科学与工程实践是科学学习的新趋势。《义务教育科学课程标准（2022年版）》（以下简称“新课标”）首次明确“工程设计与物化”是科学学科的核心概念之一，并且将培养学生技术与工程实践能力作为科学核心素养目标的重要指标[1]。随着国家“中国制造2025”战略的实施，工程思维培养被提升至国家人才战略的高度。当前，初中科学教学存在知识传授与实践应用割裂的困境，学生普遍缺乏将科学原理转化为技术和工程的能力。开展工程实践导向的项目式教学，通过真实情境中的产品设计与迭代过程，能够有效促进科学、技术、工程与数学（STEM）的深度融合，这正是新时代科学教育改革的破局之道。 一、工程实践导向的科学项目化教学设计 工程实践是指工程师所从事的工程构想、设计、实现和运行工作，其中设计是工程实践的本质与核心[2]。要使工程实践融入教学，其重心要落在设计上，让学生了解工程设计的一般过程及通用技能，感受实际条件对设计的制约，努力孵化创意、熟悉方法以及培育思维。项目化是选择合适的工具和材料实施设计方案，做出初步的产品或实物模型；经过对结果的评估发现存在的问题并进行改进，对于比较复杂的产品或实物模型，可能需要多次迭代更新。 工程实践导向的科学教学是指通过建造实物或剖析真实案例等活动，寓科学探究于工程实践，让学生经历问题、设计、论证、建模、解释、制造、测试以及优化评估等阶段，以增强工程思维和实践能力、学科知识的综合运用能力为主要目的的教学。以“自制简易液压机”项目化教学为例，其教学流程如图1所示。 “自制简易液压机”项目教学通过“问题驱动链”将核心任务分解成若干个子任务，以符合基本认知的问题串驱动学生主动探究：从“密闭容器中液体对侧壁压强有何特点”到“如何利用这一特点实现力的放大”，引导学生由浅入深地探秘液压机的原理；再从“装置怎样实现稳定施加压力压碎核桃”到“如何实现连续施加压力”，引导学生展开工程设计与物化产品制作，并不断创新方法解决真实问题；再以“装置能否更加省力”的拓展性问题作为课后延伸，引导学生进一步思考产品的优化迭代。 “工程任务链”与“实践活动链”环环相扣，丰富多元、层层递进的实践活动始终促进学生思考、判断、多角度且辩证地分析问题、作出决策，带领学生经历工程任务的各个环节，帮助学生在不断发现、解决问题的过程中体验处理工程问题的规范性、解决方案的多样性，以及根据反馈改进作品的必要性，促进学生在“做中学”中内化落实核心素养。 二、工程实践导向的科学项目教学实践 （一）课前导入环节 液压机是生产生活中的一种常用机械。教师首先播放一则液压机压碎铁球等坚硬固体的视频，直观地展示液压机的强大威力，而后通过师生交流了解学生对液压机的已有认知。随后，教师出示一则“中国制造世界上最大的液压机，压力高达8×10[.8]N”的新闻，以“8×10[.8]N”的具体数字震撼学生的同时，引发学生思考：液压机如此巨大的威力从何而来？教师顺势引出工程任务——设计和制作简易液压机，并通过师生讨论，明确以“能够实现轻松压碎坚硬物体（以压碎核桃为例）”作为产品的验收标准。
【设计意图】从生产生活实例到工程前沿，帮助学生认识液压技术的广泛应用，培养学生工程思维和行业认知，激发学生对其工作原理的好奇心和探索欲。同时，基于已有认知提出问题，引导学生从现象观察转向原理探究。 （二）课中研讨环节 1.探究液体传压特点 液压机虽然在生产生活中应用广泛，但学生对其内部构造不熟悉，因此“自制简易液压机轻松压碎核桃”这一任务对学生来说有一定难度，教师需要将核心任务二次分解为若干个子任务，设计问题串驱动学生逐步思考： （1）液压机是一个密闭装置，密闭容器中液体对侧壁的压强有何特点？通过简单的实验进行证明。 （2）压力能否通过液体进行传递？利用上述特点，如何实现压力的放大？结合压力、压强公式，具体分析该过程。 （3）液体传压装置需要如何放置，才能稳定地对核桃施加压力，从而压碎核桃？绘制模型图并进行说明。 针对任务1，学生能够联想到密闭容器中气体对侧壁的压强相等，类比得到密闭容器中液体对侧壁的压强相等，可通过四周扎孔乒乓球的简单实验进行验证（图2）。
对于任务2，教师提供横截面积不同的针筒、硅胶软管等器材，学生自主连接得到图3所示装置后，通过实践活动研究液体传递压力，发现先后推动两侧活塞，小针筒一侧更省力。结合所学知识，学生能够对该过程进行分析：推动小针筒活塞时，小针筒活塞对液体产生的压强p[，1]等于大针筒活塞受到的压强p[，2]，设小针筒、大针筒的活塞横截面积分别为S[，1]、S[，2]，受到的压力大小分别为F[，1]、F[，2]，则有p[，1]=F[，1]/S[，1]，p[，2]=F[，2]/S[，2]，可得F[，2]/F[，1]=S[，2]/S[，1]，即作用在两个活塞上的压力与活塞的横截面积成正比，施加在小活塞上的小压力经液体传递在大活塞上得到很大的压力。
