Engineering nutzt Modelle, um bestehende Systeme zu analysieren; Auf diese Weise können Ingenieure sehen, wo oder unter welchen Bedingungen Fehler entstehen könnten, oder mögliche Lösungen für ein neues Problem testen. Ingenieure verwenden Modelle auch, um ein Design zu visualisieren und auf eine höhere Ebene der Verfeinerung zu bringen, um die Funktionen eines Entwurfs anderen zu kommunizieren, und als Prototypen für das Testen der Entwurfsleistung. Modelle, insbesondere moderne Computersimulationen, die relevante physikalische Gesetze und Eigenschaften von Materialien kodieren, können sowohl bei der Realisierung als auch bei der Prüfung von Konstruktionen für Konstruktionen wie Gebäude, Brücken oder Flugzeuge hilfreich sein, die teuer zu konstruieren sind und extremen Bedingungen standhalten müssen, die nur in seltenen Fällen auftreten. Andere Arten von technischen Problemen profitieren auch von der Verwendung spezieller computerbasierter Simulationen in der Entwurfs- und Testphase. Aber wie in der Wissenschaft, Ingenieure, die verwenden • Erkennen Sie die wichtigsten Merkmale der wissenschaftlichen und technischen Schreiben und Sprechen und in der Lage, schriftliche und illustrierte Text oder mündliche Präsentationen, die ihre eigenen Ideen und Leistungen kommunizieren zu produzieren. In den folgenden acht Unterabschnitten befassen wir uns nacheinander mit jeder dieser acht Praktiken ausführlich. In jeder Diskussion werden die praktischen Kompetenzen beschrieben, die wichtigsten Kompetenzen, die die Schüler bis zum Ende der 12. Klasse (“Ziele”) haben sollten, artikuliert und skizziert, wie sich ihr Kompetenzniveau in den vorhergehenden Klassenstufen (“Fortschritt”) bewegen könnte. Diese Skizzen basieren auf dem Urteil des Ausschusses, da es bisher nur sehr wenige Forschungsergebnisse über den Entwicklungspfad jeder dieser Praktiken gibt. Das übergeordnete Ziel besteht darin, dass die Studierenden sowohl die Einrichtung als auch die Neigung entwickeln, diese Praktiken einzeln oder in Kombination aufzurufen, wenn dies erforderlich ist, um ihr Lernen zu unterstützen und ihr Verständnis von Wissenschaft und Technik unter Beweis zu stellen. Kasten 3-2 stellt kurz die Rolle der Manifestation jeder Praxis in der Wissenschaft mit ihrem Gegenstück in der Technik in Kontrast. Bei der Naturwissenschaften oder Technik werden die Praktiken iterativ und in Kombination eingesetzt; sie sollten nicht als eine lineare Abfolge von Schritten betrachtet werden, die in der dargestellten Reihenfolge zu ergreifen sind.

[5, 6] – eine, die die Welt, in der sie leben, tief berührt hat. Die Studierenden können dann erkennen, dass Wissenschaft und Technik dazu beitragen können, viele der großen Herausforderungen zu bewältigen, vor denen die Gesellschaft heute steht, wie die Erzeugung ausreichender Energie, die Prävention und Behandlung von Krankheiten, die Aufrechterhaltung der Versorgung mit frischem Wasser und Nahrungsmitteln und die Bekämpfung des Klimawandels. Jede Ausbildung, die sich hauptsächlich auf die detaillierten Produkte der wissenschaftlichen Arbeit – die Fakten der Wissenschaft – konzentriert, ohne ein Verständnis dafür zu entwickeln, wie diese Fakten etabliert wurden oder die die vielen wichtigen Anwendungen der Wissenschaft in der Welt ignorieren, stellt die Wissenschaft falsch dar und marginalisiert die Bedeutung des Ingenieurwesens. Zwischen und innerhalb dieser beiden Tätigkeitsbereiche befindet sich die Praxis der Bewertung, dargestellt durch den mittleren Raum. Hier ist ein iterativer Prozess, der sich bei jedem Schritt der Arbeit wiederholt. Kritisches Denken ist erforderlich, sei es bei der Entwicklung und Verfeinerung einer Idee (eine Erklärung oder ein Entwurf) oder bei der Durchführung einer Untersuchung. Die vorherrschenden Aktivitäten in diesem Bereich sind Argumentation und Kritik, die oft zu weiteren Experimenten und Beobachtungen oder zu Änderungen in vorgeschlagenen Modellen, Erklärungen oder Entwürfen führen. Wissenschaftler und Ingenieure nutzen evidenzbasierte Argumentation, um für ihre Ideen zu argumentieren, sei es mit neuen Theorien oder Designs, neuartigen Methoden der Datensammlung oder Interpretationen von Beweisen. Sie und ihre Kollegen versuchen dann, Schwächen und Grenzen in der Argumentation zu identifizieren, mit dem ultimativen Ziel, die Erklärung oder das Design zu verfeinern und zu verbessern.