導(dǎo)語：化學(xué)工程思維培養(yǎng)教學(xué)設(shè)計(jì)研究一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

工程思維是在工程的設(shè)計(jì)、研究和實(shí)踐過程中形成的思維，其關(guān)鍵是運(yùn)用各種知識(shí)及方式解決現(xiàn)實(shí)中的問題，具有實(shí)踐性、設(shè)計(jì)性、構(gòu)建性的特點(diǎn)[1]。在國家實(shí)施“中國制造2025”背景下，教育界也越來越重視培養(yǎng)學(xué)生的工程思維。教育部2016年發(fā)布的《中國學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)》把實(shí)踐創(chuàng)新確定為中國學(xué)生發(fā)展的核心素養(yǎng)之一，工程思維是實(shí)踐創(chuàng)新的重要內(nèi)容[2]。國內(nèi)針對工程思維培養(yǎng)的研究大多基于高等教育階段的工程類課程，但基礎(chǔ)教育中開展工程思維能力的培養(yǎng)并不多見[3]，這主要是因?yàn)槿鄙倥囵B(yǎng)工程思維的課程載體。STEM教育（Science，Technology，Engineering，Math?ematics）則是一種跨學(xué)科融合的教育，學(xué)生應(yīng)用科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)等學(xué)科知識(shí)，以真實(shí)問題和建造產(chǎn)品為驅(qū)動(dòng)，在工程實(shí)踐中創(chuàng)新性地解決實(shí)際問題。STEM教育具有實(shí)踐性、綜合性和開放性的特點(diǎn)，是培養(yǎng)工程思維的有效載體。學(xué)生在解決現(xiàn)實(shí)問題、開展工程設(shè)計(jì)和制造產(chǎn)品等活動(dòng)中，能夠?qū)崿F(xiàn)培養(yǎng)工程思維的目標(biāo)[4]。當(dāng)前我國新課標(biāo)要求在教學(xué)中提升化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)，STEM教育理念與化學(xué)課程結(jié)合，正是提升核心素養(yǎng)的有力途徑。在初中教學(xué)中，化學(xué)課程內(nèi)容豐富，其中不乏諸多有趣的實(shí)驗(yàn)，且初中化學(xué)所學(xué)內(nèi)容大多與生活息息相關(guān)，有許多值得探究的問題，就STEM理念本身特性而言，正是需要由問題引領(lǐng)。因此，化學(xué)教學(xué)中實(shí)驗(yàn)部分和STEM理念擁有可以結(jié)合的基礎(chǔ)[5]。本文探討了STEM理念與初中化學(xué)結(jié)合的合理性和有效性，并提供教學(xué)方案，為教師教學(xué)提供參考，培養(yǎng)適應(yīng)信息化時(shí)代的學(xué)習(xí)者[6]。

1STEM

教育理念下初中化學(xué)教學(xué)的界說STEM教育由科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)四門學(xué)科融合而成，注重分享，強(qiáng)調(diào)讓學(xué)生在這一過程中獲得多元化的體驗(yàn)，通過創(chuàng)造的過程有所收獲[7]。化學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)學(xué)科，其中科學(xué)知識(shí)在生活的各方各面都有跡可循，此為“科學(xué)”的體現(xiàn)。生活日常和化學(xué)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行實(shí)驗(yàn)都要運(yùn)用技術(shù)知識(shí)，此為“技術(shù)”的體現(xiàn)。數(shù)學(xué)是定量分析工具，化學(xué)學(xué)習(xí)對數(shù)學(xué)知識(shí)和思維有需要，此為“數(shù)學(xué)”的體現(xiàn)。工程是STEM教育的跨學(xué)科、綜合性的集中體現(xiàn)，是將其他元素綜合運(yùn)用的渠道，中學(xué)化學(xué)教學(xué)中，儀器創(chuàng)新、小組分工都是“工程”的體現(xiàn)。STEM教育的四大學(xué)科在現(xiàn)實(shí)教學(xué)中被整合成了完整的知識(shí)體系，具有系統(tǒng)性，與化學(xué)教學(xué)相結(jié)合具有合理性。2014年以前，教育工作者對STEM教育關(guān)注極少，2014年以后有關(guān)研究逐年遞增，《教育信息化“十三五”規(guī)劃》與《小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》都曾提出過相關(guān)建議[6，8]。在“教育信息化2.0”的進(jìn)程中，新課標(biāo)明確要求提升化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)，初中化學(xué)教學(xué)中的實(shí)驗(yàn)是STEM教育理念的落腳點(diǎn)，若能結(jié)合運(yùn)用，對提升素養(yǎng)大有裨益[9]。

2STEM教育中化學(xué)工程思維培養(yǎng)的教學(xué)設(shè)計(jì)

