基于項(xiàng)目式學(xué)習(xí)在中學(xué)化學(xué)教學(xué)中滲透工程思維

周貴樂 吳曉紅

摘? 要 首先分析化學(xué)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生工程思維的重要性，進(jìn)而解釋工程思維的內(nèi)涵和主要內(nèi)容，并基于項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，以“如何把自然界中的鹽轉(zhuǎn)化為餐桌上可食用的鹽”為例，在化學(xué)教學(xué)中滲透工程思維，最后明確在化工生產(chǎn)中不僅要選擇和控制工藝條件、評(píng)估經(jīng)濟(jì)效益，還需考慮生產(chǎn)的產(chǎn)品是否滿足社會(huì)需要。

關(guān)鍵詞 工程思維;項(xiàng)目式學(xué)習(xí);中學(xué)化學(xué)

中圖分類號(hào)：G642? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-489X（2021）17-0077-03

0? 前言

學(xué)生在化學(xué)學(xué)習(xí)中遇到項(xiàng)目化工程問題時(shí)，考慮不全、思維受限、無法將理論與實(shí)際相結(jié)合。解決這類問題首先要求學(xué)生從整體出發(fā)，不忽視重要細(xì)節(jié)，且要為后續(xù)工作做好鋪墊;其次是從多層次、多角度去思考問題，設(shè)計(jì)多種解決方案，體驗(yàn)知識(shí)的應(yīng)用價(jià)值。

1? 工程思維的內(nèi)涵

現(xiàn)代漢語詞典中將思維定義為人腦對客觀事物間接的概括和反映，是人類認(rèn)識(shí)的理性階段，是在實(shí)踐的基礎(chǔ)上產(chǎn)生和發(fā)展的。工程思維作為人腦中的思維方式之一，它的本質(zhì)在于創(chuàng)造，是人們在進(jìn)行工程設(shè)計(jì)、實(shí)踐過程中形成的一種思維方式?；瘜W(xué)中的工程思維指的是將化學(xué)知識(shí)運(yùn)用于化工生產(chǎn)，即在化工實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，用工程的眼光處理問題的思維方式。化學(xué)教學(xué)中需要培養(yǎng)的工程思維包括六種。

1.1? 系統(tǒng)性思維

系統(tǒng)性思維指在考慮化學(xué)問題時(shí)要抓住問題的各個(gè)方面，從整體出發(fā)，不忽視各方面的細(xì)節(jié)，先綜合分析，再量化和精確化，具有整體意識(shí)和全局意識(shí)。在化工生產(chǎn)中既需要考慮經(jīng)濟(jì)效益、安全風(fēng)險(xiǎn)，也要考慮環(huán)境、天氣等條件的影響，故需培養(yǎng)學(xué)生的系統(tǒng)性思維。

1.2? 籌劃性思維

籌劃性思維指在進(jìn)行一項(xiàng)化工生產(chǎn)前需要多方考慮并提出解決問題的方法，制訂良好的設(shè)計(jì)方案，合理安排工作時(shí)間，為后續(xù)工作做好準(zhǔn)備。在工業(yè)生產(chǎn)中調(diào)節(jié)生產(chǎn)中存在的問題和狀況，平衡各方利益關(guān)系，這些都需要學(xué)生具備籌劃性思維。

1.3? 創(chuàng)造性思維

創(chuàng)造性思維指在化學(xué)學(xué)習(xí)過程中要從多層次、多角度、多結(jié)構(gòu)、多側(cè)面去思考問題，提出多種解決方案，開拓新的領(lǐng)域，發(fā)展新的成果，具有獨(dú)特性、批判性等特點(diǎn)。化工生產(chǎn)是一個(gè)復(fù)雜的過程，在生產(chǎn)過程中會(huì)出現(xiàn)諸多問題，需具備一定的創(chuàng)新能力方可解決，因此在化學(xué)教學(xué)中培養(yǎng)創(chuàng)造性思維就尤為重要。

