摘要：基于《普通高中通用技术课程标准（2017）》工程思维素养培养目标，从工程思维内涵进行分析，结合高中劳动技术教学内容，提出从以下几个方面促进学生工程思维发展的思路：分层推进工程思维发展；选择可操作性、综合性项目作为教学载体；创设真实情境，开启工程思维培养大门；激活学生已有知识，构思方案中发展工程思维；发散思维与聚合思维的统一，发展工程思维。
关键词：工程思维 通用技术 劳动技术
一、背景
《普通高中通用技术课程标准（2017）》中将技术意识、工程思维、创新设计、图样表达和物化能力作为学科核心素养的主要五个方面，相比技术意识、创新设计、图样表达和物化能力，工程思维令笔者眼前一亮，上海二期课改以来一直强调劳动技术学科是一门 “手脑并用”的学科，提倡在技术活动激发学生技术思维，笔者从事高中劳动技术学科智能控制、电子技术、三维实体设计和机械加工领域教学多年，也一直努力在技术设计活动的各环节培养学生思维能力，但和大部分老师一样，感到高中劳技教学在培养学生“动脑”思维能力上还需要深入，尤其随着社会的发展、高中生综合素质测评的实施，更需要培养学生技术活动中的思维能力，这与新一轮《普通高中通用技术课程标准（2017）》中工程思维培养目标有很多相似性，为此撰写本文，围绕学生工程思维发展问题谈一些高中劳技教学上的思考。
二、何为“工程思维”
《普通高中通用技术课程标准（2017）》中指出工程思维是以系统分析和比较权衡为核心的一种筹划性思维[1]。李永胜教授认为“工程思维”是指人们在进行工程规划、设计、建造、运用、维护、管理与评估过程中所形成的独特思维方式，它以集成构建性为根本特征，是综合运用并有效集成各种知识（自然科学知识、社会科学知识、管理科学知识、人文科学知识等）解决工程实践问题—构建特定的人工物（人工系统），因而工程思维是聚焦“造物”活动而展开的思维形式 [2]。
结合上海市高中劳动技术学科综合性、实践性和创新性的特点，笔者认为工程思维是一种让学生在技术设计活动中，围绕技术问题的解决，系统性、综合性的构思、优化设计方案的思维，解决技术问题是“工程思维”的目标，系统性是工程思维的核心，综合性、权衡性是“工程思维”的两翼，是解决技术问题的法宝。工程思维的“综合性”反映在教学上就是促进学生在“造物”活动中综合机械、电子、程序设计甚至跨学科知识等进行技术产品方案构思；而系统性指要联系产品设计要求、成本、环保、伦理、道德等因素进行系统分析和权衡选择，可见系统性在工程思维的中核心地位。
三、工程思维发展思考
目前上海市高中劳动技术学科包括设计、加工和控制三大主题内容，具体展开包括计算机实体设计、机械零件加工、电子控制和单片机智能控制等模块，希望先通过若干模块内容的学习，然后结合实体设计、机械加工、智能控制等实现机电一体化培养目标[3],但受传统高一、高二年级分学段机制影响，在如何有效结合上少有研究，呈现出更多的是侧重单一技术模块、“只见局部不见整体”的教学形式，不利于学生工程思维发展，笔者认为可根据工程思维内涵和综合性、系统性、权衡性特点，从分层推进、教学载体、真实情境、构思方案、技术问题等角度促进学生工程思维发展。
1.分层推进工程思维发展
《普通高中通用技术课程标准（2017）》中将工程思维素养划分为五个水平，并将水平1和水平2作为全体学生必修要求，水平3和水平4作为等级考试选择性必修要求，这既满足全体学生未来发展基础性需要，也满足部分学生特色发展需要，因而从学科学业质量要求来说需要分层推进工程思维培养，其实从工程的复杂程度来说，工程思维培养也要分层推进，工程思维培养“可广可深”，广处来说可联系技术意识的各个方面，如政策、经济、生态、、文化、伦理、道德等因素对工程的影响，深处来讲随着工程系统人造物的扩大与复杂性，功能、结构、材料、造型、工艺等要素增多，要求更高的构思设计能力，但由于学生的认知水平的差异、实践能力的不同以及学校的设备对学习人数限制，决定了教学分层的必要性。
分层推进工程思维培养应体现在必修模块和选择性必修模块内容及要求的不同，如必修模块先进行工程体验活动，让学生体会工程思维内涵及重要性，了解工程技术设计的一般过程，初步对设计方案进行多因素分析，认识工程活动中构思方案的角度和影响因素，了解系统分析的一般方法，建立初步的工程意识与思维等；然后在高二选择性必修课中进行个性化专题式的教学，如分别围绕结构、控制、系统开展专题教学，最后在更大的综合型项目开展，如智能车、机器人模块教学中多技术、多学科的融合，在更广更深的视野培养工程思维。
2.选择可操作性、综合性项目作为教学载体
工程是一种“造物”活动，这就决定了可让学生在项目作品的设计、制作中发展工程思维。
