昨天和大家聊了设计思维（传送门设计思维，一文揭穿STEAM教育的“真相”，其实你并不懂！）。

那么我之前总结的STEAM教育三大底层思维的另一个：工程思维到底又是啥？

最近，一起参与“未来之城设计大赛”的家长们，身在项目中，应该很有感触。工程思维是一种“高阶思维”，是一种筹划性的思维。

随着项目的进展，学生们已经开始进入选型城市区域的实地调研、头脑风暴和模型设计阶段，所以今天由“未来之城”项目出发，借助一本经典的《小小工程师》的童书，一起看下工程思维是什么？

STEAM课程中，除了注重项目设计、问题驱动，课程教学中一直贯穿工程实践流程。

细心的家长应该会发现，工程实践流程和昨天说的设计思维流程，有很多的相似之处。的确，设计思维本身也是脱胎于工程思维之中的。

那么工程思维是什么意思？为什么如此重要？我借用“未来之城”的项目手册中的一段话：

工程思维的第一个特点是以解决问题为导向，明确问题是高效率完成任务的关键一步。

工程思维还指完成任务时能较好地运用工程设计方法: 明确问题——头脑风暴——调查研究——实施——迭代——分享。

除此之外，工程思维还强调迭代意识、权衡折中、风险意识等，当学生按照这种思维方式进行城市设计时，他们已经接近一个真正的工程师。

工程设计方法不仅用于城市设计， 也可用于生活、学习的方方面面。

今天不讲太多理论了，我来“拆”两本颇受好评的书。大家可以根据孩子的兴趣，先给一些工程思维的启发，让孩子像工程师一样思考，像工程师一样将科学应用于实践。

   书本启发，让你像工程师一样思考

首先，给大家推荐的第一本书，是加拿大香农·亨特（著）和詹姆斯·汉考克（绘）的《小小工程师》。这本因为有很多的插图，所以适合小学低龄一点的孩子进行阅读。

《小小工程师》是一本全彩页的书，主张了七步工程思维法，启发和运用孩子的工程思维。

孩子们天生就是工程师，都极富创造力，会不停地提出各种疑问，又善于解决问题。而工程思维会帮助孩子们运用已掌握的数学、科学和技术的知识，去发现解决问题的有效方法。

本书通过九个实际工程案例，激发孩子对工程思维的兴趣，引导孩子用工程实践流程，去解决案例中的问题。

比如讲解计算机工程的《沃兹国历险记》，其实用讲故事的方式，讲述了苹果电脑开发、创造、优化和分享这四个步骤。对于孩子们来说，这样的故事设定的更有趣，而这之中也穿插了一些小花絮，例如奶油苏打电脑，还有沃兹的“电话销售”身份，也让大家对每一个工程都充满兴趣。没想到吧，我们说起苹果的时候，乔布斯居然被如此弱化了。

对于每个不同的方案，书上会有提示所使用到的不同实践步骤，孩子们能有效地将工程实践流程，加以自己的学科知识，真正地运用起来。

除此之外，对于案例的历史内容补充，也是激发了孩子的设计思维。可能孩子会有一天来告诉你，戴森不只是吸尘器和吹风机品牌，而是真正的吸尘器发明家。

全书囊括航空航天工程、生物医学工程、化学工程、机械工程、电气工程、土木工程、测绘工程、计算机工、环境工程九大工程领域，让孩子知晓所面临的难题，比方说，如何让太空车在火星上安全着陆，如何在云端上搭建公路桥，如何在大湖里架设长长的下水道……在画家的帮助下，孩子们身临其境地参与到解决难题的过程中，了解到当初工程师们处理这些棘手问题的思路和具体步骤，从而领略到颇为规范也极富创新精神的工程师的思维方式。这不但让揭开万物运转的奥秘，也帮助他们提升在生活中解决问题的能力。

   工程思维应用，设计一座未来之城

要说这本书我最喜欢的部分，那一定是环境工程。相信很多参加“未来之城”项目的孩子也和我一样，受到了不少的灵感启发。在“未来之城”的项目中，水是今年主题中最重要的部分。大家都知道，一个城市的水下管道，几乎算是掌握了整个城市水的命脉。在《小小工程师》中，也刚好有相关的工程案例：

刚开始项目的时候，我们的玩物少年做足了充分的准备，从知识的补充，到自己对未来之城的课前思考，还和浙大建筑规划院的老师请教专业知识。

他们要发现未来城市可能会面对的问题，要收集和分析现在面对类似问题的解决方案，要对未来城市整体有预估，要设计一座城，甚至还要考虑预算……他们在项目中的学习，已经完全超越了学校内的知识体系，但是他们的工程思维还在不断进步，我们不应该感到高兴吗？

在书里，讲到了由5个七年级学生制作的“洛伊丝”新式排污系统，也讲到了不同的解决方案，可以让孩子们一起做类比。和我们的团队一样，在这样的大型项目中，团队合作也是至关重要的。每个周末，项目看板都在进行着记录，工程设计流程清楚，分工明确，项目进度清晰，处处体现出工程实践流程中的项目管理和工程实践流程。

工程实践，离不开知识体系的储备

设计一座城是一件很cool的事情，工程思维能运用好也是一件很创客的事情。但其实，在这背后，要引起重视的是：知识体系的储备。比如，玩物星球面向一二年级的BE课程（Basic Engineering），有部分之前学过乐高机械的学生，经过测评，都在“回炉重造”的课程。因为，在课程设计中，特别注重基础的力学结构、机械机构的知识导入。即便一本学习手册，也反应出我们对知识严谨性的要求。

让孩子们在实践中夯实基础，也为以后更为复杂的机器人项目，更有创造力的未来之城和小发明家，提供工程思维基础。
说到知识储备，最近还寻觅到一本书，也分享给大家，这是“读小库”系列里的《机械设计从头学》。作者是日本东京工业大学综合理工学研究科博士，是Fablab Kannai（横滨自造基地）的创办人。

书中的故事场景是虚拟的一所“机械制造学院”，孩子们可以跟着主人公学习到不同难度的工程设计知识。

从目录可以看到，本书涉及到了机构设计、结构设计、材料设计、零件设计、电路设计等六大方面。如果说孩子正在学习机器人或者智能硬件、创客设计，这都是必备的知识体系。
当然，里面的内容已经有一定的专业性了。我也给儿子翻过，我观察下来，虽然他看不懂里面的一些专业术语或者计算，但因为配了很多插图，还是会喜欢经常去翻。所以，这本书，作为知识储备，很不错，到以后的初高中阶段，想必就更有用了！

从昨天的设计思维，讲到今天的工程思维。其实在STEAM教育中，这两种思维方式一脉相承，如果说设计思维更偏重问题的发现、界定和解决方案的设计的话，工程思维就更侧重于实践、测试、改进，以及严谨的项目管理。
还是昨天那句话，在美国发展了30多年的教育理念和教学形式，不是我们短短两三年就可以说清楚、做明白的。
没有系统的顶层设计，没有基础的底层思维支撑，我们又如何能真正理解STEAM教育的核心。

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