基于項目式學習在中學化學教學中滲透工程思維

周貴樂 吳曉紅

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

關(guān)鍵詞 工程思維;項目式學習;中學化學

中圖分類號：G642? ? 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2021）17-0077-03

0? 前言

學生在化學學習中遇到項目化工程問題時，考慮不全、思維受限、無法將理論與實際相結(jié)合。解決這類問題首先要求學生從整體出發(fā)，不忽視重要細節(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)計多種解決方案，體驗知識的應(yīng)用價值。

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，是人類認識的理性階段，是在實踐的基礎(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，是人們在進行工程設(shè)計、實踐過程中形成的一種思維方式?；瘜W中的工程思維指的是將化學知識運用于化工生產(chǎn)，即在化工實踐中發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，用工程的眼光處理問題的思維方式?；瘜W教學中需要培養(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問題時要抓住問題的各個方面，從整體出發(fā)，不忽視各方面的細節(jié)，先綜合分析，再量化和精確化，具有整體意識和全局意識。在化工生產(chǎn)中既需要考慮經(jīng)濟效益、安全風險，也要考慮環(huán)境、天氣等條件的影響，故需培養(yǎng)學生的系統(tǒng)性思維。

1.2? 籌劃性思維

籌劃性思維指在進行一項化工生產(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)計方案，合理安排工作時間，為后續(xù)工作做好準備。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)造性思維指在化學學習過程中要從多層次、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，具有獨特性、批判性等特點?；どa(chǎn)是一個復(fù)雜的過程，在生產(chǎn)過程中會出現(xiàn)諸多問題，需具備一定的創(chuàng)新能力方可解決，因此在化學教學中培養(yǎng)創(chuàng)造性思維就尤為重要。

1.4? 實踐性思維

實踐性思維指在化學實驗中以實踐為中心、為對象、為目的的思維方式，具有操作性、先導性等特點。實踐是檢驗真理的唯一標準，在化學中實驗是學生實踐的重要方式，故需培養(yǎng)實踐性思維。

1.5? 雙贏思維

雙贏思維在化學實踐中指的是學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? 價值性思維

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

2? 項目式學習中對工程思維的滲透

項目式學習是一種基于真實情境的學習模式，通過每個子項目，學生主動地發(fā)現(xiàn)生活中的現(xiàn)象和問題，在發(fā)現(xiàn)和學習問題的過程中逐漸領(lǐng)會更深刻的技能。項目式學習模式的基本程序包括確定項目、制訂計劃、教學實施、成果展示、評價反思五個步驟。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)如何在中學化學教學中滲透工程思維。

2.1? 創(chuàng)設(shè)情境，確定項目

創(chuàng)設(shè)情境，確定一個可以實施的項目，這是滲透工程思維的前提。一個好的項目需要結(jié)合真實的情境、教材、課標、教學內(nèi)容、學生興趣等來確定。創(chuàng)設(shè)的情境要引起學生興趣，啟發(fā)學生思考;確定的項目要在課堂中可以進行，且在規(guī)定時間內(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、湖水中的氯化鈉儲量較大，從而引發(fā)學生的思考。

【問題驅(qū)動】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？

教師用真實的情境和問題激發(fā)學生的探究興趣，同時讓學生意識到“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目主題。確定項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? 分解項目，制訂計劃

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

程;最后，制訂方案，小組內(nèi)商量、討論制訂該工程項目的解決方案。學生在制訂計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，實施項目

工程思維是在項目探究過程中逐步滲透給學生的，學生需根據(jù)已有知識和經(jīng)驗，結(jié)合教師提供的背景資料，研究待解決的問題、設(shè)計方案、權(quán)衡方案、修改方案、驗證方案，通過一系列教學活動發(fā)展解決真實情境問題的能力，理解粗鹽提純的原理和方法。這一環(huán)節(jié)是教學的實踐環(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)以學生為主體，教師需要充當好項目探究活動的組織者和引導者，通過設(shè)計一系列驅(qū)動型問題和任務(wù)引發(fā)學生思考，讓學生交流討論，并將工程思維滲透在這一系列過程中。

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

子項目2：從粗鹽中提取氯化鈉。這一工程項目的主要活動是要求學生設(shè)計從粗鹽中分離出氯化鈉的實驗方案，學生在設(shè)計方案時會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。學生在設(shè)計實驗方案的過程中會思考怎么設(shè)計合理的實驗方案，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。學生設(shè)計的實驗方案對后續(xù)工作產(chǎn)生極大的幫助。這一過程培養(yǎng)了學生的籌劃性思維和創(chuàng)造性思維。

子項目3：制作不同功能的食用鹽。這一環(huán)節(jié)需要學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，然后讓學生選擇和設(shè)計適合自己家庭的食用鹽。在制作不同的功能鹽過程中，教師要引導學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？選擇添加劑時要關(guān)注什么？計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)學生的籌劃性思維。此外，學生相互交流合作的過程便可以潛移默化地培養(yǎng)學生的雙贏思維，并且制造出不同功能的食用鹽以后，學生會有很大的自豪感，同時培養(yǎng)價值性思維。

2.4? 成果展示，評價反思

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

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

3? 結(jié)語

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

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