器的制作，让学生感受科学知识与生活之间的密切联系，留意身边的事物，分析身边的声音差异，养成细心观察的好习惯。一些复杂的现象、概念的学习对小学生来讲存在一定的难度，如果只从表面进行理解，很容易使学生产生混淆，若让学生亲身经历生活中的科学现象，体验实践过程，有利于使学生的知识体系更加清晰。

二、动手操作，在测试改进中进行课程学习

学生的手部和脑部在一定程度上是有着联系的，当教师让学生进行动手操作时，他们的大脑也会进行相应的活动，这也是刺激学生脑部发育的一种有效途径。在教学过程中，如果设计一些让学生动手操作的活动，不仅学生乐于参加，更能在他们脑海中留下深刻的印象，有助于课程知识的学习及思维的培养。

例如，在进行科学课程的学习时，以四年级下册第2单元第7课“太阳”为例，让学生参与实际测量太阳高度角的实验，在教师的引导下，以教材的方法为实例让学生了解太阳高度角的测量方法，明确测量太阳高度角时的具体要求。然而，书本中测量太阳高度角的方法需要的活动空间大，不利于教师活动的组织。面对此问题，在学生明确了实验的具体要求后，我让学生以小组为单位对测量太阳高度角所需要的材料及实验步骤进行讨论，在汇报交流的过程中，引导学生选取最优化的方案进行实验，最终学生选择用保温杯、长尺子、量角器进行实验，因为保温杯能垂直、稳固于地面，长尺子相当于直线，实验材料更易获取，实验活动范围也易于教师组织。更重要的是实验方案的改进是在小组合作交流过程中，孩子们通过自主思考，选取了最优化、更便利的实验方案，是孩子自主设计的。在自主交流的这一过程中，对小学生思维进行启蒙，是他们思维发散的第一步。教师不能禁锢学生思维的发展，而是要让他们的眼界放得长远一些。这样一来，通过鼓励学生动手操作，在测试改进中进行课程学习，有利于将教师反思和教学实施融会贯通。

三、问题解决，在工程实践中发展创新思维

工程思维是学生问题解决能力发展的重要基础，对形成正确的学习习惯、思维模式尤为重要。在传递文化知识的同时，要让学生学会举一反三，致力于问题的解决。在此基础上，培养学生具备独立思考的能力，不能总是想着依赖教师、他人，否则当自己面临问题时，他们会显得“惊慌失措”。因此，教师可以培养学生问题解决的能力，在工程实践中逐步发展学生的创新思维。

教师可以将一个工程项目交给学生去做，在此之前，与学生交流想法，让学生说出自己对这个项目的见解，并且说出自己完成这个过程项目的计划、步骤。创新思维的培养离不开学生本人的参与，教师应该鼓励他们拥有创新的意识和想法，敢于突破陈规和传统，并选择最优化方案解决问题。这样一来，通过贯彻问题解决的理念，让学生在工程实践中发展创新思维，既是STEM课程的核心思想体现之一，又是教师与学生实现教学相长的途径之一。

综合上文可以看出，在STEM课程中，学生工程思维的培养一定要与行动相配合，这样才能将理念落实到位。首先，教师可以让学生亲身经历，不要让学生的学习局限在理论知识层面，而要让学生体验实践过程。其次，教师可以让学生动手操作，在一定程度上刺激学生的脑力发育，达成在测试改进中进行课程学习的目的。最后，教师可以着重提高学生的问题解决能力，在工程实践中发展学生的创新思维，使学生及早建立起相应的思维模式。

参考文献：

[1]邱亚伦.基于STEM理念的学生工程思维培养活动[J].小学科学（教师版），2020（8）.

[2]吴永发，叶彩红.基于STEM教育培养创新能力[J].中小学教材教学，2020（1）：67-71.

基金项目：福建省教育科学“十三五”规划2019年度立项课题“基于STEM教育小学生工程思维培养的研究”（FJJKXB19-662）。