工程思维是一种哲学思维

魏宁

随着近年来全社会对工程问题的日益重视，工程思维作为与科学思维、技术思维并列的三元思维之一，正在被越来越多的人认为是面向未来学生必备的能力之一。而近年来，在中小学信息科技（技术）教育中“工程”这个词汇出现的频率也越来越高。工程（E）是STEM教育或STEAM教育的组成要素之一。在信息科技（技术）课程中，在以问题解决为目标的项目式学习、跨学科主题学习过程中都有工程思维的体现。

总的来说，当前信息科技（技术）教育中的工程思维尚处于发轫阶段。与科学、技术相比，学生对工程的理解较有难度，在STEM教育或STEAM教育中，相对其他要素，工程也是最难体现的。工程思维在某种意义上是一种哲学思维，只有站在哲学高度，才能厘清工程思维的一些重要原则和理念。

第一，工程区别于技术的本质属性是集成性。

在教学中，往往不易区分工程与技术，在一项STEM活动或创客活动中，我们认为的很多工程问题其实是技术问题。如何区分工程与技术呢？一般来说，技术是“看得见”的工具、设备以及“摸得着”的方法、步骤，而工程则是技术因素和多种非技术因素的集成，但不是技术本身。反过来说，一项工程的成败与否取决于多种因素，不只是由技术因素决定。

第二，工程设计必须考虑社会性。

我们说工程要考虑多种非技术因素，其中，社会性就是一个重要方面。因为工程的产物最终是服务于人和社会的，所以，工程设计必须考虑经济成本、是否以人为本、对环境的保护、自身的安全性等。例如，某学生为了增添人们在做饭时的乐趣，设计了一个厨房自动影音系统，通过传感器的监测，只要灶台有加热迹象，系统就会启动，播放设定好的电影，但是，这样的智能设备真的符合安全性原则吗？在中小学阶段开展的工程设计中，学生一般只从技术给人带来的便利出发，很少考虑技术以外的因素，但作为教师，应该时刻提醒学生需要考虑多种社会因素，这也体现了工程思维的复杂性。

第三，工程运行过程中要有容错性。

科学家在科学实验中可以失败上百次，但任何一个工程建设都不允许“倒塌重来”。这意味着，可靠性是工程的重要指标，但绝对的可靠是不存在的。因此，在实际运行过程中，工程要有“容错性”，一个程序即使出错，也不至于导致系统崩溃，而要能够“带病”运行，等待修复。在一些创客或人工智能作品中，一定要避免因某个环节出现问题，导致整个作品瘫痪的情况出现。

第四，工程问题的答案具有非唯一性。

科学活动的目的是追求真理，具有唯一性，而工程活动的目的是满足社会生活需要。因而，科学问题往往有唯一的答案，工程问题的答案则是非唯一的，这让工程问题体现出某种“艺术性”。不论是“智能台灯”，还是“自动停车场系统”的设计，课堂上的作品展示都是为了寻找“更优解”，而非标准答案。

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工程思维还有很多哲学式的原则和理念，它既體现在每个具体的工程设计图样、模型及评价指标中，也体现在众多更为综合、复杂、上位的思考中，并且这些哲学式的思考对培养学生的工程思维也是更为重要的。