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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。
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。