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基于“科工整合”的“速率和平衡”大單元復(fù)習(xí)教學(xué)

2024-02-22 21:28王換榮陳進(jìn)前
化學(xué)教學(xué) 2024年1期
關(guān)鍵詞:科學(xué)思維

王換榮 陳進(jìn)前

摘要: 工程思維是在“科學(xué)實(shí)踐活動(dòng)中凝練出科學(xué)思維”的基礎(chǔ)上建立的一種可操作性的高階思維。依據(jù)工程活動(dòng)“設(shè)計(jì)與決策、研發(fā)、實(shí)施、實(shí)現(xiàn)”四個(gè)層次,以“利用工業(yè)廢氣中的CO2為碳源催化加氫合成甲醇”為例展開五步教學(xué),基于“科工整合”實(shí)施“速率和平衡”大單元復(fù)習(xí),引導(dǎo)學(xué)生站在“全過程”的視域高度形成“利用化學(xué)反應(yīng)規(guī)律調(diào)控化學(xué)反應(yīng)”的新認(rèn)識(shí),構(gòu)建“設(shè)計(jì)化學(xué)反應(yīng)解決化工問題”的一般思路。

關(guān)鍵詞: 科工整合; CO2催化加氫; 大單元復(fù)習(xí); 科學(xué)思維; 工程思維

文章編號(hào): 10056629(2024)01005207

中圖分類號(hào): G633.8

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: B

實(shí)際生產(chǎn)和生活中,人們需要建立科學(xué)思維來分辨各種事物的相同和相異,辨析復(fù)雜體系中多因素之間的相互關(guān)聯(lián),并能剖析多因素形成的多維立體網(wǎng)絡(luò),最終實(shí)現(xiàn)不斷的創(chuàng)新和創(chuàng)造[1]??茖W(xué)思維重視科學(xué)探究的過程和方法,而工程實(shí)踐過程中往往伴隨著科學(xué)探究過程。

化學(xué)與生產(chǎn)生活緊密相聯(lián),化學(xué)教學(xué)中的科學(xué)思維與工程思維密不可分?!镀胀ǜ咧谢瘜W(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版2020年修訂)》(以下簡(jiǎn)稱“新課標(biāo)”)規(guī)定的五大核心素養(yǎng)中的“變化觀念與平衡思想”和“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”是從學(xué)科思維方式視角對(duì)化學(xué)科學(xué)思維的描述。而工程思維正是以某真實(shí)問題為驅(qū)動(dòng)框架、具體情境為探究載體,讓學(xué)生在任務(wù)的驅(qū)動(dòng)下通過合作、交流等方式解決問題。可見,將化學(xué)學(xué)科知識(shí)運(yùn)用于化工生產(chǎn)需要工程思維,在化學(xué)教學(xué)中有必要貫穿工程思維[2]。

1 思維的概述

1.1 思維及科學(xué)思維的概念界定

思維是在社會(huì)實(shí)踐中產(chǎn)生的人類所特有的思想和精神活動(dòng),具體指在各種現(xiàn)象、各類概念的基礎(chǔ)上進(jìn)行分析和綜合、判斷和推理等認(rèn)識(shí)活動(dòng)的過程[3]。通常,工程思維、科學(xué)思維和藝術(shù)思維是三種不同的思維方式[4]。

科學(xué)思維是指為正確而嚴(yán)謹(jǐn)?shù)卣J(rèn)識(shí)客觀事物,人腦借助信息符號(hào)加工處理感性材料的思辨途徑和認(rèn)識(shí)方法??茖W(xué)思維形成并作用于科學(xué)認(rèn)識(shí)活動(dòng),是連接實(shí)踐與理論的橋梁[5]?!读x務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2022年版)》指出:“化學(xué)科學(xué)思維是從化學(xué)視角對(duì)客觀現(xiàn)象獨(dú)立思考、判斷、質(zhì)疑與批判,并提出創(chuàng)造性見解的能力;研究物質(zhì)及其變化規(guī)律的思路與方法;建立宏觀、微觀、符號(hào)、圖像四重表征的認(rèn)識(shí)方式。[6]”具體的科學(xué)思維方法和化學(xué)科學(xué)思維方法見表1。化學(xué)科學(xué)自身獨(dú)特的思維方法體系,可以破解學(xué)生學(xué)習(xí)過程中“繁、難、亂”等困擾[7]。

