〔摘""要〕"本文主要論述工程教育在當代教育體系中的重要性，特別是在培養學生創新思維與實踐能力方面的作用。以《自然物與人造物》一課為例，深入剖析如何通過工程教育，促進學生從理論到實踐、從模仿到創新的思維進階過程。〔關鍵詞〕"小學科學；工程教育；思維進階培養大批卓越工程師，努力建設一支愛黨報國、敬業奉獻、具有突出技術創新能力、善于解決復雜工程問題的工程師隊伍。這是中央人才工作的要求。在此宏觀背景下，各地積極響應，紛紛出臺相關政策推動工程教育的發展。以無錫市為例，2024年該市出臺了《關于推進中小學工程教育的指導意見》，確立了推進中小學工程教育的建設目標。小學科學課程是一門實踐性較強的學科，筆者嘗試立足科學教材，探索工程教育的有效開展。筆者以蘇教版科學一年級上冊《自然物與人造物》為例，探討一些融入工程教育、促進思維進階的心得體會。一、工程教育與思維進階的關系在注重創新型人才培育的社會背景下，學生思維能力的培育顯得尤為重要。而在小學階段，工程教育的目標正是培養學生的創新能力，關注學生對工程的基本認識、對工程職業的向往以及工程思維的養成。2022年義務教育科學課程標準要求，發散思維、重組思維等創造性思維的基本方法是低年級學生需要掌握的。而工程活動的本質是創造人工實體，設計與物化是其中的重要環節。通過引導學生從定義問題到設計方案，再到實際制作，逐步培養學生的工程實踐思維和創新能力。因此，工程教育是促進學生思維進階的有效途徑，而思維進階是有效的工程教育的必然成果。二、指向思維進階的工程教育的教學策略思維能力是各項能力的基礎，是關鍵能力的核心。為培養學生的思維能力，教師應設計多層次的教學活動，從基礎認知到高階思維逐步引導。在《自然物與人造物》一課中，筆者引導學生從觀察自然現象入手，逐步深入到人造物的設計與制作，最終形成系統化的工程思維模式。通過這樣的教學策略，學生在實踐中逐漸認識到自然物與人造物的本質區別，理解人類改造自然的智慧與創造力，從而激發他們對工程技術的興趣和熱情，為未來成為卓越工程師奠定堅實基礎。三、《自然物與人造物》教學設計本課是蘇教版科學一年級上冊第四單元“用雙手創造”的第一課。教材分三個模塊：什么是自然物，什么是人造物；人造物是怎么來的；自然世界與人造世界的關系。以此流程進行設計會面臨一些問題。學生在第一模塊已經先明確了人造物的概念，是人制造出來的東西。這是書本直接界定的，并非由學生通過實踐、思辨而得出。到了第二模塊追溯人造物的來源，分析常見人造物的制作過程，學生容易陷入被動，被教師設計的環節牽著走，缺乏主動探究的動力。第二模塊中學生的動手制作是放在“知道自然物是怎樣變成人造物的”之后。在對學生的調查中可以發現，由于缺乏相關的生活經驗，學生對“自然物是怎樣變成人造物的”環節中的用什么制成毛線再制成毛衣等材料加工過程并不清楚。基于以上考慮，筆者對本課進行了重新解構，以解決問題為目標，以“改造自然物”的工程活動為主線，轉變學生的學習方式，充分調動學生的內驅力，側重于工程思維的進階訓練。引導學生從認識到自然世界生存的不便，到探究自然物改造成人造物的制作過程，最終理解人類要運用智慧改善生活，逐步實現從基礎認知到創新思維的進階，有效提升學生的工程實踐能力。以下是教學過程及本課中學生思維進階路徑的思維導圖。（一）認識自然物導入環節，教師播放一段靜謐幽深的森林視頻，茂密的樹林、飄落的黃葉、遍布的石頭、清澈的溪流逐一映入學生眼簾。學生觀看后教師提問：“同學們，在剛才的視頻里，你們都看到了森林中的哪些物體呢？”"學生們踴躍發言，列舉出落葉、樹林、石頭等自然物。教師引出自然物與自然世界的概念。教師繼續追問：“你們愿意一直生活在這樣的自然世界里嗎？”"課堂瞬間熱鬧起來。有的學生眼中閃爍著向往的光芒，興奮地說道：“我愿意！森林里的景色美不勝收，空氣還特別清新，簡直就是人間仙境！”"而有的學生則皺起眉頭：“我不愿意，森林里有野獸，生活太不方便了，而且連網絡都沒有，我沒法玩手機看視頻了！”"教師順著學生們的回答，巧妙引導：“大家提到的生活便利設施、網絡這些在自然世界中缺失的事物，它們又是從何而來的呢？”"以此自然地引出人造物的概念。設計意圖：用森林風景視頻導入，激發學生對自然美的感知，從而導出自然物的概念。其實學生在生活中已經接觸過很多自然物，但可能沒有系統地思考過它們的定義和特點。一年級學生由于剛進入小學階段，思維還接近于幼兒，他們更依賴直觀感受。