小孩子喜欢创造、发现和解决问题。教师可以利用孩子的天性在课堂活动中引入工程设计方面的内容。《新一代科学教育标准》（NGSS）将工程列为科学课程的重要组成部分，因此找到在教学中融入工程学内容的方法十分重要。有很多方法可以激发学生对工程学的好奇心，包括从工程学角度探索学科核心概念和跨学科概念，开展科学与工程实践等。通过将工程设计与其他科学学习相结合，学生有机会体验设计过程，加深对科学的理解。

工程学也适用于支持学生的学科素养实践，例如通过朗读课文进行学习，进行结构化写作和会话练习等，这些都是《州共同核心标准》“英语语言文学”的一部分（CCSSELA；NGAC和CCSSO，2010）。本文将介绍一个完整的单元，单元设计的目的是支持学生参与工程实践，以加深他们对幼儿园物理学预期表现的理解，同时提供该单元融合科学、工程学和学科素养的关键活动样例。

项目

这一单元是学前到小学低年级科学、口语和读写能力发展项目（SOLID Start）的一部分，帮助教师在课堂开展科学演讲，深化学生的科学学习，促进科学语言的发展（Wright和Gotwals，2017）。在项目课程单元，首先给学生展示现象并提出驱动性问题，通过一系列相互关联的活动，学生建立起对事物如何发生、为什么发生的理解，并随着认识的改变进行修正。课程聚焦在5个关键教学策略：提问、探索、阅读、写作和综合。在使用这些课程的班级里，学生在回答问题时，与没有使用课程的同龄人相比，明显更偏向使用科学论据（即提出和支持观点）和科学词汇。

盒子车挑战单元

接下来我们将完整地介绍SOLID Start项目中的盒子车挑战单元。在本单元中，学生首先观看一段肥皂盒赛车的视频（见参考资源），看其他孩子尝试让自己的小车快速移动，并听他们谈论自己的这段经历。观看这段视频的目的是让学生看到现象，引入工程挑战任务，即如何让盒子车跑得快、跑得远，还能绕过障碍。在介绍过工程设计任务后，学生通过一系列活动理解推力和拉力（即学科核心概念），并设计出解决方案。这里我们提供沙利文老师在幼儿园班级教授这一单元的开始、中间和结束的部分课程作为示范，重点突出工程设计过程和对学生学科素养发展的支持。课程所使用材料见表1。