1.2 工程思維的內(nèi)涵及特征

工程活動(dòng)是實(shí)踐活動(dòng),工程思維則是實(shí)踐性思維。工程思維的目的是“建造技術(shù)人工物,即創(chuàng)造工程活動(dòng)的產(chǎn)品”,非但包括實(shí)物,還包括各種“信息和服務(wù)產(chǎn)品”。工程思維的過程可看作“設(shè)計(jì)出一個(gè)恰當(dāng)?shù)膶?shí)現(xiàn)工程目標(biāo)的操作路徑的過程”[9]??梢?,工程思維具有邏輯性、靈活性、深刻性等思維的一般特征,也具有創(chuàng)新性、情境性、系統(tǒng)性等顯著特點(diǎn)[10]。換言之,工程思維具備可行性和操作性。

2013年美國(guó)頒布的《新一代科學(xué)教育標(biāo)準(zhǔn)》,首次將科學(xué)與工程實(shí)踐整合進(jìn)了基礎(chǔ)教育階段,著力發(fā)展學(xué)生的創(chuàng)新思維。我國(guó)《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2022年版)》和化學(xué)、生物、技術(shù)等學(xué)科的普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版2020年修訂)

也首次融進(jìn)了工程技術(shù),提出工程技術(shù)的核心是設(shè)計(jì),目的是解決實(shí)際問題和制造產(chǎn)品。工程思維屬于高階思維,對(duì)提升學(xué)生的核心素養(yǎng)意義深遠(yuǎn)[11]。

化學(xué)教學(xué)中的工程思維異于工程領(lǐng)域中的工程思維[12],它是立足于科學(xué)思維的培養(yǎng),將學(xué)習(xí)化學(xué)知識(shí)和技能的過程沉浸于相應(yīng)的工業(yè)情境中,并能解釋、解決真實(shí)境域中的問題[13],并不斷修正學(xué)生運(yùn)用統(tǒng)籌性思維權(quán)衡解決問題的思維方式。

2 主題及教學(xué)目標(biāo)的確立

科學(xué)和工程相互交叉、關(guān)聯(lián)。因此,“科工整合”是化學(xué)教學(xué)中工程思維培養(yǎng)的有效路徑。設(shè)計(jì)一個(gè)化學(xué)反應(yīng)用于實(shí)際化工生產(chǎn)時(shí),必然遇到選擇適宜反應(yīng)條件的問題。新課標(biāo)要

求教學(xué)中要?jiǎng)?chuàng)設(shè)化工生產(chǎn)路線的選擇等真實(shí)情境,組織學(xué)生開展基于能量利用需求、綜合優(yōu)化反應(yīng)條件及能量轉(zhuǎn)化路徑、裝置等活動(dòng),形成合理利用能量的意識(shí)和思路,提升“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)”和“科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任”的核心素養(yǎng)?;谏鲜龇治觯瑢⒀芯恐黝}確定為“基于科工整合的速率和平衡大單元復(fù)習(xí)教學(xué)——以催化加氫讓二氧化碳變廢為寶為例”。

預(yù)設(shè)以下教學(xué)目標(biāo):通過設(shè)計(jì)并選擇“利用工業(yè)廢氣中CO2合成甲醇”的反應(yīng)及對(duì)反應(yīng)條件的綜合優(yōu)化,體會(huì)反應(yīng)的焓變、熵變、速率和平衡相關(guān)知識(shí)的應(yīng)用價(jià)值,形成從物質(zhì)轉(zhuǎn)化及反應(yīng)的方向、快慢、限度等多個(gè)角度綜合分析、解決工業(yè)問題的基本思路;樹立綠色化學(xué)理念,認(rèn)識(shí)到利用化學(xué)反應(yīng)將無用物轉(zhuǎn)化為有用物是解決環(huán)境問題的重要途徑;知道開發(fā)低溫下具有高活性和高選擇性的催化劑對(duì)促進(jìn)化工發(fā)展的重大意義。

3 教學(xué)實(shí)踐過程

3.1 創(chuàng)設(shè)情境,運(yùn)用工程思維確定探究任務(wù)