通過討論和互動，可以幫助他們建立起對自然物的基本認識，同時，培養他們對周圍世界的觀察力和思考力，并引發他們思考在自然世界中生存存在哪些困難，意識到自然世界雖美，但并非完全適合人類居住，認識到事物的兩面性，思維更深入了。同時激發他們對人造物的需求，也是為下一環節做好鋪墊。（二）分類教師為每個小組分發裝有樹枝、麻繩、樹葉等的材料袋及記錄單，要求學生仔細甄別，將這些材料區分為自然物與人造物兩類，并分別粘貼到記錄單的對應區域。教師巡視，及時給予引導與幫助。分類完成后，教師拿起一根麻繩，提出問題：“為什么麻繩是人造物呢？它是用什么做的？”"學生紛紛開動腦筋，大膽猜測，多數人認為是用草制作的。此時，教師播放麻繩制作視頻，視頻中，從麻類植物的采集，到一步步加工成麻繩的完整過程清晰呈現。隨后，針對皮筋，也播放制作過程視頻。學生總結出皮筋的制作流程：橡膠樹汁—橡膠—皮筋。教師由此小結自然物是可以被改造為人造物的。設計意圖：教師組織學生動手分類的活動，能夠讓學生在實踐操作中強化對自然物和人造物概念的區分，加深對概念的理解。在分類過程中，引導學生思考材料的特性與功能之間的關系，比如麻繩的堅韌特性使其可以用于捆綁，皮筋的彈性使其具有特殊的用途等，為后續的工程設計環節奠定基礎。通過對人造物來源的追問和探索，引導學生從表面認知深入到本質理解，實現思維的進階。同時，播放制作視頻可以幫助學生突破認知局限，更直觀地了解人造物的制作過程，豐富學生的知識儲備。（三）自然物改造教師創設森林下雨的場景，要求學生利用現有材料為動物小玩偶搭建遮雨棚。教師展示遠古人類庇護所圖片，引導學生思考遠古人類的做法，學生們提出樹葉、稻草可遮風擋雨，樹枝可用干草捆扎固定。隨后，學生小組討論并畫出設計圖，上臺展示，闡述設計思路，如三角形支架會比較穩定，用樹葉做屋頂擋雨，用皮筋綁樹枝做支架等。在學生制作的過程中，教師提醒按圖操作、分工合作與注意安全。制作完成后，教師用花灑進行漏水測試，學生觀察漏水情況并討論改進方案，如改變頂部形狀、加固皮筋等，最后各小組展示成果并介紹結構和亮點。設計意圖：這一環節創設森林下雨情境，引導一年級學生經歷設計、制作、測試、改進遮雨棚的完整工程流程。在設計階段，學生需綜合考量形狀、材料、結構穩定性等因素，鍛煉創新思維；制作環節將設計轉化為實體作品提升動手能力；漏水測試時通過觀察分析發現問題并改進方案，強化問題解決能力。受認知水平限制，學生初期設計常忽略結構穩定性與排水效果，但在實踐對比中發現斜頂、圓頂的排水優勢，實現從直觀想象到邏輯分析的思維躍升。小組合作中，學生通過分工協作、溝通協調提升團隊能力，在討論評價環節學會多角度審視作品，接受建議完善方案，培養批判性思維。面對材料限制，學生突破常規嘗試創新方法，如利用自然物搭建獨特的結構，有效地利用材料，激發探索精神。整個工程實踐過程有效融合了設計、操作與合作，促進學生科學素養的提升和創新能力的協同發展。（四）拓展延伸：改造自然的科學史最后，教師引導學生思考幾百萬年來，人類庇護所的演變過程。學生發言后，教師展示草屋、木屋、現代房屋以及原始棚子和現代帳篷的圖片，讓學生對比總結出人類根據自身需求，利用自然物制作人造物，且技術不斷進步。設計意圖：本環節是原始人類繁衍至今的發展歷程縮影，展示了人類如何逐步利用自然資源改進技術，創造更宜居的環境，其實也是在回顧人類進行工程制造的歷史。通過對比古今，學生深刻地體會到科技進步對人類生活的影響，潛移默化地認識到創新的重要性，理解每一項技術的進步都源于對自然規律的深刻洞察和巧妙應用。這種跨越時空的探索，不僅拓寬了他們的視野，更點燃了他們對未來科技無限可能的憧憬。四、思考與總結本課的教學實踐對原教材進行解構，以“改造自然物”的工程活動為主線，極大地激發了學生的學習興趣與內驅力，真正實現了從基礎認知到創新思維的逐步進階。各個環節層層遞進，有效地促進了學生多方面能力的發展。認識自然物環節，借助直觀的視頻展示與互動討論，培養了學生的觀察力與思考力，引導他們初步認識到自然世界與人類需求之間的聯系；分類環節再次強化了對概念的理解，同時讓學生在追溯人造物來源的過程中，實現了從表面認知到本質理解的思維進階；自然物改造環節是本節課的核心，學生在設計、制作、測試和改進的過程中，問題意識、解決問題的能力、工程實踐能力以及交流協作能力都得到了全方位的鍛煉，批判性思維和創新能力也在作品展示