基于项目式学习在中学化学教学中渗透工程思维

周贵乐 吴晓红

摘  要 首先分析化学教学中培养学生工程思维的重要性，进而解释工程思维的内涵和主要内容，并基于项目式学习，以“如何把自然界中的盐转化为餐桌上可食用的盐”为例，在化学教学中渗透工程思维，最后明确在化工生产中不仅要选择和控制工艺条件、评估经济效益，还需考虑生产的产品是否满足社会需要。

关键词 工程思维;项目式学习;中学化学

中图分类号：G642    文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2021）17-0077-03

0  前言

学生在化学学习中遇到项目化工程问题时，考虑不全、思维受限、无法将理论与实际相结合。解决这类问题首先要求学生从整体出发，不忽视重要细节，且要为后续工作做好铺垫;其次是从多层次、多角度去思考问题，设计多种解决方案，体验知识的应用价值。

1  工程思维的内涵

现代汉语词典中将思维定义为人脑对客观事物间接的概括和反映，是人类认识的理性阶段，是在实践的基础上产生和发展的。工程思维作为人脑中的思维方式之一，它的本质在于创造，是人们在进行工程设计、实践过程中形成的一种思维方式。化学中的工程思维指的是将化学知识运用于化工生产，即在化工实践中发现问题、解决问题，用工程的眼光处理问题的思维方式。化学教学中需要培养的工程思维包括六种。

1.1  系统性思维

系统性思维指在考虑化学问题时要抓住问题的各个方面，从整体出发，不忽视各方面的细节，先综合分析，再量化和精确化，具有整体意识和全局意识。在化工生产中既需要考虑经济效益、安全风险，也要考虑环境、天气等条件的影响，故需培养学生的系统性思维。

1.2  筹划性思维

筹划性思维指在进行一项化工生产前需要多方考虑并提出解决问题的方法，制订良好的设计方案，合理安排工作时间，为后续工作做好准备。在工业生产中调节生产中存在的问题和状况，平衡各方利益关系，这些都需要学生具备筹划性思维。

1.3  创造性思维

创造性思维指在化学学习过程中要从多层次、多角度、多结构、多侧面去思考问题，提出多种解决方案，开拓新的领域，发展新的成果，具有独特性、批判性等特点。化工生产是一个复杂的过程，在生产过程中会出现诸多问题，需具备一定的创新能力方可解决，因此在化学教学中培养创造性思维就尤为重要。

1.4  实践性思维

实践性思维指在化学实验中以实践为中心、为对象、为目的的思维方式，具有操作性、先导性等特点。实践是检验真理的唯一标准，在化学中实验是学生实践的重要方式，故需培养实践性思维。

1.5  双赢思维

双赢思维在化学实践中指的是学生与教师之间要相互合作、共同成长;在化工生产中指的是要与企业部门互利互惠、协同发展，并且要达到人与自然和谐共生。工业生产中不仅要考虑各部门的协同合作，还需要考虑是否环保，是否符合人与自热和谐发展的要求，这就需要双赢思维。

1.6  价值性思维

价值性思维指的是在化工生产中要满足社会各方需求，生产出有价值的产品，为人民服务，实现并创造更大的价值，同时在这一过程中获得经济效益。工业生产的目的不仅是获得经济效益，更重要的是满足社会需要，为人民提供便利，实现更大的价值，这就需要价值性思维。

2  项目式学习中对工程思维的渗透

项目式学习是一种基于真实情境的学习模式，通过每个子项目，学生主动地发现生活中的现象和问题，在发现和学习问题的过程中逐渐领会更深刻的技能。项目式学习模式的基本程序包括确定项目、制订计划、教学实施、成果展示、评价反思五个步骤。下面以“如何把自然界中的盐转化为餐桌上可食用的盐”为例，呈现如何在中学化学教学中渗透工程思維。

2.1  创设情境，确定项目

创设情境，确定一个可以实施的项目，这是渗透工程思维的前提。一个好的项目需要结合真实的情境、教材、课标、教学内容、学生兴趣等来确定。创设的情境要引起学生兴趣，启发学生思考;确定的项目要在课堂中可以进行，且在规定时间内能够完成。

【创设情境】向学生展示全球海水和淡水分布图以及海水晒盐的图片，并告诉学生自然界中不存在可直接食用的食盐，只有天然存在的氯化钠，而海水、湖水中的氯化钠储量较大，从而引发学生的思考。

【问题驱动】如何把自然界中的盐转换成餐桌上可食用的盐？需要经过哪些步骤？考虑哪些问题？

教师用真实的情境和问题激发学生的探究兴趣，同时让学生意识到“粗盐提纯”就在身边，探究合理的提纯方案是很有意义的。学生经过交流讨论，明白海水中的盐不可直接食用，但可以将海水中的盐转变为可食用的盐，最后师生共同确定项目主题。确定项目的过程是师生与生生之间交流合作的过程，这一过程便渗透了双赢思维。