[教師介紹課題背景]當(dāng)今世界面對(duì)的兩大技術(shù)難題都圍繞“燃料”展開,一是化石燃料趨于耗盡,二是CO2排放量超標(biāo)。

[提出問題]你能以工程師的角色,運(yùn)用化學(xué)反應(yīng)原理,設(shè)法利用CO2來合成新的能源變廢為寶,改變能源結(jié)構(gòu)嗎?觀看“化石能源趨于耗盡”的視頻,進(jìn)行小組討論。

3.2 搭建橋梁,運(yùn)用工程思維分解任務(wù)

把全班同學(xué)分成8個(gè)小組,6人一組。確定從5個(gè)任務(wù)展開探索,師生共同規(guī)劃確定研究方案。

3.2.1 任務(wù)1 設(shè)計(jì)化學(xué)反應(yīng)——以CO2為碳源,選擇氫源來合成甲醇

[信息支持]甲醇易傳輸,可以單獨(dú)或者與汽油混合作為汽車燃料,將成為21世紀(jì)最有競(jìng)爭(zhēng)力的清潔燃料之一。隨著能源日漸減少,人們正在積極尋找新的碳源來合成甲醇。目前,最有希望開展大規(guī)模應(yīng)用的是CO2加氫生成甲醇的反應(yīng)。

[過渡]基于此,確定本節(jié)課的主題是“利用工業(yè)廢氣中的CO2來合成甲醇”。

[問題]你能以CO2為碳源,從化合價(jià)的角度選擇氫源合成甲醇,并寫出方程式嗎?

[學(xué)生]CO2中的碳從+4價(jià)降低到甲醇中的-2價(jià),選擇常用的含氫還原劑H2,方程式是CO2+3H2CH3OH+H2O。

[問題]你能從“原料來源廣泛、廉價(jià)易得”這個(gè)角度來選擇氫源嗎?

[學(xué)生]水!方程式是2CO2+4H2O2CH3OH+3O2。

[總結(jié)]我們可以遵循元素觀、守恒觀和價(jià)態(tài)觀來設(shè)計(jì)化學(xué)反應(yīng)。

3.2.2 任務(wù)2 選擇化學(xué)反應(yīng)——依據(jù)

ΔG=ΔH-TΔS<0,判斷反應(yīng)的自發(fā)性

[過渡]我們?cè)O(shè)計(jì)的這兩個(gè)反應(yīng)不一定可行。

[信息支持]給出298K、 100kPa條件下焓變和熵變的數(shù)據(jù),假設(shè)反應(yīng)ΔH、 ΔS不隨溫度的改變而變化。

Ⅰ:CO2(g)+3H2(g)CH3OH(g)+H2O(g)

ΔH1=-48.97kJ·mol-1

ΔS1=-177.16J·mol-1·K-1

Ⅱ:CO2(g)+2H2O(g)CH3OH(g)+3/2O2(g)

ΔH2=+676.48kJ·mol-1

ΔS2=-43.87J·mol-1·K-1

[問題]如何分析這兩個(gè)反應(yīng)的可行性?

[學(xué)生]根據(jù)吉布斯自由能變?chǔ)=ΔH-TΔS<0,反應(yīng)能自發(fā)。反應(yīng)Ⅰ的ΔH<0, ΔS<0,低溫能自發(fā)。反應(yīng)Ⅱ的ΔH>0, ΔS<0,在任何溫度下均不自發(fā)。

[總結(jié)]ΔG<0只能用于判斷等溫、等壓及只做體積功條件下,反應(yīng)正向自發(fā)進(jìn)行的趨勢(shì),但反應(yīng)能否實(shí)際發(fā)生還涉及速率問題。

3.2.3 任務(wù)3 微觀分析化學(xué)反應(yīng)——結(jié)合能壘圖,解釋反應(yīng)過程

[信息支持]給出恒容密閉容器中,加入CO2、 H2和催化劑PST、 500℃時(shí)反應(yīng)歷程和能壘圖1。TS表示過渡態(tài),*表示吸附在催化劑表面的物種。

[過渡]已知TS為過渡態(tài),圖1中共3個(gè)過渡態(tài),第3個(gè)過渡態(tài)使用了催化劑。

[問題]你能結(jié)合反應(yīng)歷程分析使用催化劑PST時(shí)的兩個(gè)基元反應(yīng)嗎?

