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文 / 阿福妈妈
我们听说过很多关于工程师思维的趣谈，比如奇葩大会中“毕导”（清华大学化工系博士生）的洗袜神器设计制作改善过程就让人捧腹不已。亲们在感慨理工科学生脑洞大开的神奇方式外，是否注意到，这其实是非常典型的工程师思维的实际应用。
今天，我们就从工程和工程思维的概念聊起，谈一下为什么以及如何给孩子们进行工程师思维的培养。
什么是工程？我们常听到的工程师思维是什么？
工程就是应用数学、科学和技术领域的概念来系统地解决复杂问题。
而工程师思维可以从以下七个步骤来体现：
- 第一步：识别问题和制约因素
- 第二步：调查研究
- 第三步：形成概念
- 第四步：分析观点
- 第五步：建立模型
- 第六步：测试和优化
- 第七步：沟通和反思
孩子们在学习过程中使用工程设计思维有哪些好处呢？福妈总结了几条给大家参考：
- 可以将复杂问题分解为框架来逐一处理。
- 运用了高阶思维模式（高阶思维是较高认知水平层次上的心智活动或认知能力，表现为分析、综合、评价和创造）。
- 在STEAM项目学习中，可以在数学、科学和技术与现实世界的产品和过程之间建立联系。
- 提倡发现式学习而形成的主动意识，发展独特的解决方案。
重点来了，如何培养孩子的工程师思维呢？
阿福妈妈通过一则小实验举例如何培养和引导孩子的工程师思维：
实验名称：打造锡纸船
实验目的：根据实验进程和工程师思维的一一对应来拆解培养孩子的工程师思维的可行步骤
实验过程：
1. 在实验开始前，先给孩子提出几个小问题或讲述故事给孩子的大脑预热。比如，为什么我们叫”宇宙飞船“，而不是”宇宙飞机“？接下来讲述船的发展历史，然后请孩子设定自己的造船蓝图。
阿福的造船蓝图是这样的：
外面的一圈线条是他画的伞，他叫这艘船为”伞船“，颇有潜水艇的感觉
这个《造船蓝图》里面有包含需要思考的问题：比如，船用什么材质？会有什么样的冒险，你是怎么解决的？等等，阿福的文字能力有限，在有着什么样的冒险时他有口头向我表达：”航行的过程中船底破了一个洞“，福妈引导他寻求解决方案时，他也很天真的表示”我去把洞补上继续航行“。
这个环节实际对应的就是工程师思维的第一步：识别问题和制约因素。
2. 接下来引入密度的概念、理解和探讨。这一步对应工程师思维的第二、三和四步，调查研究、形成概念和分析观点。
引入密度概念时，首先给孩子准备几种材质让他试想在水中的沉浮状况：金属硬币、木头、冰块、锡纸、不同形状的塑料、。
阿福思考的会沉下来的材质：金属硬币、木头、冰块、锡纸。
而他认为会浮起来的：塑料。
实验的结果是：
沉入水中的材质：金属硬币、整块的塑料、揉成团的锡纸。
浮在水中的：冰块、木头和杯型的塑料。
看到实验结果后，引导他思考：为什么金属沉入水底，木头可以浮在水面？为什么都是水，冰块却浮起来，为什么杯型的塑料浮在水面，三角块和其他形状的塑料却沉入水底？
为了让阿福更进一步了解密度，福妈跟他讲了曹冲称象的故事，然后引发他的思考：为甚么木头的船可以装大象，为什么大象的重量和船里的沙石一样？船的两次刻度之间的差距和大象的重量有什么关系？
经过以上的问题和实验思考，阿福有了最最初级的密度概念。虽然还不明白确切的意义，但是他大概明白了密度这个东西和重量还有形状（体积）是有关系的。
3. 接下来就是他通过亲自实验来进一步了解密度概念，并且运用工程师思维的第五步（建立模型）、第六步（测试和优化）以及第七步（沟通和反思）来完成他的最终作品。
首先，他自己分别折了纸船和锡纸船：
发现的现象是搭载了货物（金属硬币）的纸船会逐渐变湿，最终沉入水中。
在锡纸船的测试中，由于货物放置不均匀船会倾倒进水，随着货物重量的增加船的底部开始进水。对此，他的解决方案是在锡纸船的外面再包一层完整没有折叠的锡纸【完整没有折叠是什么意思？】，包后的效果是这样的：
动手操作后，福妈请他回顾并描述整个造船过程以及相应的故事。尽管他的讲演过程和情节比较稚嫩，但是通过这个实验，他对密度的概念有了初步的认知，学会了把自己的构思通过工程师思维的步骤来实现。虽然他的作品没有那么完美，但思维方式已经萌芽。思维的形成需要经历一个过程，后续需要不断地训练加强。
希望这个小实验能够给您带来灵感，如果您有想法和建议，欢迎与我们沟通，需要这个《打造锡纸船》完整教案的亲们，可以在下方留言中著名自己的邮箱或是微信号，我们将免费发Word文档给您，您可以繁转简，根据您的孩子的情况自己修改完善课件，陪伴孩子动动小手，转转大脑。
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