基于STEM理念的学生工程思维培养活动

基于STEM理念的学生工程思维培养活动

作者：邱亚伦

来源：《小学科学·教师版》2020年第08期

近年来，随着信息化、多元化时代的到来，我国越来越重视教育事业的发展，特别是中小学基础教育。当前热门教育理念——STEM教育理念也成为我国高度关注的教学理念，如何将STEM理念运用到小学教育中，是我国教育工作者研究的重要工作之一。本文以STEM理念为基础，首先分析了STEM理念下小学生工程思维培养的重要性，其次提出了相关的培养活动模型，最后对实践活动的落实提出了建设性意见。

在我国基础教育中，小学教育占据了重要的地位。这是因为小学教育是所有教育的基础，是国民素质养成的基石。而STEM教育理念、工程思维是现今较为热门的科学教育培养理念，因此，小学教育作为我国国民教育的基础要充分运用STEM理念来培养小学生的工程思维能力。

一、研究依据

科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）、数学（Mathematics）是STEM教育理念的英文首字母缩写，由此可以看出，STEM教育理念的核心词为“综合性”，旨在培养学生综合运用不同学科知识的能力。工程思维是一种行为习惯，是指能主动运用数学、物理的极限思维来思考问题的习惯，即把问题转化为可量化的目标，从而得以具体实施，并寻找到解决问题的最优方法。

基于STEM教育理念下的工程思维培养是STEM教育理念、工程思维的完美融合，利用STEM教育理念整合科学、数学、技术等学科的知识，并将其运用在以工程思维为解决方式的实际问题上，能够培养出高素质的综合人才。目前，教育界在这方面的研究，多集中在培养高中生、大学生的工程思维能力上，而忽略了小学基础教育的培养，从全面教育的角度看，工程思维的培养应从孩子抓起。我国也看到了小学教育的重要性，因此，《义务教育小学科学课程标准（2017年版）》指出，要重视小学课程的“综合性”，丰富多领域的课程内容，提倡培养小学生跨学科学习的思维方式。 二、模型设计 （一）基本要求

本文研究的重点是STEM教育理念下小学生工程思维能力的培养，因此该模型的建立需要符合STEM教育理念和工程思维方式的基本特点。

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特点一：整合性。跨学科综合学习能力是STEM教育理念要求学生掌握的重要能力。该理念重点培养的是学生有能力在学习各学科知识的基础上，将不同科目的知识进行整合，并能充分合理地应用在实际问题中。工程思维则因其具有的逻辑性、科学性成了STEM教育理念得以全面实施的载体。

特点二：连续性。STEM教育理念需要学生对所学知识进行融合和延伸拓展，因此连续性也是STEM教育理念的特点之一。工程要求实施者根据决策、设计、实施、总结四大模块完成工程活动，由此可见，工程思维是一种有自身完整逻辑流程的高阶思维技能，其培养过程也应是长期的、不断深入的。 （二）活动模型

基于STEM教育理念下的小学生工程思维活动，不应只针对学生或老师单独建立，而应师生共同参与完成，因此本文将活动模式划分为以下四个阶段。

阶段一：决策阶段。工程思维活动的第一步就是工程决策。在本阶段，老师应根据参与学生的特点及本次活动想要达到的目的选择合适的情景假设;学生则需要对本次活动的目标（What）、意义（Why）、内外环境（Where）、分工（Who）、实施（How）进行确认。 阶段二：设计阶段。工程设计阶段是整个工程思维活动的灵魂。学生在本阶段需要根据决策阶段明确的内容，发现活动可能出现的问题，设计解决该问题的方案，并预测可能发生的阻碍;老师起到引导启发、鼓励纠偏的作用。

阶段三：实施阶段。在本阶段，需要学生按照实施设计好的解决方案、对实施结果进行评估总结、完善设计方案三大步骤进行循环操作与思考;老师需要根据学生的进展情况，灵活把握活动过程。

阶段四：总结阶段。本阶段在活动结束之后进行，首先需要学生对本次活动进行自我总结，而后老师针对本次活动的主题、涉及的学科知识以及学生在活动中工程思维的构建进行重点点评。 三、建议

（一）活动主题应该生活化

针对小学生的教育应贴近生活本身，从身边小事中获得的真知灼见，更容易在小学生的脑海中留下深刻印记，使其能在后续学习、生活中予以应用。 （二）活动形式应该多样化

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基于STEM教育理念下小学生工程思维活动的构思可以源自小学生学习、生活的各个方面。通过寓教于乐的活动方式，不仅可以培养小学生的创新能力、合作能力，更能刺激其将工程思维纳入潜意识，为今后更好地运用工程思维打下坚实基础。

解决问题能力、突破创新能力、溝通协作能力是二十一世纪高素质人才的三大重要技能，基于STEM教育理念下小学生工程思维培养正是建立以上技能的基础。因此，要更加重视小学生课程的设置，增加工程思维培养的活动课程，从老师引导做起，潜移默化地影响小学生思考问题的方式，不断提升我国当代新生力量的综合实力和水平。