[學(xué)生]第1個(gè)是CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g),第2個(gè)是CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)。

[問題]這兩個(gè)基元反應(yīng)中,哪個(gè)是決速步驟?

[學(xué)生]慢反應(yīng)是決速步驟,根據(jù)活化能大的為慢反應(yīng),圖1中顯示第1個(gè)基元反應(yīng)是慢反應(yīng),第2個(gè)則是快反應(yīng)。

[問題]你能畫出反應(yīng)歷程和能量變化圖嗎?

[學(xué)生]第1個(gè)基元反應(yīng)吸熱,第2個(gè)放熱,且第1個(gè)的活化能大于第2個(gè)。

[過渡]投影并指出圖2中的細(xì)節(jié),強(qiáng)調(diào)要標(biāo)出具體的反應(yīng)物和生成物及各物質(zhì)的狀態(tài)和計(jì)量數(shù)。

[問題]結(jié)合反應(yīng)歷程分析,科研人員在調(diào)試反應(yīng)條件的過程中,監(jiān)測(cè)到了除甲醇之外的什么物質(zhì),為什么?

[學(xué)生]CO。說明在發(fā)生主反應(yīng)的過程中存在副反應(yīng):CO2(g)+H2(g)CO(g)+H2O(g)。

[問題]在生產(chǎn)中,要盡可能地促進(jìn)主反應(yīng)而抑制副反應(yīng)的發(fā)生,可以采取什么措施?

[學(xué)生]選擇合適的催化劑,提高主產(chǎn)物甲醇的選擇性。

[問題]你能結(jié)合歷程圖,分析此溫度下催化劑PST如何較好地提高甲醇的選擇性嗎?

[學(xué)生]生成過渡態(tài)1和2的主、副反應(yīng)歷程都相同,不同的是生成過渡態(tài)3的這一步。如果沒有催化劑,CO2和H2就會(huì)發(fā)生副反應(yīng)。催化劑的存在使得活化能降低生成甲醇。

[教師補(bǔ)充]反應(yīng)歷程中,決定催化劑選擇性較高的步驟是生成過渡態(tài)3的這一步。

[問題]你能書寫生成過渡態(tài)3的方程式嗎?

[學(xué)生]CO*(g)+H2O(g)+2H2(g)CO(g)+H2O(g)+2H2(g)或CO*(g)CO(g)。

3.2.4 任務(wù)4 選擇反應(yīng)條件——依據(jù)實(shí)驗(yàn)參數(shù),多角度考慮因素。

[過渡]微觀上副反應(yīng)的發(fā)生導(dǎo)致了甲醇的選擇性較低。工業(yè)中主要依據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),從催化劑的角度來選擇反應(yīng)條件,提高甲醇的選擇性。

[信息支持]給出溫度553K、總壓4MPa下,n(H2)∶n(CO2)=3∶1時(shí),不同催化劑組成對(duì)甲醇產(chǎn)率、選擇性及副產(chǎn)物CO選擇性的影響,見表2。

[問題]你認(rèn)為工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)選擇第幾組催化劑?依據(jù)是什么?

[學(xué)生]若從甲醇純度的角度來看,選擇第3組催化劑。若從甲醇產(chǎn)率的角度來看,選擇第4組催化劑。即3、 4組均可,只是催化劑組分的比例不同。

[過渡]我們還能從濃度的角度來選擇反應(yīng)條件。

[信息支持]給出總壓2MPa、溫度553K下,催化劑為CuOZnOAl2O3時(shí),隨著H2和CO2物質(zhì)的量之比增大,得到CO2的轉(zhuǎn)化率α和甲醇產(chǎn)率的值,見表3。

[問題]總壓恒定,增大H2與CO2的投料比,二者的濃度如何變化?CO2的轉(zhuǎn)化率和CH3OH的產(chǎn)率如何變化?

[學(xué)生]壓強(qiáng)不變,隨著H2比例的增多,H2的濃度增大,CO2的濃度減小,CO2的轉(zhuǎn)化率增大,甲醇的產(chǎn)率也增大。

[問題]H2與CO2選擇怎樣的比例比較好?

