工程学:这是一种精神状态

张贴了 惠特尼鸽子2016年4月19日

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在所有的童年监护人中,牙仙是我最容易放手的。你是说某个小仙女走进我的房间,掀开我的枕头(枕头对仙女来说是不是太重了?)然后拿走了我的牙齿?这太恶心了,简直是胡说八道。

对我来说,放开复活节兔子有点难——毕竟,它给你带来了Peeps!此外,我还见过兔子(事实上,现在我有一只了)。牙仙子夺走了我的东西,我从没见过仙子。尽管如此,复活节早上一只兔子跳来跳去的想法确实(有点)看起来相当牵强。

而圣诞老人,现在,这是艰难的(我可能仍然不能完全信服)。在我10岁左右的某个时候,我的脑子里开始浮现出一些逻辑和理性的暗示,我一直在努力使自己坚信圣诞老人一定是真实存在的。我真的很纠结这个问题。我没有就这么放手。对我来说,知道我放弃对圣诞老人的信仰意味着我长大了。我无法将两者分开。如果我承认我不相信圣诞老人,那不就意味着我不再是个孩子了吗?我觉得我还没准备好。最后,我终于想到,一个人在24小时的时间里飞遍世界各地,给所有善良的小男孩和女孩们送礼物,是不够的。

一种强烈的个人信仰或观点的改变通常发生在很长一段时间内。在这种改变真正发生之前,很可能需要反复的经历和思考,放弃这种信念,用新的东西取代它,可能会有点不舒服,甚至令人悲伤。

但有时,有些东西会让你止步不前,迫使你面对自己图式中的脱节,然后继续前进,新的信仰或观点会迅速取代旧的。在我的生命中,我只能举出几个决定性的时刻,在这些时刻,我感到自己从一个坚定的信仰或观点转变为另一个。我想给你们讲一个故事。我要承认我自己对某件事的误解,让我在你面前很脆弱,所以请友好点。

StemScopes.,我们一直使用术语“工程”。工程,非常字面,是我们的中间名(嗯,如果您读过我们这样的名字,这是我们的第三个名字:科学,技术,工程,数学 - 范围)。工程解决方案嵌入我们的课程中,我们讨论了工程实践(如ngss所描述的),我们讨论了我们希望使用我们计划的学生将追求一天的工程职业。

和旧的

当我第一次听到术语“工程”一词时,我用精致的平衡棉花糖坐在坐在地上,看了意大利面条塔。我想到了桥梁,这都是那些我们在学校里掏出的博尔萨木材,以及我们开车的人。我想到了风力涡轮机,空间站,海上钻井平台和滚轮杯垫。以下是:工程绝对与所有这些东西都相关联。他们在开始时,他们是必需的工程。而且,工程绝对以这种方式代表。我可能已经在定义上运作了这样的定义:工程是我们使用的过程,帮助我们提前建立生命的东西。

我从来没有质疑过工程学在STEM教育中的重要性。作为教育者,我们的目的难道不是让学生掌握他们在课堂内外取得成功所需要的技能吗?是的,当然。而工程学,即使我对它的定义很狭隘,但它肯定能培养积极的技能,如协作、创造性地解决问题和评估信息。我对在科学课堂上应用工程学任务没有任何问题,因为这似乎是一种自然的适合,也是一种值得投入的时间。

然而,这只是我之前对工程的看法。我把它看作是一个附加组件。我一直想象,尤其是在科学课堂上,科学标准将是教学的首要焦点,然后,随着标准的应用,一个勇敢的老师可以把工程应用到教学中去。我说他是一个勇敢的老师,因为如果你不熟悉一项工程任务,尝试它需要一定的信心。这里是困难的部分,我真诚地相信一个学生可以有一个非常高质量的科学教育经验,没有参与工程任务。

我说了那是我一直坚持的信念。我可以成为一名出色的科学教师,甚至不需要考虑在我的教学计划中增加一项工程任务。这将是一个很好的附加,但不是必须的。

从K-12科学教育的框架和学校考虑到学校,我正在做一点轻描淡写。随着工程相关主题在我的脑海周围旋转,我就是研究了研究的结果。

徒偶尔,克拉波特和拉格万(1991年)有兴趣将5日和6年级学生的方法与在工程背景上呈现的任务与科学环境中相比进行比较。

当我读到他们的发现时,我被乱七八糟。他们发现学生在工程模式下运作时,专注于实现所需的结果或结果。在科学模式下运作的人更专注于了解原因和影响关系。此外,使用工程模型的学生们在实现所需结果时往往停止工作,而使用科学模式的学生才能停止,直到他们测试了每个单独的变量。

让我们暂停一下,从课堂的角度来思考一下。你觉得哪种途径更有吸引力?

(1)发生有趣或期望的结果→在实现结果时停止

(2)在测试每个变量时,理解原因和效果→停止

它并没有花费我太久了实现,即使选择(2)听起来更像是我们的好朋友,科学方法(因为它需要隔离变量),而且我应该为了为了而倾向于这种选择科学,我实际上首选选项(1)将“看”给我的学生。

然而,更有趣的是,史莱布尔,克拉波夫和拉格班(1991年)发现,专注于工程任务的学生实际上具有更高的认知收益,以至于专注于科学任务的学生。

融入新环境

我读到过这个想法。工程不仅仅是一个简单的过程。这是一个心态。这是一种思考问题的独特方式。不要把一个问题看作是必须通过一个特定的程序来解决的事情,而且只需要一次尝试就能解决它,你应该把它看作是一些具有流动性和宽恕性的事情。当然,有时候风险是非常高的,即使是在工程思维中,但在大多数情况下,迭代本质是工程的核心。

因此,我不再把工程看作是构建结构的过程,而是开始思考它对掌握科学标准的影响,以及那些我们认为与学生的内容一起发展至关重要的“软”技能。

但是工程学如何适应科学教学呢?

让我们作为一个例子。典型的溶解度实验可能要求学生确定表面积之间的关系和溶解度。而且,我们希望学生找到什么?理想情况下,他们会发现证据表明,支持溶剂的暴露表面区域越大,它将溶解越快。

但是,如果我们用不同的方式表述呢?相反,让我们让学生找到最快的方法来溶解硬薄荷糖(你在餐馆里可以找到的那种)。现在,有一个目标,一个期望的结果,也需要一点竞争。而且,我们没有限制学生一次只检查一个因素!他们可能会发现温度影响溶解度!或者,搅拌会增加溶解的速度!谁知道他们还能找到什么?可能性是无限的。

所以,对我来说真的没有太多关于将工程心态带给科学课堂的想法。工程心态不应被视为奖金或附加到质量科学教学:它是提供质量指导的车辆。摆脱这种误解是比放下圣诞老人的想法放下每一个圣诞节的想法更容易。那你呢?什么误解 - 从心爱的童年图标到科学教育学 - 你会随着时间的推移举动吗?

了解课堂上的工程设计项目如何为学生为明天的挑战做好准备。