導語：化學工程思維培養(yǎng)教學設(shè)計研究一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，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、研究和實踐過程中形成的思維，其關(guān)鍵是運用各種知識及方式解決現(xiàn)實中的問題，具有實踐性、設(shè)計性、構(gòu)建性的特點[1]。在國家實施“中國制造2025”背景下，教育界也越來越重視培養(yǎng)學生的工程思維。教育部2016年發(fā)布的《中國學生發(fā)展核心素養(yǎng)》把實踐創(chuàng)新確定為中國學生發(fā)展的核心素養(yǎng)之一，工程思維是實踐創(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]，這主要是因為缺少培養(yǎng)工程思維的課程載體。STEM教育（Science，Technology，Engineering，Math?ematics）則是一種跨學科融合的教育，學生應用科學、技術(shù)、工程、數(shù)學等學科知識，以真實問題和建造產(chǎn)品為驅(qū)動，在工程實踐中創(chuàng)新性地解決實際問題。STEM教育具有實踐性、綜合性和開放性的特點，是培養(yǎng)工程思維的有效載體。學生在解決現(xiàn)實問題、開展工程設(shè)計和制造產(chǎn)品等活動中，能夠?qū)崿F(xiàn)培養(yǎng)工程思維的目標[4]。當前我國新課標要求在教學中提升化學學科核心素養(yǎng)，STEM教育理念與化學課程結(jié)合，正是提升核心素養(yǎng)的有力途徑。在初中教學中，化學課程內(nèi)容豐富，其中不乏諸多有趣的實驗，且初中化學所學內(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，化學教學中實驗部分和STEM理念擁有可以結(jié)合的基礎(chǔ)[5]。本文探討了STEM理念與初中化學結(jié)合的合理性和有效性，并提供教學方案，為教師教學提供參考，培養(yǎng)適應信息化時代的學習者[6]。

1STEM

教育理念下初中化學教學的界說STEM教育由科學、技術(shù)、工程和數(shù)學四門學科融合而成，注重分享，強調(diào)讓學生在這一過程中獲得多元化的體驗，通過創(chuàng)造的過程有所收獲[7]?；瘜W是一門以實驗為基礎(chǔ)的自然科學學科，其中科學知識在生活的各方各面都有跡可循，此為“科學”的體現(xiàn)。生活日常和化學實驗室進行實驗都要運用技術(shù)知識，此為“技術(shù)”的體現(xiàn)。數(shù)學是定量分析工具，化學學習對數(shù)學知識和思維有需要，此為“數(shù)學”的體現(xiàn)。工程是STEM教育的跨學科、綜合性的集中體現(xiàn)，是將其他元素綜合運用的渠道，中學化學教學中，儀器創(chuàng)新、小組分工都是“工程”的體現(xiàn)。STEM教育的四大學科在現(xiàn)實教學中被整合成了完整的知識體系，具有系統(tǒng)性，與化學教學相結(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《小學科學課程標準》都曾提出過相關(guān)建議[6，8]。在“教育信息化2.0”的進程中，新課標明確要求提升化學學科核心素養(yǎng)，初中化學教學中的實驗是STEM教育理念的落腳點，若能結(jié)合運用，對提升素養(yǎng)大有裨益[9]。

2STEM教育中化學工程思維培養(yǎng)的教學設(shè)計

通過對STEM教育理念在初中化學教學中應用的剖析，結(jié)合資料文獻和案例分析，綜合學習及實習的實踐經(jīng)驗，根據(jù)當前中學生的特點及初中化學教學實況，以“燃燒和滅火”為例，開展課程設(shè)計，培養(yǎng)學生的化學工程思維。

2.1教學專題價值

實驗是化學學科的基本要素，是與STEM教育理念協(xié)同融合的切入點。本節(jié)教學過程中，對于計算、實驗設(shè)計和實驗操作都有所要求，STEM教育理念適用于本節(jié)課程。

2.2教學設(shè)計

2.2.1教材分析本節(jié)課選自人教版初中化學教材上冊第七單元，包括燃燒的條件、滅火原理等。通過燃燒現(xiàn)象，對燃燒進行深入探究，得到滅火原理。本節(jié)旨在深化已學概念，對后續(xù)學習物質(zhì)反應能量變化構(gòu)建基礎(chǔ)。本課時主要通過探究滅火原理，讓學生結(jié)合所學知識進行滅火器的設(shè)計。本節(jié)課的知識地圖分析如表1所示。2.2.2學情分析（1）學習者知識起點分析：通過日常生活及此前學習，學生已知燃燒基本概念及簡單計算，但對控制變量等科學思想有待加強。（2）學習者技能起點分析：學生已具備基礎(chǔ)實驗技能，能嘗試自主設(shè)計探究方案，具備一定的分工合作和工程設(shè)計能力，總結(jié)歸納能力仍需鍛煉。（3）學習者心理起點分析：初中學生對實驗充滿興趣，實驗可提高學習積極性。2.2.3教學目標（1）了解燃燒條件的宏觀現(xiàn)象，探究其中化學原理，知道構(gòu)成燃燒的要素。（2）了解燃燒的化學變化，知道涉及的相關(guān)反應原理及實驗現(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）通過完成學習任務(wù)、制作滅火器的過程，知道如何使用相關(guān)裝置，進一步加強數(shù)學等跨學科知識的掌握，激發(fā)對科學探究的興趣，提高小組合作和工程設(shè)計能力。（4）體會化學學科知識在生活中的作用，加深對化學的學習興趣，培養(yǎng)利用化學為社會作貢獻的意識，激發(fā)關(guān)注社會的責任感。2.2.4教學重難點教學重點：燃燒的條件、可燃物和著火點的概念、滅火原理。教學難點：理解滅火原理，并運用原理進行滅火器設(shè)計。2.2.5教學方法問題—探究法、討論法。2.2.6教學準備課本實驗及創(chuàng)新實驗的相關(guān)儀器藥品。2.2.7教學過程（表2）2.2.8板書設(shè)計（圖1）2.2.9教學反思本節(jié)課突出學習者的主體地位，注重學生自主意識，將STEM教育理念注入傳統(tǒng)教學。通過小組合作，激發(fā)學生學習積極性，培養(yǎng)化學工程思維，在實踐中感受新知。多主體、多元素、多角度、多元化的點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、分析文獻資料、剖析教學案例等方式，對STEM教育特點、意義及在我國初中化學教學領(lǐng)域?qū)嵤┑谋尘斑M行分析，并進行教學設(shè)計，提供可參考方案，以促進理論與實踐結(jié)合的發(fā)展。通過STEM教育理念下化學工程思維培養(yǎng)的教學設(shè)計，有利于提升學生研究實踐和綜合思維能力，充分體現(xiàn)學生的主體地位，增加自我效能感。

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