发展工程思维的项目式学习设计与实践

沈颉 钟宇祥

[摘 要]工程设计是利用知识解决特定情境中的问题的一种方法。工程思维则是运用这种方法的习惯，它具有一定的格式但又可以根据需要自由发挥。工程思维是用来解决具体问题的，使学生不仅学科学，更能用科学，带动学生的科学思维从掌握走向实践。

[关键词]工程;设计;思维;提升

[中图分类号] G623.6[文献标识码] A[文章编号] 1007-9068（2021）03-0077-02

一、工程思维的内涵和特征

产品的出现，存在着从设计到制作、修改、成型的完整闭环，这个闭环保证了产品拥有着纠错与改进的可能，使得产品贴近人们的使用需求，同时又具有良好的经济效益。科学课学习科学知识，习得科学技能，也需要培养学生的工程思维，工程思维是一种思考问题的方式，也是解决问题的手段。本文中出现的工程思维即来源于现实生活中，从思考—调研—构思—改进—打样—实施全流程，培养学生不断思考、不断改进的思维方式。工程思维是一种通过实践形成的思考方式，也是一种处理问题时可以遵循的路径。

二、工程思维在项目式专项研究中的案例解析

（一）案例背景

3月12日是一年一度的植树节，往年在这一天，我们会在室外共同种下一棵树，为我们生活的环境增添一抹绿色。今年由于疫情的原因，我们不能聚集，没有办法在室外共同种一棵树，但是对于自然的向往、对于美好生活的热爱不会变。引导学生利用身边的磁铁和能被磁铁吸引的物体，打造一份专属春天的“植物”摆件，通过“设计—制作—测试—美化”的活动流程，经歷工程设计过程，最后的成品符合设计要求和家庭摆件的审美要求，提高学生的动手能力。

（二）案例简述

1.项目主题：制作植物摆件

2.项目目标

科学：

（1）知道磁铁能吸引铁一类做成的物体。

（2）知道磁铁有不同的形状，条形、环形、蹄形。

美术：

（1）尝试不同工具、材料，大胆、自由地表现所见所闻、所感所想，体验造型活动的乐趣。

（2）尝试不同工具，用身边容易找到的各种媒材，进行简单组合和装饰，体验设计和制作活动的乐趣。

语文：

了解我国的传统文化，有很多描写春天、植物的诗句和故事。

4.项目资源

磁铁，相关物体与制作工具。

5.项目评价

基础成果：完成一件创意摆件。

成果提升：利用摆件，结合诗歌，绘画创作一个情景。

（三）案例评价

通过本项目式学习，学生经历了工程设计的过程，通过将科学学习的知识与现实的生活进行联系，学生体会到学习的重要性。在改进环节对自己原有设计的不足进行了优化，感受到产品是需要不断改进升级的。课本的学习与生活不是割裂的，通过动手，我们能将知识的运用转化为美好生活的动力来源。

三、工程思维对学生科学思维高阶发展的关键路径

工程思维也是科学思维的一种，工程思维的提升也能促进学生科学思维的提升。在以往的科学实践中，受制于时间和空间的影响，学生进行的是线性的工程设计，即从开始到结束是一次性的，最后的成品是否成功，一锤定音。这样的工程设计对学生来说，强调对所学科学知识的应用，重视的是结果，学生追求的是我在最后的展示阶段能否获得大家的认可，以结果为导向的实践活动忽视了对过程的重视，更多的是对知识的应用，对学生思维的提升作用有限。

而在项目式学习中，拓宽了学生实践的时间和空间，学生拥有充足的时间与空间体验工程设计的各个过程，充分融合所学的各学科知识，不仅仅是科学，还可以加入语文、美术、信息技术，充分发挥学生的主观能动性。在这个过程中，学生能够随时按下暂停键，对自己在某一个环节进行深入的思考，审视自己的行动是否有改进的空间。这样一种宽松的氛围，带给学生充分的自由，能够关注项目实施的过程，扎实做好每一步。在确保上一个节点无误后实施之后的环节，对学生思维的提升是螺旋上升的。

学生的思维提升不是一朝一夕的事情，也不可能一蹴而就。我们需要为学生提供思考的机会，使学生有能够思考的空间。工程思维提升路径，使得学生在进行工程设计的过程中有章可循，在遇到问题的时候能够“按图索骥”，回到某一节点再出发，而不会手足无措甚至推倒重来。创新通过设计呈现，没有规定的结果，也不限定实现的路径，需要通过自己的摸索实现。在这一过程中，不会是一帆风顺的，需要不断反复设计、反复改良，直至呈现完美的作品。而在这一个反复的过程中，作品不断被打磨完善，学生的思维也得到了提升。

（责编 韦淑红）