STEM理念下PBL教學(xué)法在中學(xué)化學(xué)教學(xué)中的實踐

■安徽省亳州市第一中學(xué) 姚 輝

一、概念解釋及其重要性

（一）STEM教育理念

STEM是科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)四個英文單詞的首字母縮寫，也是橫跨這四個學(xué)科的教育模式。STEM教育具有跨學(xué)科、情境性、合作性等特點，能培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)等方面的素養(yǎng)。在教學(xué)過程中，教師以問題和項目驅(qū)動學(xué)生的求知欲和動手能力，讓學(xué)生以合作學(xué)習(xí)小組的形式親自實踐來驗證項目，完成思路的可行性。

（二）PBL教學(xué)模式

PBL（Problem-based learning，常被譯為“問題式教學(xué)”）教學(xué)模式集中體現(xiàn)了構(gòu)建主義思想，教師在尊重學(xué)生意愿的基礎(chǔ)上組建分工合作學(xué)習(xí)小組，設(shè)計出有現(xiàn)實生活意義的問題情境，學(xué)生在合作學(xué)習(xí)小組內(nèi)根據(jù)已有的生活經(jīng)驗和學(xué)科知識，共同討論、共同實踐、共同解決問題。PBL教學(xué)模式提高了學(xué)生知識融入生活的能力，形成了自主學(xué)習(xí)習(xí)慣，培養(yǎng)了合作能力和與人交際能力。

（三）重要性

基于STEM理念下中學(xué)化學(xué)課程PBL教學(xué)把各學(xué)科之間的關(guān)聯(lián)最大化，強調(diào)培養(yǎng)學(xué)生運用多學(xué)科知識解決和分析問題的能力，加深了學(xué)生社會生活與學(xué)校課堂的有效結(jié)合，讓實踐更有意義，更有社會性。另外，該教學(xué)模式下，教師和學(xué)生的地位發(fā)生了改變，學(xué)生成為學(xué)習(xí)主體，他們在教師的引導(dǎo)下積極主動地參與到化學(xué)學(xué)科的學(xué)習(xí)中。

二、STEM理念下PBL教學(xué)法在中學(xué)化學(xué)課程的實踐

（一）創(chuàng)設(shè)情境，確定學(xué)習(xí)主題

STEM理念下PBL教學(xué)模式開展的第一步就是創(chuàng)設(shè)情境，確定項目主題。教師要綜合考量教學(xué)目標(biāo)、教材內(nèi)容、學(xué)生已有知識水平，確定在項目中要完善學(xué)生的哪些知識結(jié)構(gòu)，達(dá)成怎樣的社會認(rèn)知，以此來選定項目主題并確定核心任務(wù)。例如，在“富集在海水的元素——氯”教學(xué)時，教師可以以《禁止化學(xué)武器公約》為引，設(shè)置情境：1997年《禁止化學(xué)武器公約》簽字生效，中國作為原始締約國，近年來一直在努力推進實現(xiàn)“無化武世界”的目標(biāo)。氯氣是首個被人類用作武器的化學(xué)品，在一戰(zhàn)比利時戰(zhàn)場上，德軍陣地上飄來的黃綠色氣體給英法聯(lián)軍駐守陣地的士兵帶來了大量傷亡。這種黃綠色的氣體是我們接下來要重點探究的化學(xué)知識——氯氣。請大家查找資料，找到更多和氯氣相關(guān)的知識。教學(xué)情境的設(shè)立，把社會熱點問題、戰(zhàn)爭影視片中的毒氣戰(zhàn)結(jié)合到一起，學(xué)生對氯氣的好奇心被完全激發(fā)，開始投入飽滿的熱情查找資料。

（二）發(fā)現(xiàn)問題，規(guī)劃問題解決方案

在教學(xué)情境設(shè)置以后，學(xué)生就要在小組范圍內(nèi)討論情境模式中出現(xiàn)的問題、學(xué)生要解決的問題以及解決這些問題的安排。例如，“富集在海水的元素——氯”的教學(xué)，教師設(shè)置情境后，讓學(xué)生找到更多和氯氣相關(guān)的知識。學(xué)生就要在小組內(nèi)進行討論，確定需要解決的問題。經(jīng)過討論和教師的提示，學(xué)生逐漸達(dá)成一致：結(jié)合前面對金屬及其化合物的學(xué)習(xí)經(jīng)驗，和氯氣相關(guān)的知識包含了氯氣的物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)、制備方法、用途四個方面。問題的發(fā)現(xiàn)和解決完成了，教師和學(xué)生就要共同商定課時安排，確定每個課時具體解決的問題和活動，優(yōu)化課堂教學(xué)內(nèi)容，做到合理的教學(xué)安排。