1.4? 實(shí)踐性思維

實(shí)踐性思維指在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中以實(shí)踐為中心、為對象、為目的的思維方式，具有操作性、先導(dǎo)性等特點(diǎn)。實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)，在化學(xué)中實(shí)驗(yàn)是學(xué)生實(shí)踐的重要方式，故需培養(yǎng)實(shí)踐性思維。

1.5? 雙贏思維

雙贏思維在化學(xué)實(shí)踐中指的是學(xué)生與教師之間要相互合作、共同成長;在化工生產(chǎn)中指的是要與企業(yè)部門互利互惠、協(xié)同發(fā)展，并且要達(dá)到人與自然和諧共生。工業(yè)生產(chǎn)中不僅要考慮各部門的協(xié)同合作，還需要考慮是否環(huán)保，是否符合人與自熱和諧發(fā)展的要求，這就需要雙贏思維。

1.6? 價(jià)值性思維

價(jià)值性思維指的是在化工生產(chǎn)中要滿足社會(huì)各方需求，生產(chǎn)出有價(jià)值的產(chǎn)品，為人民服務(wù)，實(shí)現(xiàn)并創(chuàng)造更大的價(jià)值，同時(shí)在這一過程中獲得經(jīng)濟(jì)效益。工業(yè)生產(chǎn)的目的不僅是獲得經(jīng)濟(jì)效益，更重要的是滿足社會(huì)需要，為人民提供便利，實(shí)現(xiàn)更大的價(jià)值，這就需要價(jià)值性思維。

2? 項(xiàng)目式學(xué)習(xí)中對工程思維的滲透

項(xiàng)目式學(xué)習(xí)是一種基于真實(shí)情境的學(xué)習(xí)模式，通過每個(gè)子項(xiàng)目，學(xué)生主動(dòng)地發(fā)現(xiàn)生活中的現(xiàn)象和問題，在發(fā)現(xiàn)和學(xué)習(xí)問題的過程中逐漸領(lǐng)會(huì)更深刻的技能。項(xiàng)目式學(xué)習(xí)模式的基本程序包括確定項(xiàng)目、制訂計(jì)劃、教學(xué)實(shí)施、成果展示、評(píng)價(jià)反思五個(gè)步驟。下面以“如何把自然界中的鹽轉(zhuǎn)化為餐桌上可食用的鹽”為例，呈現(xiàn)如何在中學(xué)化學(xué)教學(xué)中滲透工程思維。

2.1? 創(chuàng)設(shè)情境，確定項(xiàng)目

創(chuàng)設(shè)情境，確定一個(gè)可以實(shí)施的項(xiàng)目，這是滲透工程思維的前提。一個(gè)好的項(xiàng)目需要結(jié)合真實(shí)的情境、教材、課標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容、學(xué)生興趣等來確定。創(chuàng)設(shè)的情境要引起學(xué)生興趣，啟發(fā)學(xué)生思考;確定的項(xiàng)目要在課堂中可以進(jìn)行，且在規(guī)定時(shí)間內(nèi)能夠完成。

【創(chuàng)設(shè)情境】向?qū)W生展示全球海水和淡水分布圖以及海水曬鹽的圖片，并告訴學(xué)生自然界中不存在可直接食用的食鹽，只有天然存在的氯化鈉，而海水、湖水中的氯化鈉儲(chǔ)量較大，從而引發(fā)學(xué)生的思考。

【問題驅(qū)動(dòng)】如何把自然界中的鹽轉(zhuǎn)換成餐桌上可食用的鹽？需要經(jīng)過哪些步驟？考慮哪些問題？

教師用真實(shí)的情境和問題激發(fā)學(xué)生的探究興趣，同時(shí)讓學(xué)生意識(shí)到“粗鹽提純”就在身邊，探究合理的提純方案是很有意義的。學(xué)生經(jīng)過交流討論，明白海水中的鹽不可直接食用，但可以將海水中的鹽轉(zhuǎn)變?yōu)榭墒秤玫柠}，最后師生共同確定項(xiàng)目主題。確定項(xiàng)目的過程是師生與生生之間交流合作的過程，這一過程便滲透了雙贏思維。