2.2  分解项目，制订计划

自然界中的盐转换成餐桌上可以食用的盐这一项目比较复杂，学生难以独立完成，需要将其分解为若干个子项目，由小组合作探究完成。项目分解如图1所示。项目分解完毕，开始制订计划，包括小组分工、确定时间流程、制订方案等。首先，根据待解决的问题和学生能力，依据小组成员特点进行小组分工;其次，初步计划完成项目所需的时间与流

程;最后，制订方案，小组内商量、讨论制订该工程项目的解决方案。学生在制订计划的过程中需要考虑多方面因素，这一过程有利于培养筹划性思维。

2.3  优化方案，实施项目

工程思维是在项目探究过程中逐步渗透给学生的，学生需根据已有知识和经验，结合教师提供的背景资料，研究待解决的问题、设计方案、权衡方案、修改方案、验证方案，通过一系列教学活动发展解决真实情境问题的能力，理解粗盐提纯的原理和方法。这一环节是教学的实践环节，更是渗透工程思维的重要环节，如图2所示。该环节以学生为主体，教师需要充当好项目探究活动的组织者和引导者，通过设计一系列驱动型问题和任务引发学生思考，让学生交流讨论，并将工程思维渗透在这一系列过程中。

子项目1：从自然界中得到粗盐。在项目启动前向学生提出一个驱动型问题：用什么方法来分离海水中的盐和水？通过引导，学生知道加热蒸发海水即可，在进行实验探究时引导学生注意蒸发时的操作要领。在实验过程中，学生会发现氯化钠不是从一开始加热就析出，这时引出饱和溶液和不饱和溶液的概念。学生继续发问：要得到一定质量的粗盐，要用多少克的海水呢？这时引出溶质的质量分数这一概念。通过教师提问和引导、学生发现问题并进行实验等这一系列环节，学生可以体会到在工业生产中需考虑各方面问题并注重细节，掌握实验操作要领。这一过程可以培养学生的系统性思维。学生的实验意识在实验过程中逐渐增强，可以培养学生的实践性思维。

子项目2：从粗盐中提取氯化钠。这一工程项目的主要活动是要求学生设计从粗盐中分离出氯化钠的实验方案，学生在设计方案时会考虑粗盐中的难溶性杂质与可溶性杂质都是怎么分离的，通过教师的引导明白了难溶性杂质只需溶解、过滤、蒸发即可，但是对于可溶性杂质要利用溶解性的不同来分离。学生在设计实验方案的过程中会思考怎么设计合理的实验方案，方案是否满足反应条件温和、反应速率高、转化率高，此外还需考虑低能耗、低成本、绿色化等原则。学生设计的实验方案对后续工作产生极大的帮助。这一过程培养了学生的筹划性思维和创造性思维。

子项目3：制作不同功能的食用盐。这一环节需要学生交流生活中常见的营养盐有哪些，它的主要成分、功能是什么，然后让学生选择和设计适合自己家庭的食用盐。在制作不同的功能盐过程中，教师要引导学生考虑自己家人的身体状况，并且让小组交流在食盐中应该添加什么？添加该物质的目的是什么？选择添加剂时要关注什么？计划用什么方法把添加剂加到食盐中？这一系列的问题可以培养学生的筹划性思维。此外，学生相互交流合作的过程便可以潜移默化地培养学生的双赢思维，并且制造出不同功能的食用盐以后，学生会有很大的自豪感，同时培养价值性思维。

2.4  成果展示，評价反思

学生学习完这个工程项目之后要求绘制一张知识图谱，总结自己在此项目中学习到的化学知识，可以小组之间协同完成。学生在绘制知识图谱和总结化学知识时需要全面回顾此项目的知识点，这样可以培养系统性思维。此外，完成项目后，每个小组以自选形式（视频、展板、大字报、角色扮演）汇报自己在完成项目过程中的工作，并派一名代表展示自己小组所制作的营养盐。小组形式的汇报亦可培养学生的双赢思维。

评价反思并非指对项目成果的评价，而是要对整个工程项目进行反思总结，看是否反映出学生的工程思维。评价方式不局限于教师评价，可以学生之间相互评价，也可以进行自我反思。总之，评价反思旨在为教学提供反馈，发展学生核心素养的同时渗透工程思维。

3  结语

通过此项目在化学教学中培养工程思维，让学生知道在化工生产中不仅要选择和控制工艺条件、评估经济效益，还需考虑生产的产品是否满足社会需要。工程思维的培养不仅可以解决化学中一些复杂的现实问题，而且可以将化学知识与工程思维相结合并用于指导化工生产，让学生发现工程与化学紧密相连，从而引发学生的探索兴趣。在化学教学中培养工程思维并非一蹴而就，需要教师作为一名引导者在教学中将理论与实践相结合，逐渐渗透工程思维。

参考文献

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