潘 蓉
（一）导 语
按照物理新课程标准的要求，学校和教师不应该过分强调知识传承的倾向，而要让学生经历科学探究过程，学习科学的研究方法，培养学生的探索精神、实践能力以及创新意识。初中物理教育主要是培养学生的自然科学素养和创新能力，要改变知识传承的倾向。
（二）物理教学中培养学生工程思维能力的模式
（三）培养学生工程思维的方式
1.建立教学情境并提出问题
教师需要给学生建立一些必要的教学情境，引导学生提出问题。教师通过对工程设计的整个过程进行详细的描述，引导学生利用工程中所用到的思维方式去解决遇到的问题。例如，教师可以以艺术节自制水火箭比赛为契机，即讨论“如何设计并制造出滞空时间更长的水火箭”？在这样的信息基础上，学生需要小组讨论并回答以下问题：“怎样能获得更大的动力？”“怎样保持飞行方向的稳定？”“怎样尽可能减小空气阻力？”
2.设计与探索
在这一步骤中，学生需要运用搜集到的信息设计问题的解决方案。设计过程可以分为以下三个环节：对提出的解决方案进行建模；改进模型；选择最符合原始需求或问题的模型。
教师首先可以要求所有小组成员就材料包里提供的火箭头、衔接喷嘴、尾翼等部件的大致组装方法进行头脑风暴，并绘制解决方案的模型草图，详细标注模型的组成部分。设计的方向应考虑保持飞行方向平衡稳定，克服空气阻力，如何更有效地利用获得的能量等。完成模型草图后，小组成员需要在组内展示自己的想法和设计方案，讨论各种方案的优缺点。在综合各自设计方案的基础上，总结出组内最佳设计方案。
3.设计实施和改进
学生在设计模型的基础上制造水火箭，用于检测所提出的解决方案是否可行。在此步骤中，小组讨论确定最终用于解决问题的设计方案，绘制出相应的设计图，并确定所需使用的材料，填写成本预算表，最后，小组内分工合作完成水火箭的制作。(www.xing528.com)
一些小组考虑到能量的总量固定，因此设计出的水火箭体积轻便且质量小，也便于火箭克服空气阻力到达更高的位置；一些小组通过查阅火箭发射二级推进器的远离，设计出了二级助推火箭；一些小组考虑到水火箭的置空时间及回收问题，在箭身中置入降落伞以延长水火箭从最高点到往下落的一段时间。
图3-18 带有降落伞的水火箭
图3-19 带有二级助推装置的水火箭
图3-20 以轻便为要点的水火箭
4.交流和评价
学生必须根据问题的设计标准，对设计出的水火箭飞行的可行性和性能进行测试和评估。在此步骤中，学生需要自行测试水火箭及思考改进性能的方法。评估内容包括学生是否使用数学和科学概念，是否能想出问题的解决方案以及测试和评价学生设计的模型。在评估结束后，学生需要重新设计模型，或对模型进行细化。
（四）结束语
随着人类社会的不断发展，工程活动也在不断记载着人类的发展过程。人类的思维方式也将跟随时代的脚步不断进步，并对实际工作起到指导作用。学生在学习制作水火箭的过程中不仅学习了力学的相关知识，还从建模、改进、细化的过程中，得到了工程思维的培养。一些趣味物理小制作，如电动泡沫小船、回力小车等模型的制作教学中，均可不断贯彻培养学生的工程思维能力，为启发学生的全面思维能力提供帮助。
图3-21 学生试飞水火箭
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