2.2? 分解項(xiàng)目，制訂計(jì)劃

自然界中的鹽轉(zhuǎn)換成餐桌上可以食用的鹽這一項(xiàng)目比較復(fù)雜，學(xué)生難以獨(dú)立完成，需要將其分解為若干個(gè)子項(xiàng)目，由小組合作探究完成。項(xiàng)目分解如圖1所示。項(xiàng)目分解完畢，開始制訂計(jì)劃，包括小組分工、確定時(shí)間流程、制訂方案等。首先，根據(jù)待解決的問題和學(xué)生能力，依據(jù)小組成員特點(diǎn)進(jìn)行小組分工;其次，初步計(jì)劃完成項(xiàng)目所需的時(shí)間與流

程;最后，制訂方案，小組內(nèi)商量、討論制訂該工程項(xiàng)目的解決方案。學(xué)生在制訂計(jì)劃的過程中需要考慮多方面因素，這一過程有利于培養(yǎng)籌劃性思維。

2.3? 優(yōu)化方案，實(shí)施項(xiàng)目

工程思維是在項(xiàng)目探究過程中逐步滲透給學(xué)生的，學(xué)生需根據(jù)已有知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合教師提供的背景資料，研究待解決的問題、設(shè)計(jì)方案、權(quán)衡方案、修改方案、驗(yàn)證方案，通過一系列教學(xué)活動(dòng)發(fā)展解決真實(shí)情境問題的能力，理解粗鹽提純的原理和方法。這一環(huán)節(jié)是教學(xué)的實(shí)踐環(huán)節(jié)，更是滲透工程思維的重要環(huán)節(jié)，如圖2所示。該環(huán)節(jié)以學(xué)生為主體，教師需要充當(dāng)好項(xiàng)目探究活動(dòng)的組織者和引導(dǎo)者，通過設(shè)計(jì)一系列驅(qū)動(dòng)型問題和任務(wù)引發(fā)學(xué)生思考，讓學(xué)生交流討論，并將工程思維滲透在這一系列過程中。

子項(xiàng)目1：從自然界中得到粗鹽。在項(xiàng)目啟動(dòng)前向?qū)W生提出一個(gè)驅(qū)動(dòng)型問題：用什么方法來分離海水中的鹽和水？通過引導(dǎo)，學(xué)生知道加熱蒸發(fā)海水即可，在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究時(shí)引導(dǎo)學(xué)生注意蒸發(fā)時(shí)的操作要領(lǐng)。在實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生會(huì)發(fā)現(xiàn)氯化鈉不是從一開始加熱就析出，這時(shí)引出飽和溶液和不飽和溶液的概念。學(xué)生繼續(xù)發(fā)問：要得到一定質(zhì)量的粗鹽，要用多少克的海水呢？這時(shí)引出溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)這一概念。通過教師提問和引導(dǎo)、學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)等這一系列環(huán)節(jié)，學(xué)生可以體會(huì)到在工業(yè)生產(chǎn)中需考慮各方面問題并注重細(xì)節(jié)，掌握實(shí)驗(yàn)操作要領(lǐng)。這一過程可以培養(yǎng)學(xué)生的系統(tǒng)性思維。學(xué)生的實(shí)驗(yàn)意識(shí)在實(shí)驗(yàn)過程中逐漸增強(qiáng)，可以培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐性思維。

子項(xiàng)目2：從粗鹽中提取氯化鈉。這一工程項(xiàng)目的主要活動(dòng)是要求學(xué)生設(shè)計(jì)從粗鹽中分離出氯化鈉的實(shí)驗(yàn)方案，學(xué)生在設(shè)計(jì)方案時(shí)會(huì)考慮粗鹽中的難溶性雜質(zhì)與可溶性雜質(zhì)都是怎么分離的，通過教師的引導(dǎo)明白了難溶性雜質(zhì)只需溶解、過濾、蒸發(fā)即可，但是對于可溶性雜質(zhì)要利用溶解性的不同來分離。學(xué)生在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案的過程中會(huì)思考怎么設(shè)計(jì)合理的實(shí)驗(yàn)方案，方案是否滿足反應(yīng)條件溫和、反應(yīng)速率高、轉(zhuǎn)化率高，此外還需考慮低能耗、低成本、綠色化等原則。學(xué)生設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案對后續(xù)工作產(chǎn)生極大的幫助。這一過程培養(yǎng)了學(xué)生的籌劃性思維和創(chuàng)造性思維。

