聚焦工程素养目标创建《做个小温室》特色课堂

〔摘""要〕"小学科学工程思维是一种筹划性思维，旨在培养学生像工程师一样思考问题、解决问题的能力‌，这也是科学教育的一个重要目标。本文以《做个小温室》为例，引导学生掌握工程思维特点，聚焦工程素养目标，将工程思维融入科学课堂，培养学生的创新实践能力。〔关键词〕"小学科学；工程思维；素养目标目前科学教材中的实验还是以验证性实验为主，这种实验方式难以发挥学生的主观能动性，激发其学习兴趣。《义务教育科学课程标准（2022年版）》（以下简称《课程标准》）强调：工程活动的本质是创造人工实体，设计与物化是其中的重要环节。在“打开工具箱”这一单元的最后一课《做个小温室》中，笔者尝试在实验教学中注重对学生工程思维的培养，引导他们将理论付诸实际，在课堂上发挥自己的创新能力。一、掌握工程思维特点，培养学生实践能力笔者希望通过本单元的教学，让学生了解一个完整的工程问题应该如何去解决。本单元从学生非常感兴趣的小温室的制作入手，以制作一个小温室为目标，让学生一步步体验、学习工程的过程：任务驱动—设计—建造—测试—评估—改进。本单元属于技术与工程领域。工程思维具有系统性、设计性、实践性等特点，在小学阶段，学生对于技术与工程的学习相对而言比较陌生，所以在日常教学中教师可以尽量引导学生像工程师那样去思考问题。（一）系统性——培养学生分析问题的能力在本课中，学生需要系统性地思考一些问题，如小温室的尺寸、形状、用材等等。在进行小温室的初步设计时，学生会发现这些问题都是相互制约影响的，例如如何在不改变小温室形状的情况下提高其稳定性。（二）设计性——培养学生创新优化的能力工程的关键是设计。设计包括整个工程的目标、流程以及可能遇到的问题。在后面的实践过程中，设计贯穿了整个过程，对于制作小温室起到了关键的作用。例如，在《做个小温室》中，学生初次的设计往往是最简单的，并且考虑得可能没有那么全面，但是通过后面小组内和组间的讨论，学生会发现这样的设计会有很多不足的地方。因此，学生会进行二次设计改进，将制作小温室所需的材料、结构、尺寸等内容添加入设计图中，最终完成设计终稿（如图1）。（三）实践性——培养学生动脑动手的能力工程的关键是设计，而实践是检验工程设计的重要途径，离开了实践，任何设计都是纸上谈兵。在本课中，学生可以通过制作一个实用的小温室来实现自己的设计，这也是工程设计的最终目标。《做个小温室》是这个单元的最后一课，课上学生将前面两课学的知识运用到实践中，学生严格按照设计图进行小温室的制作（如图2）。二、聚焦工程素养目标，创建特色课堂（一）目标调整——核心素养引领工程活动核心素养不仅凸显科学学科的本质，还体现在育人价值上，这是对科学素养的进一步升华。作为一线教师，在工程教学的每个环节，都应使学生的学习目标体现工程素养，并最终指向工程素养目标（见表1）。（二）认知转换——以任务构建科学概念工程课程的教学是一个以任务构建科学概念的过程。在传统的教学中，教师常常让学生在已有概念的支撑下，以做个小温室草草结束教学内容。但是现在的工程教学给教师提出了更高的要求，即以学生活动为主题，将任务环节贯穿于整个教学中。例如，学生从制作小温室的具体材料和限制条件（稳定性、预算、操作性）等方面解决制作小温室的困境。学生通过二次设计和制作不断完善自己的作品，修正自己的概念，完成概念的再建构（如图3）。（三）路径优化——以立体研讨架构课堂在以往的工程课的教学中，教师常常要求学生在一节课中就完成整个工程的设计制作，而现在的教学要求我们把“制作一个小温室”当成一个整体的任务框架，优化设计与制作的路径，形成有层次和有联系的活动体系。（如图4）这样的工程任务，仅依靠单个小组很难完成，需要小组之间相互交流讨论，在相互展示交流的过程中进行评价和反思，并在此过程中逐步构建起知识框架。在整个交流讨论的过程中，学生会经历“讨论—设计—制作—再讨论—再制作”的过程，将这个课程内容真正当作一个小工程去实施，从中体验解决工程问题的成就感。三、运用工程思维，融入科学课堂本课是典型的工程课，学生需要依据制作小温室的要求展开一系列研究，根据要求画出设计图，再参照设计图进行制作、再设计、再测试，层层递进，不断深入，引导学生在真实情境中运用工程思维完成这项任务。（一）巧妙引导，启发思维问题引入，任务驱动。在本节课的一开始，教师提出：“冬天该如何保护室外的植物？”“应该设计一个怎样的装置来给植物保温？”“制作的装置应该具有怎样的特性？”这三个问题，有效地将学生的知识基础与当下的工程任务相结合，提高了学生的思维能力。适度引导，自主探究。学生在处理工程问题时难免会遇到一些困难，作为教师要基于学生已有的知识基础以及活动任务本身给予他们一定的指导。如在《做个小温室》一课中，教师可以用以下三种方式引导学生设计小温室。（见表2）（二）结构设计，进阶思维工程问题往往要经历一个很长的过程：任务提出—方案设计—制作—再讨论—再设计—再制作—成品，这其实是一个自我完善的过程。例如，在各组初步完成小温室的制作后，学生对小温室的各项性能进行测试，如稳定性、透光性、保温性等，然后从中发现一些设计的缺陷，再进行设计制作，甚至是多次设计。如此反复，学生对于小温室需要达到怎样的设计要求就有了更明确的概念，这样有利于我们最后设计制作成一个能真正投入使用的小温室。工程的核心是设计，而再设计是学生思维水平再上一个台阶的“脚手架”，能促进学生能力的提高。（三）落实评价，优化实践工程评价的目的是帮助学生后续更好地对作品进行修改和实践。教师应及时组织学生进行同学间的相互评价，再通过小组讨论的方式改进作品，最终可以制作出满足需求的成