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工程思維建設:提升學生的創(chuàng)新實踐能力

2020-08-16 16:18王靜
科學導報·學術 2020年37期
關鍵詞:STEAM教育實踐性

王靜

摘? 要:提高學生的創(chuàng)新實踐能力依靠STEAM課程,STEAM是一門綜合融合各個學科的知識解決現(xiàn)實問題的課程,它是一門實踐性強、綜合性課程。學生在經(jīng)歷STEAM課程學習,綜合運用科學、數(shù)學、工程、數(shù)學、藝術等知識,以解決真實情景問題和設計產(chǎn)生新產(chǎn)品為任務,整個學習過程中提升工程思維。學生在解決問題、設計活動和成品產(chǎn)生的過程中,埋下科學思維之土,開出工程思維之花。

關鍵詞:STEAM教育;工程思維;實踐性;設計性;全局性

工程思維是說在工程的設計、研究和實踐過程中形成的思考方式,關鍵在于綜合運用各種知識和方法解決現(xiàn)實中的問題,具有科學性、實踐性、設計性和全局性等特點【1】。工程思維在教育領域被多次提及,但是在大部分的學校學習之中,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,中小學的課程是以分學科形式進行的,工程思維需要綜合運用各種知識,這兩者聯(lián)系的距離比較遠。

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

一、工程思維建設埋下科學性思維之土

依托于STEAM教育的工程思維建設,整個活動必須依托于科學性思維之下,從學生提出的問題、解決問題、工程設計到建造產(chǎn)品的每個環(huán)節(jié)必須依托于科學性思維。STEAM教育的整個環(huán)節(jié)不是憑空捏造的,提出的問題不是想象的、虛幻的、不切實際的??茖W性思維是統(tǒng)領整個STEAM活動,從發(fā)現(xiàn)問題、討論問題、解決問題、設計方案、修改和調整方案、測試初品、調試調整初品形成最終成品的過程中,科學思維一直統(tǒng)領著全部活動,缺乏科學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)厚植實踐性思維之根

現(xiàn)實生活中的工程是指面向實際問題,以解決某些問題達成并實現(xiàn)某種效果、目的、規(guī)劃、設計并且建構理性的人工系統(tǒng)的實踐性活動【2】。實踐性思維是統(tǒng)領工程思維,實踐性思維的特點是全局性、可行性和價值性。STEAM教育的起點便是解決設計的問題,問題成為啟動思維發(fā)展的開關。在項目驅動整個環(huán)節(jié)堅定活動的價值性,因此STEAM教育是厚植實踐性思維之根。解決問題,鍛煉全局性思維。學生在課堂上遇到的問題往往是封閉的、問題明確性很強的,而在我們現(xiàn)實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。在整個活動過程中,不僅能解決實際的問題,更在不知不知覺中鍛煉了學生的全局性思維。例如在鄭仲仲老師《改建“兔之家”》一課時,學生要思考的問題比較多:兔子的生活習性有哪些?兔子對窩的要求有哪些?我們學校的土地有什么特點?需要多次清理兔子的糞便嗎?兔子喝水的器具也要放進去嗎?可以給兔子造透明的窩嗎?想要給兔子造一個家考慮的問題非常多,這些問題幫助學生完成后續(xù)階段的任務完成,而且學生在這個活動中不斷思考可行性、有效性,對學生的全局性思維提升顯得格外重要。

三、在活動設計中壯大設計性思維之莖

工程設計是人們有目的的行為方式,為了解決某個問題或者滿足某種需要所采取的辦法,任何行業(yè)都離不開工程設計,它具有創(chuàng)新性、操作性等特點。學生在經(jīng)過STEAM學習活動中,設計活動成為整個活動的重心之重,思維訓練是融合在其中,是讓設計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。學生在解決現(xiàn)實問題中,提出解決方案是沒有固定的格式的,甚至說班級10個團隊可以提出20多個解決方案。要在眾多方案中尋找到“最優(yōu)”方案,現(xiàn)實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,讓學生從體驗者到參與者到建設者。

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,高瞻遠矚的高度抓住矛盾解決復雜困難問題的方法。全局性思維具有整合性、平衡性等特征,小學階段開展的STEAM學習基本以項目式學習,STEAM活動的最后會有成品的展示,這個作品的展示恰好是全局性思維的精華所在,體現(xiàn)著設計者的想法和智慧。

知識整合,發(fā)展整合性思維。STEAM活動本身便是融合科學、技術、工程、藝術、數(shù)學等多學科知識去實現(xiàn)人們的需求,它是對各個學科知識有機結合,在實踐活動中的靈活運用,形成有結構性、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,學生拿到手的項目式評價里面便是設計到多學科知識的整合。一份好的項目式說明書需要運用到簡潔、準確的語言表達能力、步驟圖需要清晰的美術畫工能力,數(shù)據(jù)清楚、測量準確用到準確的數(shù)學測量能力,設計圖準確科學運用到科學規(guī)劃能力。每一步的小小步驟,里面都涉及到各個學科知識的綜合運用。未來正是需要整合性復合型人才,會對各種知識、信息進行整合顯得特別重要。

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

參考文獻

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

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

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

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