文章以“设计环保清洁剂”STEM校本课程的建构为例，研究如何在课程建设中培养学生工程决策思维、工程设计思维、工程实施思维及工程消费思维，即培养学生在真实生活情境中学会提出问题、在产品设计中懂得分析问题、在探究实践中能够解决问题、在成果推广中实现价值认可。

基于工程思维培养的课程开发

课程以“设计环保清洁剂”为项目研究主线，经过架构课程纲要、确定课程目标、设计课程内容、制定课程方案、拟定课程评价等措施推动校本课程的实施，在实施过程中推进校本教材的编撰、教学资源包的完善以及教学实践的研讨，逐步建构STEM校本课程，培养工程思维，如图 3 所示。

本课程由真实的水污染，以及水污染对人类和生态系统的影响为情境引入，让学生意识到使用环保清洁剂有助于环境水资源的保护，从而激发学生尝试去了解、制作环保清洁剂，开展基于项目的解决任务式学习。本课程共分12课时，内容涵盖语文学科《认识清洁剂》《学写说明书》、综合实践活动《走进污水厂》、数学学科《认识容积单位》《有趣的“数学比”》、科学学科《设计环保清洁剂》《制作环保清洁皂》《藏在水里的小秘密》、人工智能《自动感应清洁剂装置》、美术学科《动手设计包装》、英语学科 The Environmental Cleaner 和道德与法治学科《策划和推广》等。课程的学科跨度大、内容丰富、涉及面广，较好地帮助学生培养工程思维。

创设情境，提出问题，培植工程决策思维

工程思维活动的基础是工程决策。工程决策思维是指人们在工程决策行为中的信息加工活动，包 括提出问题、形成方案、检验与评价方案等活动中的 思维方法与过程。教师应根据学生的特点及活动要 达到的目的创设真实情境，如生活中忽略的现象或遇到的难题，有趣的现象或需要解决的问题容易吸引学生的兴趣，激发思维，促进理解。有了真实生活情境的课程创设更能让学生产生情感的共鸣，学生在真实情境中对活动的目标、意义、环境、分工、实施等确认，以更好地提升他们的工程决策思维。

如“设计环保清洁剂”课程的第一课时《认识清洁剂》中，课程开发组运用微视频创设真实情境：全球每年有成千上万的泳滩因为受到污染而被关闭。强降雨造成垃圾、化学物、动物排泄物等各种污染物被冲入水中，工业废水、生活污水等也对人们的生产生活产生较大的影响，接触污染物可导致身体患病或受到伤害……教师利用生活中洗手、洗澡、洗衣服和做卫生等图片场景提出问题：在清洁的过程中，人们多数情况下会用到清洁剂，而这些清洁剂大多数是化学合成，它们对身体和环境都有什么影响呢？如此真实存在，生活中面临的真切问题极大地激发学生探究的欲望，引导学生认识清洁剂。教师通过让学生调查了解、小组讨论、学习交流等多角度思考清洁剂的功效和危害，从而提出大任务：设计环保清洁剂；任务目标：设计一款环保清洁剂并能推广使用；学生分组制定方案，反复推敲方案的可行性及需要学习的相关知识，在这个过程中有效培植了学生的工程决策思维。

设计产品，分析问题，激发工程设计思维

工程设计是工程思维活动的灵魂。工程设计思维是指根据工程决策阶段制定的方案进行细化，分析活动可能出现的问题，设计解决该问题的措施，并预测可能发生的阻碍。这种思维面临的主要契机是潜在可能性与现实可行性的转化，包括设计中的决策运思、工程生态环境之思、设计中的美感之思以及设计中的工程合理性思考等。

工程设计思维简单说就是解决问题的思考过程。课程开发组在确定了“设计环保清洁剂”研究任务和研究方案之后，开启工程设计。为了解决可能发生的阻碍，课程设计了两个课时《认识容积单位》《有趣的数学比》，帮助学生了解容积单位和比的概念等数学知识，为设计清洁剂扫除“变量控制”障碍。而《藏在水中的小秘密》一课则帮助学生研究水质、了解TDS含量，为环保清洁剂的制作提供了科学依据。考虑工程设计的可行性，教师引导学生通过一次次的实验、对比、再实验，帮助学生寻找解决问题的最优策略，形成解决问题的能力。在认真比对各个方案的用量、配比及不同水源的过程中，学生发现不同可溶物清洁效果不一样，用可溶物含量低的水制作的清洁剂其清洁效果较好……为工程实施打下基础。在实验过程中，学生不仅知识得到拓展，实验能力得到提升，更重要的是对数学的严谨、对科学的探究、对工程设计思维的发展均得到更深的影响。

探究实践，解决问题，发展工程实施思维

工程实施需要学生按照设计好的解决方案实施、对实施结果进行评估总结、完善设计方案等步骤进行循环操作与思考；教师需要根据学生的进展情况，灵活把握活动过程。工程实施思维包含思维方式、使用价值、规范、心理四个层面的整合与重构。

课程开发组设计了《工程思维自我学习反思评价》《工程思维学习任务完成能力评价》等评价表，在每一课时均让学生进行自我反思，包括我已学懂的知识、我还未学懂的知识、我还想继续关注的知识和我仍然存在疑问的知识等方面，学生对每一次的探究实践进行评估总结，以便进行方案的调整和再实践。例如，第五课时《设计环保清洁剂》教学重点为：会做洗涤用品去污实验，了解洗涤剂的不同用量会带来的不同结果，学会控制变量，掌握环保的价值意义。基于学生在工程设计阶段已初步构建制作环保清洁剂的知识框架，对设计方案也进行了可行性分析和在研究的基础上进行实践验证，通过自我学习、反思、评估，学生发现要解决的是水的选择，以及水、小苏打、醋等环保原材料的配比是否能够达到最佳洗涤效果，其pH值是否达标等问题，在实验中不断获取最优数据。学生在经历了多种设计解决方案、对实施结果评估、完善设计方案的探究过程后，实现迭代性思维，发展工程实施思维。而对课程的开发和设计最终是否完成学生工程思维培养，学习任务完成能力评价表，如表1所示，较全面地帮助工程实施效果检验。

成果推广，实现价值，促进工程消费思维

当某项工程竣工时，它的价值还只是潜在的，只具有可能性意义上的价值。如果建成的工程不能进入消费阶段，那么这项工程的价值就是没有实现的价值。

工程成果的消费过程也是工程消费交往共同体解读和重构工程成果的过程。经过师生的共同努力，制作出了环保清洁剂、环保清洁皂以及自动感应清洁剂装置，那么如何将产品进行宣传和推广，实现其消费价值，课程开发组还设计了《动手设计包装》、The Environmental Cleaner、《策划和推广》等课时，即进行产品包装设计达到美的视觉效果。厦门是一个包容性很强的国际化城市，对外交流和宣传离不开英语，设计用英语推介产品成果，将更好地培养学生国际视野、跨文化交流。而《策划与推广》则基于让我们设计出来的产品能够让更多的人了解和使用，得到消费者的认可，具有可持续性和价值性。这就需要培养学生的工程消费思维，学生需要调查了解大众的消费观、市场竞争压力、大众检验效能进行常识性重构和大众日常语言重构等，这个过程既是对成果的推广，实现其价值的过程，亦是对产品再修正、再研发的过程，更是促进学生工程消费思维的发展。

文章来源：中国知网

文章原名：《建构STEM校本课程着力工程思维培养——以“设计环保清洁剂”为例》，有删减。

作者：洪盈 厦门市思明区教育督导评估事务中心

转自：STEAM教师

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原标题：《优秀STEAM案例 | 设计环保清洁剂》