[學(xué)生]3∶1。因?yàn)?∶1時(shí)CO2的轉(zhuǎn)化率比較大,甲醇的產(chǎn)率也比較大,且繼續(xù)增大H2的比例,成本增大,但CO2的轉(zhuǎn)化率和甲醇的產(chǎn)率增大幅度均不大。

[過渡]好,選擇3∶1?,F(xiàn)將H2與CO2比例不同對(duì)CO2轉(zhuǎn)化率和甲醇產(chǎn)率的影響轉(zhuǎn)化成折線圖3。

[問題]選擇CuO/ZnO/Al2O3這組催化劑時(shí),不論H2和CO2的比例多大,副產(chǎn)物CO的產(chǎn)率終歸在甲醇之上,為什么?

[學(xué)生]依據(jù)信息支持4中第1組,當(dāng)催化劑是CuO/ZnO/Al2O3時(shí),CH3OH選擇性只有40%,CO選擇性是60%。因此,催化劑的選擇至關(guān)重要。

[過渡]我們還能從溫度的角度來選擇條件。

[信息支持]給出總壓為5MPa, n(H2)∶n(CO2)=3∶1,催化劑為Cu/Zn/Al/Zr納米纖維。在不同溫度下,反應(yīng)相同時(shí)間的甲醇產(chǎn)率,見圖4。

[問題]為什么溫度在480到520K范圍內(nèi)甲醇產(chǎn)率升高?

[學(xué)生]溫度升高,速率加快。且在催化劑的活性溫度范圍內(nèi),溫度越高,催化劑活性越大。

[問題]520K之后產(chǎn)率為什么降低?

[學(xué)生]可能溫度升高,主反應(yīng)逆向移動(dòng)。還有可能溫度高于520K,促進(jìn)了副反應(yīng)的進(jìn)行,或催化劑的活性降低。

[總結(jié)]今后面對(duì)溫度對(duì)主產(chǎn)物產(chǎn)率的影響時(shí),可以從三個(gè)角度來回答。一是主反應(yīng)的速率和平衡移動(dòng)的問題,二是副反應(yīng),三是催化劑活性。

[信息支持]主反應(yīng)在不同溫度下的平衡常數(shù)如表4。

[問題]表格中的平衡常數(shù)均較小,也就是主反應(yīng)難以達(dá)到平衡。因此,在實(shí)際生產(chǎn)中如何提高甲醇產(chǎn)量?

[學(xué)生]提高單位時(shí)間內(nèi)甲醇的產(chǎn)量。也就是說,最高效的提高甲醇產(chǎn)量的方法是選擇高效的催化劑。

[問題]在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中,分析溫度對(duì)主產(chǎn)物產(chǎn)率的影響,哪個(gè)角度最關(guān)鍵?

[學(xué)生]催化劑的活性和選擇性在實(shí)際生產(chǎn)中起到關(guān)鍵性的作用。故溫度的選擇常是根據(jù)催化劑的活性范圍來確定。

[總結(jié)]綜上,我們結(jié)合反應(yīng)機(jī)理和實(shí)驗(yàn)參數(shù),可以綜合優(yōu)化催化劑的選擇條件,選擇第四組催化劑,溫度為520K。開發(fā)在較低溫度下具有優(yōu)良活性和選擇性的催化劑,將會(huì)是未來研究的重點(diǎn)。2021年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)就是有關(guān)“有機(jī)小分子的不對(duì)稱催化”方面的。

3.2.5 任務(wù)5 綜合優(yōu)化條件——結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際,建立思維模型

[問題]以上,我們?cè)趯?shí)現(xiàn)CO2催化加氫合成甲醇的工業(yè)生產(chǎn)中,應(yīng)該從哪些角度來選擇反應(yīng)條件,涉及哪些影響因素呢?

[學(xué)生]從動(dòng)力學(xué)(反應(yīng)速率)和熱力學(xué)(化學(xué)平衡)兩個(gè)角度考慮,速率從溫度、濃度、壓強(qiáng)和催化劑這些影響因素分析,平衡從溫度、濃度和壓強(qiáng)來分析。

[教師補(bǔ)充]當(dāng)然還要結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)中的成本、工藝、安全性、綠色化學(xué)等方面來綜合選擇條件。

[問題]結(jié)合以上影響因素,我們建立選擇反應(yīng)條件的思維模型,你能補(bǔ)充下列思維模型嗎?

