本站原创摘 要 运用“科学—技术—工程”三元论考察工程与科学、技术的关系,阐述工程思维的特征,从工程思维视角分析信息技术课程发展和教学内容,并提出通过中小学信息技术课程培养学生的工程思维.
关 键 词信息技术课程；工程；工程思维
中图分类号：G633.67 文献标识码：A 文章编号：1671-489X(2012)21-0024-03
Study on Engineering Thinking of Information Technology Courses//Wang Rongliang
Abstract The relationship between engineering and science/technology has been investigated by using the science-technology-engineering triarchic theory aspect. The paper expounds the characteristics of engineering thinking, and analyses information technology courses by engineering thinking. We put forward the conclusion that the information technology courses in primary and secondary schools should enforce the cultivation of engineering thinking.
Key words information technology courses, engineering, engineering thinking
Author’s address Research Center for School Computer Education, East China Normal University, Shanghai, China 200062
自2003年颁布《普通高中信息技术课程标准（实验）》以来,中小学已广泛开设信息技术课程.中小学理科教育基本是以科学理论与知识学习为主线,而信息技术课程作为一门技术类课程,对学生的全面发展有着独特的作用.工程与科学、技术有着紧密的关联.2002年,李伯聪教授提出“科学—技术—工程”三元论[1],促使人们对工程的本质开展深入研究.本文以工程的视角分析中小学信息技术课程,探讨工程思维教育的教育价值.
1.工程及其与科学、技术的关系
根据美国工程教育协会（ASEE）的定义,工程是一种把科学和数学原理、经验、判断和常识运用到造福人类的产品制造中的艺术,是生产某种技术产品或系统以满足特定需要的过程.《现代汉语词典》对工程的释义是“土木建筑或其他生产、制造部门用比较大而复杂的设备来进行的工作”.由此可知,通俗地说,工程就是包含了设计和制造的大型的生产活动.
从活动的内容与本质来看,工程是按照社会需要设计造物、运行管理,追求在一定边界条件下的集成优化和综合优化,典型特征是创造一个世界上原不存在的物.工程活动不仅是应用科学和技术的活动,同时也是集经济、环境、文化等综合作用的社会性活动.相对而言,科学是对未知世界的发现、理解和认识,是以发现为核心,追求真理；技术是人们改造世界的各种可能的方法、技巧和工具,是以发明创新为核心,追求构思与诀窍.科学活动的本质特征是反映客观存在的,技术活动的本质特征是探寻变革存在的具体方法,工程活动的本质特征是创造存在和超越存在.通俗地说,科学关心的是“是什么”“为什么”的问题,技术关心的是“可以怎样做”“能怎样做”的问题,而工程关心的是“可以做什么”“应不应该做”和“应该怎么做”的问题.
作为信息技术中的核心技术,即计算机技术,其科学、技术和工程是密切相关的.计算机科学与技术是对描述和变换信息的算法过程,包括其理论、分析、设计、效率分析、实现和应用的系统的研究.全部计算机科学与技术学科的基本问题是：什么能（有效地）自动进行,什么不能（有效地）自动进行[2].计算机科学不仅不排斥工程的方法,相反广泛采用其他学科行之有效的工程方法,如在软件中开发采用开发工具、环境和规范,进而形成软件工程学；在计算机的设计中,目前广泛使用标准组件的方法.
2.工程思维辨析
从思维方法来看,传统的科学思维与技术思维都是理论性的,强调思维的逻辑性、客观性与真理性.与此相反的是,工程思维是实践性的,更强调思维的整体性、人文性和实践性,思考的方法可能是逻辑的,也可能是非逻辑的,即形象的、顿悟的、经验的.理论思维是认知型的思维方式,其基本特征是力求逻辑自恰、规避自相矛盾.工程思维就是在工程的设计和研究中形成的思维,是一种筹划性的思维.工程思维是工程技术人员综合运用逻辑思维、形象思维和顿悟思维分析和解决问题的思维能力,工程思维是运用各种知识解决工程实践问题的核心[3].
工程活动是一项复杂的系统性活动,各种各样的工程活动有着各自的特点和独特的内在结构.但是无论多么复杂的工程活动都必须经历设计规划、建设实施以及消费使用3个阶段.由此可以对应,工程思维按内在结构可以分为3个方面：工程设计思维、工程实施思维、工程消费思维[4].在这三类思维中,工程设计思维涉及的主要任务是完成工程建设的准备工作,主要内容包括立项、可行性分析、融资、设计、决策、风险评估、招标、授标等.这种思维面临的是潜在可能性与现实可行性的转化契机,寻求工程理想与工程实在两者间矛盾的解决.显然,工程设计思维是人们基于已掌握的知识、理论、技术和方法设计开发新的物品的过程,是目前基础教育中理论思维的有效拓展.
如果说工程设计阶段的思维侧重于创新性,那么工程实施思维就是根据常规性、稳定性、安全性、可控制性等方面来实现工程设计,并且在工程实施过程中加以必要的修正,使之适应实际的要求.因此,工程实施思维是思维方式的重构,也是使用价值的重构.工程实施思维正是目前基础教育所缺失的,同时也是学生解决学习生活中的实际问题所必备的重要思维方式.