工程思維建設(shè)：提升學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力

王靜

摘? 要：提高學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力依靠STEAM課程，STEAM是一門綜合融合各個(gè)學(xué)科的知識解決現(xiàn)實(shí)問題的課程，它是一門實(shí)踐性強(qiáng)、綜合性課程。學(xué)生在經(jīng)歷STEAM課程學(xué)習(xí)，綜合運(yùn)用科學(xué)、數(shù)學(xué)、工程、數(shù)學(xué)、藝術(shù)等知識，以解決真實(shí)情景問題和設(shè)計(jì)產(chǎn)生新產(chǎn)品為任務(wù)，整個(gè)學(xué)習(xí)過程中提升工程思維。學(xué)生在解決問題、設(shè)計(jì)活動和成品產(chǎn)生的過程中，埋下科學(xué)思維之土，開出工程思維之花。

關(guān)鍵詞：STEAM教育；工程思維；實(shí)踐性；設(shè)計(jì)性；全局性

工程思維是說在工程的設(shè)計(jì)、研究和實(shí)踐過程中形成的思考方式，關(guān)鍵在于綜合運(yùn)用各種知識和方法解決現(xiàn)實(shí)中的問題，具有科學(xué)性、實(shí)踐性、設(shè)計(jì)性和全局性等特點(diǎn)^【1】。工程思維在教育領(lǐng)域被多次提及，但是在大部分的學(xué)校學(xué)習(xí)之中，對于工程思維的教育比較缺失，尤其是缺少一門可以承載工程思維的課程。眾所周知，中小學(xué)的課程是以分學(xué)科形式進(jìn)行的，工程思維需要綜合運(yùn)用各種知識，這兩者聯(lián)系的距離比較遠(yuǎn)。

那如何在STEAM教育中提升學(xué)生的工程思維？我們提出以下的方式來提升學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力。

一、工程思維建設(shè)埋下科學(xué)性思維之土

依托于STEAM教育的工程思維建設(shè)，整個(gè)活動必須依托于科學(xué)性思維之下，從學(xué)生提出的問題、解決問題、工程設(shè)計(jì)到建造產(chǎn)品的每個(gè)環(huán)節(jié)必須依托于科學(xué)性思維。STEAM教育的整個(gè)環(huán)節(jié)不是憑空捏造的，提出的問題不是想象的、虛幻的、不切實(shí)際的?？茖W(xué)性思維是統(tǒng)領(lǐng)整個(gè)STEAM活動，從發(fā)現(xiàn)問題、討論問題、解決問題、設(shè)計(jì)方案、修改和調(diào)整方案、測試初品、調(diào)試調(diào)整初品形成最終成品的過程中，科學(xué)思維一直統(tǒng)領(lǐng)著全部活動，缺乏科學(xué)性思維無非是無源頭之水，形成不了長流的智慧之源。

二、解決問題環(huán)節(jié)厚植實(shí)踐性思維之根

現(xiàn)實(shí)生活中的工程是指面向?qū)嶋H問題，以解決某些問題達(dá)成并實(shí)現(xiàn)某種效果、目的、規(guī)劃、設(shè)計(jì)并且建構(gòu)理性的人工系統(tǒng)的實(shí)踐性活動^【2】。實(shí)踐性思維是統(tǒng)領(lǐng)工程思維，實(shí)踐性思維的特點(diǎn)是全局性、可行性和價(jià)值性。STEAM教育的起點(diǎn)便是解決設(shè)計(jì)的問題，問題成為啟動思維發(fā)展的開關(guān)。在項(xiàng)目驅(qū)動整個(gè)環(huán)節(jié)堅(jiān)定活動的價(jià)值性，因此STEAM教育是厚植實(shí)踐性思維之根。解決問題，鍛煉全局性思維。學(xué)生在課堂上遇到的問題往往是封閉的、問題明確性很強(qiáng)的，而在我們現(xiàn)實(shí)生活中遇到的問題往往是抽象的、模糊的、需要整理與多方面思考的，甚至是會出現(xiàn)解決方式不唯一、多變性等特點(diǎn)。在整個(gè)活動過程中，不僅能解決實(shí)際的問題，更在不知不知覺中鍛煉了學(xué)生的全局性思維。例如在鄭仲仲老師《改建“兔之家”》一課時(shí)，學(xué)生要思考的問題比較多：兔子的生活習(xí)性有哪些？兔子對窩的要求有哪些？我們學(xué)校的土地有什么特點(diǎn)？需要多次清理兔子的糞便嗎？兔子喝水的器具也要放進(jìn)去嗎？可以給兔子造透明的窩嗎？想要給兔子造一個(gè)家考慮的問題非常多，這些問題幫助學(xué)生完成后續(xù)階段的任務(wù)完成，而且學(xué)生在這個(gè)活動中不斷思考可行性、有效性，對學(xué)生的全局性思維提升顯得格外重要。