通過對STEM教育理念在初中化學(xué)教學(xué)中應(yīng)用的剖析，結(jié)合資料文獻(xiàn)和案例分析，綜合學(xué)習(xí)及實(shí)習(xí)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)當(dāng)前中學(xué)生的特點(diǎn)及初中化學(xué)教學(xué)實(shí)況，以“燃燒和滅火”為例，開展課程設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)工程思維。

2.1教學(xué)專題價(jià)值

實(shí)驗(yàn)是化學(xué)學(xué)科的基本要素，是與STEM教育理念協(xié)同融合的切入點(diǎn)。本節(jié)教學(xué)過程中，對于計(jì)算、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)操作都有所要求，STEM教育理念適用于本節(jié)課程。

2.2教學(xué)設(shè)計(jì)

2.2.1教材分析本節(jié)課選自人教版初中化學(xué)教材上冊第七單元，包括燃燒的條件、滅火原理等。通過燃燒現(xiàn)象，對燃燒進(jìn)行深入探究，得到滅火原理。本節(jié)旨在深化已學(xué)概念，對后續(xù)學(xué)習(xí)物質(zhì)反應(yīng)能量變化構(gòu)建基礎(chǔ)。本課時(shí)主要通過探究滅火原理，讓學(xué)生結(jié)合所學(xué)知識(shí)進(jìn)行滅火器的設(shè)計(jì)。本節(jié)課的知識(shí)地圖分析如表1所示。2.2.2學(xué)情分析（1）學(xué)習(xí)者知識(shí)起點(diǎn)分析：通過日常生活及此前學(xué)習(xí)，學(xué)生已知燃燒基本概念及簡單計(jì)算，但對控制變量等科學(xué)思想有待加強(qiáng)。（2）學(xué)習(xí)者技能起點(diǎn)分析：學(xué)生已具備基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)技能，能嘗試自主設(shè)計(jì)探究方案，具備一定的分工合作和工程設(shè)計(jì)能力，總結(jié)歸納能力仍需鍛煉。（3）學(xué)習(xí)者心理起點(diǎn)分析：初中學(xué)生對實(shí)驗(yàn)充滿興趣，實(shí)驗(yàn)可提高學(xué)習(xí)積極性。2.2.3教學(xué)目標(biāo)（1）了解燃燒條件的宏觀現(xiàn)象，探究其中化學(xué)原理，知道構(gòu)成燃燒的要素。（2）了解燃燒的化學(xué)變化，知道涉及的相關(guān)反應(yīng)原理及實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，能夠構(gòu)建模型解釋可燃物燃燒的相關(guān)條件及現(xiàn)象。（3）通過完成學(xué)習(xí)任務(wù)、制作滅火器的過程，知道如何使用相關(guān)裝置，進(jìn)一步加強(qiáng)數(shù)學(xué)等跨學(xué)科知識(shí)的掌握，激發(fā)對科學(xué)探究的興趣，提高小組合作和工程設(shè)計(jì)能力。（4）體會(huì)化學(xué)學(xué)科知識(shí)在生活中的作用，加深對化學(xué)的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)利用化學(xué)為社會(huì)作貢獻(xiàn)的意識(shí)，激發(fā)關(guān)注社會(huì)的責(zé)任感。2.2.4教學(xué)重難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)：燃燒的條件、可燃物和著火點(diǎn)的概念、滅火原理。教學(xué)難點(diǎn)：理解滅火原理，并運(yùn)用原理進(jìn)行滅火器設(shè)計(jì)。2.2.5教學(xué)方法問題—探究法、討論法。2.2.6教學(xué)準(zhǔn)備課本實(shí)驗(yàn)及創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的相關(guān)儀器藥品。2.2.7教學(xué)過程（表2）2.2.8板書設(shè)計(jì)（圖1）2.2.9教學(xué)反思本節(jié)課突出學(xué)習(xí)者的主體地位，注重學(xué)生自主意識(shí)，將STEM教育理念注入傳統(tǒng)教學(xué)。通過小組合作，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)積極性，培養(yǎng)化學(xué)工程思維，在實(shí)踐中感受新知。多主體、多元素、多角度、多元化的點(diǎn)評也讓課堂更加飽滿立體。

3結(jié)束語

通過對比國內(nèi)外研究現(xiàn)狀、分析文獻(xiàn)資料、剖析教學(xué)案例等方式，對STEM教育特點(diǎn)、意義及在我國初中化學(xué)教學(xué)領(lǐng)域?qū)嵤┑谋尘斑M(jìn)行分析，并進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)，提供可參考方案，以促進(jìn)理論與實(shí)踐結(jié)合的發(fā)展。通過STEM教育理念下化學(xué)工程思維培養(yǎng)的教學(xué)設(shè)計(jì)，有利于提升學(xué)生研究實(shí)踐和綜合思維能力，充分體現(xiàn)學(xué)生的主體地位，增加自我效能感。

作者：袁立麗 胡月 葛妤 羅發(fā)寶 單位：合肥師范學(xué)院 化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院