浅谈小学科学教学中培养工程思维的有效策略

周卫鑫

工程思维是人类在造物塑形的工程实践中形成的一种思维方式，是设计改造世界的活动中必备的思维能力。工程思维与科学思维、技术思维等相伴相生，在加工、建造等工程实践活动中，离不开科学、技术等思维的配合，因此，工程思维具有科学性、艺术性、技术性等特点。工程思维具有工具性与价值性，是创造思维的构成要素，工程思维能力是创新型人才的必备能力。小学科学作为一门综合性课程，融入了工程与技术领域的教学内容，将工程思维培养纳入教学目标。如何在小学科学中渗透工程思维教学，提升学生工程思维能力，成为现今科学教学的一个重要研究课题。我结合《动物的庇护所》一课教学，谈谈小学科学教学中培养工程思维的有效策略。

一、筛选内容，搭建培育载体

工程思维在工程活动中形成，学生需要亲历工程活动过程，通过动脑思考设计，动手操作实践，在做思结合中孕育。小学科学教材中的内容丰富多彩，并不是所有内容都适合培养工程思维，我们要精心筛选内容，选择那些工程特点鲜明，具有针对性与可操作性的内容，設计工程思维培养项目，搭建合适的工程思维培养载体。

譬如，在苏教版四年级下册教材中，我经过系统梳理分析，发现最后一单元中的《动物的庇护所》一课，非常适宜渗透工程思维培养。该课一共设计了三个活动，第一个活动“观察并交流野生动物的家”，这个环节可以作为工程思维的起点，引导学生观察感知，激发学生学习兴趣，诱发学生工程思维。第二个活动“寻访一个动物的家”，可以帮助学生从材料、形状等方面去探究动物巢穴的结构特点，为下一步工程设计制作奠定基础。第三个活动“设计并动手搭建一个鸟巢”，这是一个非常贴切的融合点，可以让学生动脑动手，充分运用工程思维，培养学生的工程设计与工程建造能力。

二、亲近接触，感知工程形象

小学生的思维以形象思维为主，客观世界是学生思维的对象，要培养学生的工程思维，首先要给予学生真实的感知，帮助学生形成具体的表象，为工程思维培养打好基础。工程起源起于对工程事物的形象感知，工程思维培养如同建造大厦一样，需要以完整的形象感知为依托，以丰富的结构性材料为保障，否则，工程思维则无从生根，罔若空中楼阁。

我们在教学中要引导学生亲近工程对象，初步接触感知实物，或观察，或触摸，或联想，在脑海中建立形象，点燃工程思维火花。例如，在教学《动物的庇护所》一课时，我组织学生观看《动物世界》视频，通过生动形象的动画引出课题，引导学生观察松鼠、燕子、蜜蜂等动物的家，初步感知“建筑师”们的杰作，认识它们的“伟大工程”，了解每项工程的形状结构、制作材料、建造过程等。我还现场给学生带来一个鸟巢模型，我还组织学生到校园里、大树下去寻访小鸟的家，让学生近距离观察，亲手触摸。这些活动的组织，进一步增加了学生对鸟巢这一工程形象的感知，增强了学生亲手制作鸟巢的兴趣和欲望。

三、设计建造，涵育工程思维

古人说得好：“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行。”工程思维培养不能空谈，而要付诸实际行动，要在设计建造中涵育。工程设计是工程活动的重要环节，也是工程思维训练的核心阶段，部分科学教师忽视设计环节的重要价值，经常把工程设计方案直接提供给学生，让学生照着现成的设计图和方法步骤去依样画葫芦，直接进进入制作环节，完成工程作品的建造。其实，设计与制作两个环节缺一不可，而且要引导学生亲自思考设计，让他们自己设计出作品图稿，拿出制作方案，这样他们才有机会开展工程思考，得到有效发展。

工程建造是学生动手制作完成作品，是化设计为成果的过程，是对工程设计的检验，是获得真切体验的过程，更是训练学生工程思维与技术思维的重要过程。例如，在教学《动物的庇护所》一课中，在学生初步感知认识了小鸟的家之后，我安排了“鸟巢设计与制作”活动，让学生小组合作，自己讨论设计，画出鸟巢草图，并给学生提供树枝、麦秆、棉线等材料，让学生动手搭建鸟巢。设计与制作活动给学生提供了工程建造的机会，他们自己设计，亲手尝试，有效孕育了学生工程思维，提高了学生实践操作能力。

四、评估改进，凝练工程思维

工程建造是一个系统严谨的过程，不仅包含了设计、施工等重要环节，还包括后期的评估阶段，评估是对工程建筑物体的评价，检查是否符合设计要求，能否达到预定标准，评估同时也是一个凝练工程思维的过程，通过评估进行反思，反思前面的设计是否有漏洞，反思建造中是否出现问题，通过反思做出改进，以提高作品品质，通过反思积累经验。

譬如，在教学《动物的庇护所》一课中，当学生完成鸟巢的搭建后，我设计了测试评估环节，组织学生展示交流，对鸟巢造型审视评价其美观度，通过承压测试检测其牢固度。在测试过程中，我引导学生评价，说出作品的优、缺点，提出合理化建议。同时，我还给学生安排了反思时间，各自反观自己的作品，回顾设计制作过程，根据同学的建议，借鉴他人的经验，实施技术改进，优化自己的作品，提高作品质量。测试评估与优化改进，促进了学生工程思维的进一步提升。

工程思维能力是科学素养的重要构成，我们在科学教学中要相机开展工程思维训练，以提高学生工程思维能力，丰厚学生科学核心素养。