教育视域下中小学生科学思维与工程思维协同发展研究
前言
科学思维是指在进行科学探究与解决问题过程中，个体通过观察、
假设、实验、理等方式，进行有序思考和导的能力。科学思维的
核心特征包括逻辑性、批判性和系统性，要求学生能够在不确定或复
杂的情况下，运用科学方法来发现规律、解释现象，并通过反复验证
来形成理论。科学思维强调通过数据和证据支持观点，注重理的严
谨性与实验的可重复性。
中小学生的科学思维与工程思维相辅相成，两者相互促进、共同
发展。科学思维为学生提供了解决问题的理论基础，帮助他们建立起
科学的框架和方法；而工程思维则动学生将这些理论应用到实际中,
通过工程实践提高问题解决的能力。在教育过程中，既要注重科学思
维的培养，也要重视工程思维的锻炼，帮助学生在实践中不断完善和
提升自己的科学素养与工程能力。
科学思维的结果主要体现在对知识的深度理解和对自然规律的解
释上，强调的是知识的普遍性与科学性。工程思维的结果则侧重于通
过设计与优化，为具体问题提供一个可行的解决方案，强调技术的可
操作性与效果。因此，科学思维更倾向于理论的探讨，而工程思维则
更关注实践的解决。
工程思维的构成元素包括问题识别与定义能力、解决方案设计能
力、系统分析能力、实施与优化能力等。学生在培养工程思维时，需
要通过具体的项目或任务，逐步掌握从问题定义到解决方案优化的全
过程，尤其是需要注重实践操作和团队合作。
科学思维更多聚焦于对现象的解释和对规律的发现，强调的是通
过实验和理建立科学的知识体系。科学思维的目标是通过验证假设、
收集数据，最终达到对自然现象或社会现象的深刻理解。而工程思维
则更侧重于如何通过技术手段解决实际问题，侧重的是解决方案的可
行性和效果。工程思维的目标是创新与应用，关注的是实现实际可操
作的方案。
本文仅供参考、学习、交流用途，对文中内容的准确性不作任何
保证，不构成相关领域的建议和依据。
目录
一、中小学生科学思维与工程思维的内涵与区别4
二、中小学生科学思维与工程思维协同发展的重要性与现实需求8
三、中小学生科学思维与工程思维的相互促进关系11
四、中小学生在科学课程中的思维发展模式15
五、中小学生工程思维的培养路径与方法19
六、科学教育与工程教育在中小学阶段的融合策略24
七、中小学教师在科学与工程思维培养中的角色与职责29
八、中小学生科学思维与工程思维协同发展的评价标准与方法33
九、中小学教育信息化背景下思维训练的创新模式38
十、中小学生跨学科协同学习促进科学与工程思维发展42
一、中小学生科学思维与工程思维的内涵与区别
（一）科学思维的内涵
1、定义与核心特征
科学思维是指在进行科学探究与解决问题过程中，个体通过观察、
假设、实验、理等方式，进行有序思考和导的能力。科学思维的
核心特征包括逻辑性、批判性和系统性，要求学生能够在不确定或复
杂的情况下，运用科学方法来发现规律、解释现象，并通过反复验证
来形成理论。科学思维强调通过数据和证据支持观点，注重理的严
谨性与实验的可重复性。
2、主要构成元素
科学思维的构成元素包括观察能力、问题解决能力、假设形成能
力、实验设计能力以及数据分析与解释能力。学生需要通过不断的实
践和反馈，培养这种思维方式，使其能够在不同的科学问题中灵活运
用，具备独立思考与分析的能力。
3、科学思维的教育目标
中小学生的科学思维培养目标是使学生具备科学探究的能力，能
够通过观察和实验发现问题，并运用科学的方法进行系统的探索与分
析。科学思维的教育强调学生应具备批判性思维，能够识别科学事实
与假设的差异，科学地解释和理问题。
（二