如何在小学科学教学中培养学生的工程思维

立足新课标，明确教学目标

《义务教育科学课程标准（2022年版）》（下简称“新课标”）中提出，科学课程要培养的学生核心素养包括科学观念、科学思维、探究实践和态度责任。在小学科学教学中，教师除教授基本知识外，还要树立学生的科学观念，明确培养科学思维和实践能力的教学目标。然而，在当前小学科学教学中，教师设定教学目标时存在空泛化、偏离实际或缺乏可操作性等现象，无法把握教学重点和难点，导致教学达不到预期效果。教师若想培养学生的工程思维与实践能力，需要立足新课标，设定符合学生认知和身心发展规律的教学目标。

例如，在讲授小学科学实践课“制作与演奏”时，教师应鼓励学生动手制作与调试乐器，这是一种典型的培养学生工程思维的实践活动。新课标3～4年级培养学生科学思维的教学目标是“能在教师引导下，用二维方式表达三维空间的物体”“针对事物的外在特征进行设计，并对方案进行初步的科学分析”。在设定“制作与演奏”教学目标时，第一是要求学生学会制作乐器模型，第二是要求学生调试乐器使其发声，并对此设计进行科学分析。教师应明确课堂教学目标，并根据目标制定教学计划、方案，有效促进学生工程思维的发展。

创建真实情境，激发探索兴趣

教师在实际教学中通过创设真实情境将工程思维与小学科学教学实践相结合，能够有效激发学生的科学探究兴趣。通过模拟情境，教师可以帮助学生发挥联想与想象，形象地反映事物本质。将生活中的实际案例运用到小学科学教学中，能够引导学生对学习内容产生兴趣，并积极参与动手实践。

例如，在讲授“简单机械”这一单元时，教师的主要教学任务是让学生了解杠杆、滑轮、轮轴、斜面的原理及作用，以及它们与人类生活和生产的密切关系。在讲解杠杆原理时，可以通过讲解剪刀、钳子等工具，分析其原理；通过讲解升旗装置模型，让学生直接观察滑轮，分析其原理；通过引导学生思考水龙头、车把手和车轮的功能，讲解轮轴的作用；在介绍斜面时，可以让学生动手组建滑梯模型，感受力的作用。通过以上这些贴近生活实际的情境，可以降低科学知识的抽象性，激发学生科学探索的兴趣，让学生在愉快轻松的课堂氛围中掌握科学原理，培养科学素养，强化工程思维，提高解决问题的能力。

强化工程实践，促进知识内化

工程实践环节是将学生所学知识通过实践活动呈现到现实世界的过程，这一方面可以促进知识内化，另一方面可以使学生在不断改进中学会反思，提升自身工程思维和科学实践能力。教师在开展小学科学教学时，应在课堂上准备好所需的实践材料和工具，确保每位学生都能参与到实践活动中，提高他们的课堂参与度。同时，教师可以鼓励学生关注身边的废旧物品，并学会利用废旧物品进行创意改造，这样既不浪费资源，又能培养学生的环境保护意识。教师可以将学生分为若干小组，小组成员共同制定实践方案，分工完成实践任务，这样既可以促进学生共同进步，又能使学生在相互交流中发现自身问题并及时改进，提升自身科学实践能力。

例如，在讲授“设计与建造植物工厂”这一课时，教师可以将学生分为若干小组。小组成员先制定实践方案，并在每个步骤处标明设计原理，随后画出设计图。小组成员要做好分工，每个人完成其中一个小项目，制作微型“植物工厂”。制作完成后，小组间可以相互评议，分析各小组作品的优点和不足，并反复修改自己的作品。最后，进行课堂展示，呈现最好的设计。通过以上方式，既能实现对学生工程思维的培养，也能检验学生对所学知识的掌握情况，通过查漏补缺，促进学生整体进步。

建立多元评价体系，增强教学效果

根据新课标课程理念构建综合评价体系，落实“教—学—评”一体化，促进学生的发展。教师应观察学生在课堂理论学习与实践活动中的表现，综合评价他们的学习态度、任务参与度和完成度，检验学生的科学素养、工程思维、创新和解决问题的能力，从而制定针对性的教学计划，满足每个学生的个性化学习需求。

例如，在学习“飞向太空”这一课时，学生需要先建立起对飞行器的基本认知，了解飞行器的飞天原理，然后再进行设计和制作。教师可以从学生课堂学习态度、问题反馈、方案设计、小组合作、成品展示、个人贡献等方面设计评价指标，然后再结合学生自我评价和他人评价进行综合性评价，以评促学，把握学生整体学习情况，增强教学效果。

本文系教育科学研究“十四五”规划2023年立项课题“基于工程思维的小学科学探究性学习创新设计”的研究成果，立项编号：GCZX/2023/09

作者单位|江苏省宜兴市洑东小学