三、在活動設(shè)計(jì)中壯大設(shè)計(jì)性思維之莖

工程設(shè)計(jì)是人們有目的的行為方式，為了解決某個(gè)問題或者滿足某種需要所采取的辦法，任何行業(yè)都離不開工程設(shè)計(jì)，它具有創(chuàng)新性、操作性等特點(diǎn)。學(xué)生在經(jīng)過STEAM學(xué)習(xí)活動中，設(shè)計(jì)活動成為整個(gè)活動的重心之重，思維訓(xùn)練是融合在其中，是讓設(shè)計(jì)性思維的莖茁壯成長的有效方式。

開放式方案，發(fā)展創(chuàng)新思維。學(xué)生在解決現(xiàn)實(shí)問題中，提出解決方案是沒有固定的格式的，甚至說班級10個(gè)團(tuán)隊(duì)可以提出20多個(gè)解決方案。要在眾多方案中尋找到“最優(yōu)”方案，現(xiàn)實(shí)中我們的方案會被很多條件所牽制，如成本、穩(wěn)定性、可行性、美觀等等。STEAM教育是發(fā)展創(chuàng)新思維很好的載體，讓不可能的事情成為可能，讓學(xué)生從體驗(yàn)者到參與者到建設(shè)者。

四、在活動中生長全局性思維之葉

工程是人們?yōu)榱藵M足某種需要，對身邊材料、生活環(huán)境進(jìn)行改造和生產(chǎn)產(chǎn)品。工程的核心是建造^【3】。從某種意義上說，工程思維本質(zhì)上是一種全局性思維。全局思維能力，意味著從全局、全面、長遠(yuǎn)角度審視問題，從大角度大刀闊斧地處理，小處精心打磨，高瞻遠(yuǎn)矚的高度抓住矛盾解決復(fù)雜困難問題的方法。全局性思維具有整合性、平衡性等特征，小學(xué)階段開展的STEAM學(xué)習(xí)基本以項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，STEAM活動的最后會有成品的展示，這個(gè)作品的展示恰好是全局性思維的精華所在，體現(xiàn)著設(shè)計(jì)者的想法和智慧。

知識整合，發(fā)展整合性思維。STEAM活動本身便是融合科學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)、數(shù)學(xué)等多學(xué)科知識去實(shí)現(xiàn)人們的需求，它是對各個(gè)學(xué)科知識有機(jī)結(jié)合，在實(shí)踐活動中的靈活運(yùn)用，形成有結(jié)構(gòu)性、有層次性的活動過程。如王小梅老師《制作鋁絲陀螺》這一課中，學(xué)生拿到手的項(xiàng)目式評價(jià)里面便是設(shè)計(jì)到多學(xué)科知識的整合。一份好的項(xiàng)目式說明書需要運(yùn)用到簡潔、準(zhǔn)確的語言表達(dá)能力、步驟圖需要清晰的美術(shù)畫工能力，數(shù)據(jù)清楚、測量準(zhǔn)確用到準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)測量能力，設(shè)計(jì)圖準(zhǔn)確科學(xué)運(yùn)用到科學(xué)規(guī)劃能力。每一步的小小步驟，里面都涉及到各個(gè)學(xué)科知識的綜合運(yùn)用。未來正是需要整合性復(fù)合型人才，會對各種知識、信息進(jìn)行整合顯得特別重要。

STEAM活動是承載學(xué)生發(fā)展工程思維，學(xué)生在經(jīng)歷STEAM活動的過程中，學(xué)生的科學(xué)性思維、實(shí)踐性思維、設(shè)計(jì)性思維和全局思維在STEAM活動的整合中提升，是不可剝離的。學(xué)生經(jīng)過STEAM活動成長的工程思維，提升創(chuàng)新實(shí)踐能力，將在未來成長為復(fù)合型人才鋪路。

參考文獻(xiàn)

[1]? 楊英杰，邱俊，金星.基于現(xiàn)代工程師的科學(xué)思維與工程思維培養(yǎng)[J].現(xiàn)代教育科學(xué)，2010（2）：149-151.

[2]? 核心素養(yǎng)研究課題組.中國學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)[J].中國教育學(xué)刊，2016（10）：1-3.

[3]? 吳永發(fā).基于STEM 教育的學(xué)習(xí)力培養(yǎng)[J].教育探索，2018（2）：23-26.