（三）學(xué)生展示交流，教師進一步進行引導(dǎo)

明確了情境模式中問題及解決方法后，學(xué)生就要按照合作學(xué)習(xí)小組內(nèi)部分工進行資料查找，教師可以引導(dǎo)學(xué)生以教材為基礎(chǔ)，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)搜索技術(shù)找到問題的答案，并在課上進行展示交流。學(xué)生展示交流完成后，教師就要進行補充，確定哪些內(nèi)容是學(xué)習(xí)重點，是學(xué)生必須掌握的基礎(chǔ)知識。課堂導(dǎo)入情境中的問題被解開了，教師要在接下來的教學(xué)活動中創(chuàng)設(shè)新的問題情境，進一步引導(dǎo)學(xué)生進行思考，鞏固新學(xué)知識內(nèi)容。例如，在教學(xué)“富集在海水的元素——氯”時，教師可以利用多媒體展示氯原子的構(gòu)成圖，并提問氯在化學(xué)反應(yīng)中的表現(xiàn)是氧化還是還原？如果你是一名軍人，正在戰(zhàn)場執(zhí)行任務(wù)，如何避免或者減小對方氯氣攻擊的傷害？日常生活中飲用水的消毒通常會用到氯，那么到底是氯氣還是含氯化合物？學(xué)生根據(jù)這些問題進一步收集資料和討論，形成解決方案，并以小組形式匯報答案，不僅進一步加深了學(xué)生對氯的認(rèn)識和理解，還在無形中培養(yǎng)了學(xué)生表達(dá)自己的能力。

（四）結(jié)合生活實際，確立學(xué)生實踐項目

基于STEM理念下中學(xué)化學(xué)PBL教學(xué)，問題的設(shè)置是逐級遞增的，在不同問題的銜接上要有科學(xué)性和邏輯性，有助于學(xué)生利用所學(xué)化學(xué)知識解決生活中的實際問題。為達(dá)到這一目的，教師就要設(shè)置一定的項目，利用現(xiàn)有的、生活中常見的素材，通過學(xué)生的簡單操作就可以重現(xiàn)某些具體應(yīng)用場景。例如，“富集在海水的元素——氯”的教學(xué)，教師可以設(shè)立“節(jié)約水資源就是給城市做貢獻”的項目。教師引導(dǎo)學(xué)生查閱資料總結(jié)水資源的知識，利用活動探究形式探究生活中飲用水的質(zhì)量，評估學(xué)生所在校區(qū)水質(zhì)的好壞，結(jié)合剛剛學(xué)到的氯知識和身邊的材料制作簡易的凈水器，并檢測凈水效果，最后在城市飲用水來源背景下設(shè)計一個迷你的自來水處理廠，優(yōu)化簡易凈水器使之成為自來水處理廠可用的凈水工藝。這個項目的確立，讓學(xué)生對全球水資源有了一個更加直觀的了解，激發(fā)學(xué)生水資源短缺的認(rèn)知，同時把物理、化學(xué)兩個學(xué)科綜合起來考慮問題解決方案，尤其是在最后的自來水處理廠設(shè)計中，又加入了工程領(lǐng)域的知識，可以說讓學(xué)生通過一次項目實踐達(dá)到了融合學(xué)科、融合生活的目的。

（五）教學(xué)評價

基于STEM理念下中學(xué)化學(xué)PBL教學(xué)既要有教師的評價，又要有學(xué)生的評價。教師的評價是對學(xué)生學(xué)習(xí)過程、活動過程、項目實踐過程的肯定，有需要教師指出過程中出現(xiàn)的小瑕疵，并以此確定每個合作學(xué)習(xí)小組和每個學(xué)生的最終表現(xiàn)成績。學(xué)生互評主要針對小組內(nèi)部成員之間，衡量每個同學(xué)的課堂表現(xiàn)，是否真正做到貢獻、合作。教師根據(jù)兩個評價就可以很清晰地看到學(xué)生在學(xué)習(xí)中的參與程度，可以有針對性地進行后續(xù)教育。

三、結(jié)語

基于STEM理念下中學(xué)化學(xué)PBL教學(xué)能讓學(xué)生切實感受到學(xué)習(xí)、思考、實踐的樂趣，把在課堂被動接受化學(xué)知識為主動探究構(gòu)建化學(xué)知識體系，培養(yǎng)了學(xué)生的主動學(xué)習(xí)的習(xí)慣和獨立思考的能力。中學(xué)化學(xué)教師要積極開發(fā)STEM理念下PBL教學(xué)新方案，努力提升學(xué)生的綜合素養(yǎng)。