我们这里简单的探讨一下STEM中的“E”工程的作用。
什么是工程?
在我们考虑工程作用之前,我们要回答两个基本的问题。什么是工程?工程师真正做了什么?
定义工程和工程师的工作其实有点像定义医学和医生。在医学领域,有外科医生、内科医生、护士、研究人员,麻醉师和许多其他岗位的人员。医学这个领域也有很多分支 - 心脏病学,皮肤病学,儿科学,精神病学等等,学科的复杂性使得所有那些岗位的人员所做的事情具有挑战性。尽管如此,我们更容易理解医学,因为普通人实际上与医生和护士都有接触。我们有机会与我们的牙医、主治医师、护士和推拿师 等等交谈。相比之下,很少有人会遇到桥梁的土木工程师,或者是发明了各类洗涤用品的化学工程师, 或者开发了各类网站和手机应用的软件工程师。
根据美国传统词典(2009),
工程学是“将科学和数学原理应用于实际世界,例如高效经济结构,机器,工艺和系统的设计,制造和操作等等。”事实上,大多数词典对于工程学的定义都极为类似 - 数学和科学的应用。
这时,我们有必要看看工程专业人士提供的定义,也许换个角度,会发现新的含义。美国工程教育学会制作了一个名为Engineering,Go For It(eGFI)的网站www.egfi-k12.org。
eGFI的定义如下:
工程师利用自然界中的力量和材料,使用科学和数学的方法来解决问题。
工程师通过自己的创造力,提出更快、更好、更经济的方法来完成需要做的事情。
工程师找到让梦想变成现实的方法。
这个定义与标准字典的定义的区别很微妙。在eGFI定义中,对于工程师来说,首先解决问题。但是,我们千万不能将这种说法理解为过于简单的内容,例如“解决数学或物理课中的问题就是做工程”。虽然这中方法很受欢迎。但是,这些问题往往太平淡,与学生生活的世界没有太大的联系。
工程师们需要在他们周围的现实世界中解决他们所遇到的问题,这和在教室里的提问回答还是有些区别的。
工程在STEM中的作用?
简而言之,工程的作用就是统一STEM中的四个知识领域。实现这种统一的最佳和最吸引人的方式是通过具体的工程项目,这些项目
- 要求学生设计出解决现实世界问题的方案。
- 要求学生将现有知识和技能应用于新领域以追求“最佳”解决方案。
通过一系列的活动,学生们将成为科学界的积极参与者。当他们通过工程的镜头看学习和生活时,他们明白的不仅仅是某个科技名词,而是这个名词背后的含义。
请不要太狭义的理解我这里说的工程项目,我并不是说让学生们去砌墙或铺路。 当然,偶尔这样实践一些或许也不错。
言归正转,以数学课堂为例,我们可以通过工程项目来引导学生思考真正问题的解决方案。比如,如何将一个圆形的纸片平均分成50份。
工程技术既推动了科学和技术创新,又利用科学和技术在我们周围的世界中创造出进步。