子項(xiàng)目3：制作不同功能的食用鹽。這一環(huán)節(jié)需要學(xué)生交流生活中常見的營養(yǎng)鹽有哪些，它的主要成分、功能是什么，然后讓學(xué)生選擇和設(shè)計(jì)適合自己家庭的食用鹽。在制作不同的功能鹽過程中，教師要引導(dǎo)學(xué)生考慮自己家人的身體狀況，并且讓小組交流在食鹽中應(yīng)該添加什么？添加該物質(zhì)的目的是什么？選擇添加劑時(shí)要關(guān)注什么？計(jì)劃用什么方法把添加劑加到食鹽中？這一系列的問題可以培養(yǎng)學(xué)生的籌劃性思維。此外，學(xué)生相互交流合作的過程便可以潛移默化地培養(yǎng)學(xué)生的雙贏思維，并且制造出不同功能的食用鹽以后，學(xué)生會(huì)有很大的自豪感，同時(shí)培養(yǎng)價(jià)值性思維。

2.4? 成果展示，評(píng)價(jià)反思

學(xué)生學(xué)習(xí)完這個(gè)工程項(xiàng)目之后要求繪制一張知識(shí)圖譜，總結(jié)自己在此項(xiàng)目中學(xué)習(xí)到的化學(xué)知識(shí)，可以小組之間協(xié)同完成。學(xué)生在繪制知識(shí)圖譜和總結(jié)化學(xué)知識(shí)時(shí)需要全面回顧此項(xiàng)目的知識(shí)點(diǎn)，這樣可以培養(yǎng)系統(tǒng)性思維。此外，完成項(xiàng)目后，每個(gè)小組以自選形式（視頻、展板、大字報(bào)、角色扮演）匯報(bào)自己在完成項(xiàng)目過程中的工作，并派一名代表展示自己小組所制作的營養(yǎng)鹽。小組形式的匯報(bào)亦可培養(yǎng)學(xué)生的雙贏思維。

評(píng)價(jià)反思并非指對項(xiàng)目成果的評(píng)價(jià)，而是要對整個(gè)工程項(xiàng)目進(jìn)行反思總結(jié)，看是否反映出學(xué)生的工程思維。評(píng)價(jià)方式不局限于教師評(píng)價(jià)，可以學(xué)生之間相互評(píng)價(jià)，也可以進(jìn)行自我反思?？傊?，評(píng)價(jià)反思旨在為教學(xué)提供反饋，發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)的同時(shí)滲透工程思維。

3? 結(jié)語

通過此項(xiàng)目在化學(xué)教學(xué)中培養(yǎng)工程思維，讓學(xué)生知道在化工生產(chǎn)中不僅要選擇和控制工藝條件、評(píng)估經(jīng)濟(jì)效益，還需考慮生產(chǎn)的產(chǎn)品是否滿足社會(huì)需要。工程思維的培養(yǎng)不僅可以解決化學(xué)中一些復(fù)雜的現(xiàn)實(shí)問題，而且可以將化學(xué)知識(shí)與工程思維相結(jié)合并用于指導(dǎo)化工生產(chǎn)，讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)工程與化學(xué)緊密相連，從而引發(fā)學(xué)生的探索興趣。在化學(xué)教學(xué)中培養(yǎng)工程思維并非一蹴而就，需要教師作為一名引導(dǎo)者在教學(xué)中將理論與實(shí)踐相結(jié)合，逐漸滲透工程思維。

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