[學(xué)生]口述并完成圖5。

[總結(jié)]今后在面對(duì)復(fù)雜的反應(yīng)條件選擇時(shí),可以利用圖5中建立的思維模型。

[過渡]利用模型,我們可以選擇CO2催化加氫合成甲醇的壓強(qiáng)。

[信息支持]給出523K下,n(H2)∶n(CO2)=3∶1,催化劑為Cu/Zn/Al/Zr納米纖維時(shí),不同總壓對(duì)甲醇產(chǎn)率的影響如圖6。

[問題]圖中壓強(qiáng)越大,甲醇產(chǎn)率越高。你準(zhǔn)備選擇多大的壓強(qiáng)?

[學(xué)生]4到5MPa。壓強(qiáng)不宜太大,存在安全隱患。

[問題]壓強(qiáng)增大對(duì)副反應(yīng)的平衡有影響嗎?

[學(xué)生]有影響。盡管副反應(yīng)前后氣體的物質(zhì)的量之和不變。但這是多平衡體系,增大壓強(qiáng),主反應(yīng)平衡正移,CO2和H2的濃度減小,對(duì)副反應(yīng)造成影響。

[過渡]現(xiàn)在,我們已經(jīng)選出CO2催化加氫合成甲醇的條件。在實(shí)際生產(chǎn)中,反應(yīng)生成的水加速了催化劑中Cu活性組分的燒結(jié)團(tuán)聚,使得催化劑活性降低。

[問題]給出恒壓、CO2和H2體積比為1∶3,不同溫度下,有、無分子篩膜時(shí),甲醇的產(chǎn)率如圖7所示。如何將水分離?

[學(xué)生]可用分子篩膜選擇性地分離出水,也可將氣態(tài)水液化而分離。

[教師補(bǔ)充]實(shí)際生產(chǎn)中,除去分離水,還增加了廢氣CO2的富集裝置和副產(chǎn)物CO的回收裝置,并將剩余的CO2與H2重新通入反應(yīng)器,提高CO2與H2的利用率。

3.3 修改完善,運(yùn)用工程思維建立模型

[過渡]你們作為工程師,已經(jīng)完成了主題學(xué)習(xí),大家設(shè)計(jì)的這個(gè)反應(yīng)能投入實(shí)際生產(chǎn)嗎?下面看這則視頻。這是位于河南安陽(yáng),世界上規(guī)模最大的CO2加氫催化合成甲醇的生產(chǎn)工廠。同學(xué)們,變廢為寶實(shí)現(xiàn)了!

[總結(jié)]到此,我們得出圖8中5步設(shè)計(jì)化學(xué)反應(yīng)解決化工問題的一般思路。在實(shí)際生產(chǎn)中,開發(fā)在較低溫度下具有優(yōu)良活性和選擇性的催化劑是首選。

[展望]今后,面對(duì)合成新物質(zhì)時(shí),你準(zhǔn)備采用怎樣的思路分析其可能性并綜合優(yōu)化條件?比如CO2與氫源合成乙烯、乙醇和二甲醚等化工產(chǎn)品。

4 教學(xué)反思

科學(xué)活動(dòng)重在發(fā)現(xiàn)和理解客觀世界,工程活動(dòng)指向改造客觀世界。將科學(xué)思維和工程思維整合,實(shí)質(zhì)是理論性思維和實(shí)踐性思維的融合。以科工整合思維的視野設(shè)置教學(xué)內(nèi)容的豐富性遠(yuǎn)大于單純的化學(xué)課程,目的是培養(yǎng)創(chuàng)新實(shí)踐人才??乒ふ弦獜囊?guī)劃、設(shè)計(jì)、選擇、優(yōu)化、調(diào)整、反饋等全盤考慮,師生通過對(duì)應(yīng)的決策、設(shè)計(jì)、實(shí)踐和評(píng)價(jià)等工程活動(dòng),培養(yǎng)學(xué)生的籌劃思維、系統(tǒng)思維和創(chuàng)新思維等。

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