高中通用技术课堂中工程思维培养的教学策略探析

摘要：工程思维是技术素养的核心构成，也是高中通用技术课程的重要培养目标，当前课堂教学中，工程思维培养普遍存在任务情境脱离实际、思维工具运用不足、评价反馈流于形式等问题。本文从真实问题驱动、结构化工具支撑、反思性评价三个维度，结合高中通用技术必修一具体课例，探讨工程思维培养的有效教学策略，以期为一线教师提供可操作的课堂实践参考。

关键词：工程思维；高中通用技术；教学策略；项目式学习；反思性评价

引言：《普通高中通用技术课程标准（2017年版）》明确将工程思维列为技术学科核心素养之一，要求学生能够运用系统分析、优化权衡与建模等方式解决工程问题，然而在实际课堂中教师往往将技术知识的传授置于首位，忽视了思维方式的系统培育，导致学生知其然而不知其所以然，遭遇新情境便无从下手。工程思维不同于一般逻辑思维，其核心在于面向约束条件的问题解决过程，强调需求分析、方案生成、反复迭代与综合评估的完整链条，因此如何在课堂教学中有意识地搭建工程思维的培育路径，成为通用技术学科亟待深入探讨的重要议题。

一、以真实问题为驱动，构建“需求—设计—优化”工程任务链

真实问题情境是激发工程思维的起点和主要依托。而工程思维就是指针对实际存在的限制条件开展有条理的问题求解过程，而不是在一个确定的情景下按部就班地完成规定动作，在研究中发现如果学习活动具备真实性、复杂性和开放性的特点，则更有利于促进学生的深度思考，进而自主产生分析、比较以及创造等高阶思维能力。因此教师在课堂设计中应摒弃“先讲知识、后做练习”的线性逻辑，转而以真实的工程需求为出发点，将知识学习嵌入“明确需求—生成方案—迭代优化”的完整任务链条之中，这一链条的价值不在于最终产品的完成，而在于驱动学生像工程师一样思考需求从何而来、约束条件有哪些、方案如何在多重限制中寻求最优解^[1]。

在《技术与设计的关系》一节的教学中，老师可利用“校园某一处空间改善升级”真实驱动任务，让学生感受技术为设计服务的同时也是依靠技术完成的设计过程。上课之初，老师带领同学们参观学校的图书馆阅读区域，观察到采光不佳、座椅过密、噪声严重等问题，把抽象的需求调研转化为直观可见的真实场景。之后学生们分组讨论，在有限的资金及不能破坏承重结构的前提下，制定出初步的设计方案。此过程中学生自然产生争议，有人主张增设隔音板，有人倾向调整灯光布局，有人建议重新规划动线，教师借此引导学生认识到设计方案并无唯一答案，技术选择必须服务于明确需求，最后各组相互陈述方案并接受追问，在比较与碰撞中理解优化是在多重约束之间寻找平衡的工程判断，工程思维的基本逻辑由此自然内化。

二、以结构化工具为支撑，搭建可视化工程思维脚手架

结构化工具是将抽象思维过程外显化的重要手段，也是工程思维培养中不可忽视的教学支撑，工程思维具有高度的非线性与复杂性，学生在面对多变量问题时容易陷入无序状态，思路散乱而难以推进。思维导图、决策矩阵、功能分析图等结构化工具可以把抽象的思想活动变成可以观察到、可以交流、可以修改的外在表现形式，减少人的思考量，在有条理的基础上开展有序的工程推理，这些工具的教学作用不仅仅是整理信息，更重要的是使学生学会发现事物间的关系，提高综合考虑的能力^[2]。

在《常用的构思方法》一节的教学中，老师可以以“设计一个适合初中生使用的便携式学习桌”为项目任务，开展一系列的构思活动，在课堂开始的时候老师让学生们运用头脑风暴的方式列举关于学习桌的功能的想法，并用思维导图的形式展示在黑板上，说明在这个环节不需要评价，发散之后老师再发放决策矩阵表单给学生，让学生根据便携性和稳定性以及成本和材料易得性这四个方面对每个方案进行打分.在制作过程中孩子们发现想要折叠起来方便携带就会降低稳固程度，加固了又会增加重量及花费，这样矛盾就促使他们不得不去思考怎样取舍的问题而不是单纯地凭感觉决定，进入细化阶段后各小组绘制功能分析图把方案拆分成结构、连接方式、材质选取等子系统并标示出它们之间的关系，使学生脱离整体的印象去认识设计的整体性，通过这一系列层层推进的工具链的应用，让学生的构思过程由朦胧的想象变为有理有据的设计推演。

三、以反思性评价为抓手，驱动工程思维的深度内化

反思性评估是促进工程思维由外在的行为转变为内在的认知结构的重要手段，真正的工程思维方式并不是一蹴而就的，在完成设计任务的过程中自然而然形成的，而是需要经过不断的反思以及评价才能逐渐形成并不断修正和完善的过程。反思性评估不同于以结果为导向的传统评估方式，它是针对学生解决问题时的思想过程进行考察，即为何会得出这样的结论？当时所面临的限制是什么？如果是再来一次又会有怎样的改变等。这种方式要求学生把关注点放在“我做了什么”上转移到“我是怎样想的”，从而促使他们对自己的工程项目决策进行元认知层面的自省。

在《材料的性能与规划》一节的教学中，教师可以将反思性评价贯穿整堂课始终，而非仅作为课末总结，课程以“为学校走廊设计一款防滑耐磨地垫”为任务背景，学生依据材料的力学性能、耐久性、成本与环保性等指标选择合适方案。初步方案确定后，教师要求各组以“工程决策卡”记录选材依据，说明为何选择该材料、放弃了哪些备选方案及其理由，迫使学生将隐性判断过程显性化，使教师得以观察到学生在材料权衡上的认知缺口。之后老师进行跨组互评，让学生就其他小组的决策卡提出质疑性的问题，在这个过程中学生不得不回过头来检查自己的思考过程，重新评估所选取材料是否符合真实应用场景的各种限制条件。课后学生完成一篇简短的反思日记，记录本次选材中最难以抉择的地方以及理由是什么，在这样的评价机制下，学生们对于材料特性的认知由单纯的记忆转变为在实际情况中进行取舍的能力。

结语

工程思维的培养是一个系统性、渐进性的过程，难以依靠单一课时或孤立活动加以实现，本文所探讨的三种策略，真实问题驱动、结构化工具支撑与反思性评价，并非相互独立的教学手段，而是共同构成一个指向工程思维深度发展的整体框架。真实问题为工程思维提供激活土壤，结构化工具为其提供可操作的认知支架，反思性评价则为其提供内化与迁移的持续动力，通用技术教师在日常教学中，应有意识地将这三个维度统筹融合，在课程内容的常规教学中持续渗透工程思维的培育逻辑，而非将其局限于某几节专项实践课之中。

参考文献

[1]傅世荣.高中通用技术课程中工程思维培养路径探析[J].读与写（上旬）,2020(11):267-267

[2]张小超.学科核心素养视角下高中通用技术课程教学探析[J].爱人,2022(19):181-183