基于STEM理念的學(xué)生工程思維培養(yǎng)活動

邱亞倫

近年來，隨著信息化、多元化時(shí)代的到來，我國越來越重視教育事業(yè)的發(fā)展，特別是中小學(xué)基礎(chǔ)教育。當(dāng)前熱門教育理念——STEM教育理念也成為我國高度關(guān)注的教學(xué)理念，如何將STEM理念運(yùn)用到小學(xué)教育中，是我國教育工作者研究的重要工作之一。本文以STEM理念為基礎(chǔ)，首先分析了STEM理念下小學(xué)生工程思維培養(yǎng)的重要性，其次提出了相關(guān)的培養(yǎng)活動模型，最后對實(shí)踐活動的落實(shí)提出了建設(shè)性意見。

在我國基礎(chǔ)教育中，小學(xué)教育占據(jù)了重要的地位。這是因?yàn)樾W(xué)教育是所有教育的基礎(chǔ)，是國民素質(zhì)養(yǎng)成的基石。而STEM教育理念、工程思維是現(xiàn)今較為熱門的科學(xué)教育培養(yǎng)理念，因此，小學(xué)教育作為我國國民教育的基礎(chǔ)要充分運(yùn)用STEM理念來培養(yǎng)小學(xué)生的工程思維能力。

一、研究依據(jù)

科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineering）、數(shù)學(xué)（Mathematics）是STEM教育理念的英文首字母縮寫，由此可以看出，STEM教育理念的核心詞為“綜合性”，旨在培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用不同學(xué)科知識的能力。工程思維是一種行為習(xí)慣，是指能主動運(yùn)用數(shù)學(xué)、物理的極限思維來思考問題的習(xí)慣，即把問題轉(zhuǎn)化為可量化的目標(biāo)，從而得以具體實(shí)施，并尋找到解決問題的最優(yōu)方法。

基于STEM教育理念下的工程思維培養(yǎng)是STEM教育理念、工程思維的完美融合，利用STEM教育理念整合科學(xué)、數(shù)學(xué)、技術(shù)等學(xué)科的知識，并將其運(yùn)用在以工程思維為解決方式的實(shí)際問題上，能夠培養(yǎng)出高素質(zhì)的綜合人才。目前，教育界在這方面的研究，多集中在培養(yǎng)高中生、大學(xué)生的工程思維能力上，而忽略了小學(xué)基礎(chǔ)教育的培養(yǎng)，從全面教育的角度看，工程思維的培養(yǎng)應(yīng)從孩子抓起。我國也看到了小學(xué)教育的重要性，因此，《義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》指出，要重視小學(xué)課程的“綜合性”，豐富多領(lǐng)域的課程內(nèi)容，提倡培養(yǎng)小學(xué)生跨學(xué)科學(xué)習(xí)的思維方式。

二、模型設(shè)計(jì)

（一）基本要求

本文研究的重點(diǎn)是STEM教育理念下小學(xué)生工程思維能力的培養(yǎng)，因此該模型的建立需要符合STEM教育理念和工程思維方式的基本特點(diǎn)。

特點(diǎn)一：整合性?？鐚W(xué)科綜合學(xué)習(xí)能力是STEM教育理念要求學(xué)生掌握的重要能力。該理念重點(diǎn)培養(yǎng)的是學(xué)生有能力在學(xué)習(xí)各學(xué)科知識的基礎(chǔ)上，將不同科目的知識進(jìn)行整合，并能充分合理地應(yīng)用在實(shí)際問題中。工程思維則因其具有的邏輯性、科學(xué)性成了STEM教育理念得以全面實(shí)施的載體。

特點(diǎn)二：連續(xù)性。STEM教育理念需要學(xué)生對所學(xué)知識進(jìn)行融合和延伸拓展，因此連續(xù)性也是STEM教育理念的特點(diǎn)之一。工程要求實(shí)施者根據(jù)決策、設(shè)計(jì)、實(shí)施、總結(jié)四大模塊完成工程活動，由此可見，工程思維是一種有自身完整邏輯流程的高階思維技能，其培養(yǎng)過程也應(yīng)是長期的、不斷深入的。

（二）活動模型

基于STEM教育理念下的小學(xué)生工程思維活動，不應(yīng)只針對學(xué)生或老師單獨(dú)建立，而應(yīng)師生共同參與完成，因此本文將活動模式劃分為以下四個(gè)階段。

階段一：決策階段。工程思維活動的第一步就是工程決策。在本階段，老師應(yīng)根據(jù)參與學(xué)生的特點(diǎn)及本次活動想要達(dá)到的目的選擇合適的情景假設(shè);學(xué)生則需要對本次活動的目標(biāo)（What）、意義（Why）、內(nèi)外環(huán)境（Where）、分工（Who）、實(shí)施（How）進(jìn)行確認(rèn)。

階段二：設(shè)計(jì)階段。工程設(shè)計(jì)階段是整個(gè)工程思維活動的靈魂。學(xué)生在本階段需要根據(jù)決策階段明確的內(nèi)容，發(fā)現(xiàn)活動可能出現(xiàn)的問題，設(shè)計(jì)解決該問題的方案，并預(yù)測可能發(fā)生的阻礙;老師起到引導(dǎo)啟發(fā)、鼓勵(lì)糾偏的作用。

階段三：實(shí)施階段。在本階段，需要學(xué)生按照實(shí)施設(shè)計(jì)好的解決方案、對實(shí)施結(jié)果進(jìn)行評估總結(jié)、完善設(shè)計(jì)方案三大步驟進(jìn)行循環(huán)操作與思考;老師需要根據(jù)學(xué)生的進(jìn)展情況，靈活把握活動過程。

階段四：總結(jié)階段。本階段在活動結(jié)束之后進(jìn)行，首先需要學(xué)生對本次活動進(jìn)行自我總結(jié)，而后老師針對本次活動的主題、涉及的學(xué)科知識以及學(xué)生在活動中工程思維的構(gòu)建進(jìn)行重點(diǎn)點(diǎn)評。

三、建議

（一）活動主題應(yīng)該生活化

針對小學(xué)生的教育應(yīng)貼近生活本身，從身邊小事中獲得的真知灼見，更容易在小學(xué)生的腦海中留下深刻印記，使其能在后續(xù)學(xué)習(xí)、生活中予以應(yīng)用。

（二）活動形式應(yīng)該多樣化

基于STEM教育理念下小學(xué)生工程思維活動的構(gòu)思可以源自小學(xué)生學(xué)習(xí)、生活的各個(gè)方面。通過寓教于樂的活動方式，不僅可以培養(yǎng)小學(xué)生的創(chuàng)新能力、合作能力，更能刺激其將工程思維納入潛意識，為今后更好地運(yùn)用工程思維打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

解決問題能力、突破創(chuàng)新能力、溝通協(xié)作能力是二十一世紀(jì)高素質(zhì)人才的三大重要技能，基于STEM教育理念下小學(xué)生工程思維培養(yǎng)正是建立以上技能的基礎(chǔ)。因此，要更加重視小學(xué)生課程的設(shè)置，增加工程思維培養(yǎng)的活動課程，從老師引導(dǎo)做起，潛移默化地影響小學(xué)生思考問題的方式，不斷提升我國當(dāng)代新生力量的綜合實(shí)力和水平。