工程思维的“综合性”最终需要通过实物成果的功能、结构、材料、工艺等来体现，但由于传统教学侧重单一技术模块教学，如inventor实体设计侧重单个零件建模与图样表达，首先没有从综合性角度突出多个零件之间的结构设计，学生不能完整的感受单个零件在产品整体结构中的作用，不利于工程思维培养，其次没有从物化角度综合新的技术将作品制作出模型或原型，目前高中生是信息时代的土著民，从小接触现代化设备，对用计算机进行技术产品设计并不感到新奇，但若能结合3D打印技术或激光雕刻技术将设计模型制作出来，运用现代化加工设备的便捷性、先进性和新颖性则能大大激发学生学习兴趣，体验到从“工程思维物化”的完整过程，感受到产品设计方案对加工材料、时间、质量的影响，从而逆向思维去优化设计，提高设计的合理性和科学性。电子控制技术教学同样局限于“电子控制”领域电路焊接或模块搭建，缺乏与机械技术或科学、数学知识等系统分析、构思设计方案的过程，与学生生活中接触的机电一体化产品是很不一样，自然难以激发学生工程思维活动。
选择综合性项目为教学载体，注意要有别于真实生活中的实际工程项目，教学中的工程项目会受学生认识水平、时间、学校条件等更多的限制，因而教学中的综合性项目要注意可操作性，如以笔者以“可调亮度的小夜灯”为教学载体，看上去只是一个小的作品，但“麻雀虽小、五脏俱全”具有较好的教学可操作性，学生在设计、制作中需要考虑的因素很多，如小夜灯设计的需求是什么？做什么样的小夜灯？有什么功能，是手控还是自动控制，如果是自动控制可以用蓝牙、远程控制？应该用什么样的灯光，白光、绿光还是黄光；外壳怎样设计，用什么材料，用什么加工方法，3D打印还是激光雕刻，有或是手工锯割，加工难易程度、实践、价格如何？这就为教学工程思维培养提供了可操作、实施的平台。
3.创设真实情境，开启工程思维培养大门
课堂教学中发现：不知道如何提出问题是学生的短板，其实仔细分析，主要是缺乏情境的提示，缺少指向性，因而对于工程思维培养，首先要注重融入技术问题的真实情境创设。如笔者在智能小车教学引入环节中，首先通过微视频创设情境：上海洋山港码头AGV自动导引车、京东快递货物自动分类小车、企业货物搬运导引车等引出自动寻迹小车，让学生在真实的情境中体会到智能车在生活中的作用，培养学生正确的技术价值观念；其次学生制作好小车调试阶段，让学生自己在小车运动中观察发现技术问题，有的学生发现小车怎么不走啊，有的学生发现小车只会原地打转，有的学生发现小车循线不稳定容易脱轨，还有的学生发现小车循线晃动、小车循线太慢问题，通过课堂真实的情境极大的激发出学生的问题意识，而对这些技术问题的解决，需要从小车结构、红外传感器安装位置、小车重心设置位置、程序算法等角度进一步去综合权衡考虑，提出解决问题的办法；又例如学生完成课堂上循线小车制作后，再联系学校乒乓球室捡球情境、学生从老师办公室搬运作业情境、独居老人在家取物情境，启发学生从功能性角度拓展、构思工程作业智能车方案，促进学生联系生活情境发现技术问题、运用技术解决实际问题发展工程思维。
4.激活学生已有知识，构思方案中发展工程思维
信息爆炸时代，学生通过互联网等多种途径掌握了非常多的信息资源，但这些资源大都处于分散状态，若能将学生已掌握的资源调动起来，服务于技术问题的解决或方案的设计，不仅能激活学生课堂学习兴趣，还能以此为契机在思维发散过程中指向工程思维培养。例如在高一设计课中，笔者以 “小夜灯”为设计任务，学生们马上“脑洞大开”，既能从功能角度提出“女生自卫小夜灯”、“起夜自感应小夜灯”、“自感应调节小夜灯”等设计主题，也能从材料角度提出塑料、金属、3D打印作为灯罩，还能从结构角度提出方型、圆形、多面体等形体，甚至还能从控制方式角度提出机械、电子、人体感应、app等多种控制手段，正如戴维.奥苏贝尔在他的著作《教育心理学：一种认知观》扉页中所写：“如果我不得不把教育心理学的所有内容简约成一条原理的话，我会说：影响学习的最重要的因素是学生已知的内容。”工程技术作为造物的活动，就应该激活学生已有知识，在知识转化为构思技术方案的过程中培养工程思维。
5.发散思维与聚合思维的统一，发展工程思维
通过发散思维可以构思各种设计方案，然而天马行空的设计方案未必能成为现实，技术问题的解决需要考虑材料、经费、设备、时间等多种因素，例如笔者针对学生在“小夜灯”项目设计中提出的多种构思设计方案，进一步提示学生结合3D打印特点、手动工具加工特点、材料的透光性、学习时间等因素，让学生思考如何在有限的时间、有限的成本、有限的设备条件下性价比最大化创造出小夜灯，最终大部分学生都能较为合理的去进一步分析、综合各种方案优缺点，形成较合理的设计方案，这样通过发散思维与聚合思维的统一，将设计方案的多样性和外部因素限制的多样性进统一，最终达到系统思维权衡优化方案的目的，从而实现工程思维培养的目的。
四、结束语
本文较为浅显的探讨了高中劳动技术学科工程思维培养的方法，然而从普通高中通用技术学科核心素养的五个主要方面来看，工程思维培养并不是脱离其它四个素养方面，五个素养应该是一个整体，任何一个完整的工程技术活动五个素养应该都要有所涉及，只是不同的阶段侧重点不同而已，例如在构想、评价阶段工程思维可能多点，而实际造物中物化能力侧重多点，对高中生工程思维的培养有助于让学生从有形造物中形成系统思维，对今后系统性思考问题有重要作用，因而笔者也将进一步研究工程思维培养策略。
参考文献
[1]普通高中通用技术课程标准（2017）[M].中华人民共和国教育部制定.
[2]李永胜.论工程思维的性质、特征与作用[J].创新,2018(1):51~60.