工程思维培养下的小学科学教学策略分析

当前教育改革不断推进，小学科学教学不再局限于基础科学知识的传授，更注重学生科学思维与实践能力的培养，工程思维作为科学思维的重要组成部分，逐渐成为小学科学教学的重要培养目标。教科版小学科学教材中的《弹簧测力计》一课，包含工具认知、原理理解、实践使用等多个教学维度，既有基础的科学知识，又涉及工具设计与使用的实践环节，是渗透工程思维培养的优质教学载体。

一、工程思维培养下教学目标的重构

《义务教育科学课程标准（2022 年版）》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、探究实践与态度责任。小学科学教学中，教师除教授基本知识外，还需要树立学生的科学观念，明确培养科学思维与实践能力的教学目标。小学科学教学目标需突破传统“知识 .+ 技能”的二元框架，构建包含思维维度的三维体系，因为工程思维的形成既要依托知识理解与技能运用的基础，还需针对性的目标设计引导学生形成问题解决的思维意识。

在具体教学实践中，知识目标层面，教师除让学生了解弹簧测力计的组成部分与工作原理外，还需引导学生理解弹簧测力计设计中“弹性形变与拉力关系”的工程逻辑，知道不同量程弹簧测力计在设计上的差异及原因，比如让学生对比量程为 5N 与 10N 的弹簧测力计，观察两者弹簧粗细、长度的不同，分析这些差异与测量范围之间的关联；技能目标层面，要求学生能正确使用弹簧测力计进行测量，让学生掌握对弹簧测力计使用过程中出现的问题进行排查与简单调试的技能，如当遇到指针不归零时，教学生通过调节指针螺母校准，当测量结果出现偏差时，引导学生检查是否存在拉力方向与刻度盘不垂直的情况；思维目标层面，教师明确培养学生的问题意识，让学生从实际测量需求出发，思考弹簧测力计在使用中可能存在的不足，尝试提出改进思路，比如有学生发现测量细小物体时弹簧测力计挂钩难以固定，便提出在挂钩处增加小夹子的改进想法，以此帮助学生形成初步的工程设计与优化思维[1]。

二、递进式实践任务设计

针对《弹簧测力计》教学内容需设计递进式的实践任务，完整的工程思维链条包含问题发现、分析、解决与优化等环节，单一的实践任务无法覆盖这些环节，且工程思维的培养离不开实践活动的支撑，递进式任务能让学生在逐步深入的推进中，经历工程思维的完整过程，理解工程思维的核心逻辑，实现思维能力的逐步提升[2]。

在具体任务实施中，第一阶段“基础测量与问题发现”任务，教师为学生提供标准弹簧测力计，让学生测量教室内书本、文具盒、书包等常见物体的重量。测量过程中，教师引导学生记录测量数据，观察弹簧测力计在使用中的表现，并思考相关问题，此阶段有学生在测量较轻的橡皮时发现指针偏转角度小、读数困难，有学生在测量较重的书包时发现挂钩容易脱离，这些问题成为后续任务的重要依据，也让学生初步建立从实践中发现问题的意识。第二阶段“问题分析与方案设计”任务，教师组织学生分组讨论第一阶段发现的问题，分析原因并设计解决方案，以“读数困难”为例，学生提出将弹簧做细、加放大镜片等想法，教师引导学生从材料选择、制作难度、安全性等角度分析，帮助学生学会从工程实践角度思考方案合理性。第三阶段“方案尝试与改进优化”任务，学生利用简易材料将设计方案付诸实践，改造现有弹簧测力计，比如针对“挂钩脱离”用绳子固定，针对“读数困难”贴放大贴纸，改造后学生再次测量并调整优化，如发现放大镜片反光便调整角度至 45 度。

第四阶段“成果检验与拓展应用”任务，教师组织学生用改造后的弹簧测力计完成“教室物品重量排序”拓展任务，要求学生不仅要准确测量指定物品重量，还要对比改造前后的测量效率与数据准确性。过程中，有小组发现改造后测橡皮重量时读数误差从原来的 0.2N 缩小到 0.05N ，也有小组在测量金属文具盒时，之前固定的挂钩仍有松动，便进一步用热熔胶加固。任务结束后，教师引导学生总结整个实践过程，梳理从发现问题到优化方案的完整思路，让学生意识到工程思维需要在实践检验与持续改进中不断完善，同时将弹簧测力计的应用延伸到家庭场景，鼓励学生回家测量日常物品重量，深化对工程实践价值的理解。

三、搭建协同探究平台

搭建协同探究平台是强化工程思维培养效果的重要支撑，小学阶段学生的思维发展尚处于初级阶段，具有依赖性与片面性，独立完成复杂的工程思维实践存在难度，协同探究能让学生在小组互动中相互启发、补充思路，通过不同观点的碰撞与融合完善自身的思维认知，平台搭建需从分组、分工、交流三个核心环节入手，确保互动支持的系统性与有效性[3]。

在平台搭建的具体实践中，分组方式上教师采用异质分组原则，将不同认知水平、动手能力的学生分到同一小组，形成优势互补，比如让动手能力强的学生负责改造操作，善于观察的学生负责记录数据，相互配合完成任务。任务分工上，教师为每个小组设置材料管理员、记录员、方案发言人、实践操作员四个角色，每个角色承担明确任务，确保每个学生都能参与探究，培养责任意识与协作能力。交流机制方面，教师建立小组内交流—班级内分享—跨组互评的三级交流体系，小组内讨论问题、设计方案，班级内展示成果与思路，跨组间相互评价、提出建议，比如某小组评价另一小组的放大镜片方案时，指出“正面安装易被手挡，可改侧面”。

在一次《弹簧测力计》改造实践中，某异质小组内，动手能力强的学生负责用热熔胶加固挂钩，善于观察的记录员实时记录加固过程中挂钩的稳固变化，材料管理员提前整理好热熔胶枪、备用挂钩等工具，方案发言人则梳理小组讨论的优化思路。小组内交流时，记录员发现加固后的挂钩在测量较重物品时仍有轻微晃动，成员们围绕 “如何进一步增强稳定性”展开讨论，最终确定在挂钩与弹簧连接处增加金属垫片。班级分享环节，该小组展示方案后，另一小组通过跨组互评指出 “金属垫片可能增加弹簧负担，可尝试用轻质塑料垫片替代”。随后，原小组结合建议调整方案，在协作与交流中完善了改造思路，提升了实践成果质量，让学生在互动中学会从多角度思考问题，深化工程思维的协作性与全面性。

结束语：

综上所述，通过重构教学目标、设计递进式实践任务、搭建协同探究平台等创新策略，不仅能帮助学生更好地掌握《弹簧测力计》的相关知识与技能，更能让学生在实践中逐步形成工程思维意识与能力，为他们后续的科学学习与发展奠定坚实基础。以教科版《弹簧测力计》为例开展的工程思维培养教学实践，充分证明了在小学科学教学中渗透工程思维培养的可行性与有效性。

参考文献：

[1]王娟.如何在小学科学教学中培养学生的工程思维[J].科学之友，2025（4）：128-129.

[2]许家榕.小学科学教学中培养工程思维的路径[J].文理导航，2025（15）：61-63.

[3]王嘉玲.小学科学工程思维培养教学模式建构——以“节能小屋”一课为例[J].求知导刊，2025（11）：98-100.