STEM教育理念在高中化學(xué)教學(xué)中的運(yùn)用

沈素芳

【摘? 要】STEM教育作為一種全新的跨學(xué)科學(xué)習(xí)理念，在我國還處于起步階段，由此高中化學(xué)教師必須立足我國化學(xué)教學(xué)現(xiàn)狀，依據(jù)STEM教育理念構(gòu)建適合我國實(shí)際情況和學(xué)生需求的科學(xué)與工程整合模式，從而讓學(xué)生在系統(tǒng)學(xué)習(xí)相關(guān)化學(xué)知識的基礎(chǔ)上，參與系列化學(xué)活動，通過真實(shí)、親歷的化學(xué)實(shí)驗(yàn)操作，以培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)思維和實(shí)際問題解決能力。

【關(guān)鍵詞】STEM教育理念;化學(xué)教學(xué);高中

中圖分類號：G633.8? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? 文章編號：0493-2099（2021）18-0068-02

【Abstract】As a brand-new interdisciplinary learning concept， STEM education is still in its infancy in my country. Therefore， high school chemistry teachers must base themselves on the status quo of chemistry teaching in my country and build a science and engineering integration model that suits my countrys actual conditions and student needs based on the STEM education concept. This allows students to participate in a series of chemical activities on the basis of systematically learning related chemistry knowledge， through real and personal chemical experiment operations， to cultivate students' chemical thinking and practical problem-solving skills.

【Keywords】STEM education concept; Chemistry teaching; High school

STEM理念是科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)四門學(xué)科的簡稱，其旨在推動交叉融合，將四門學(xué)科形成體系，以促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)更多知識，這無疑為我國高中化學(xué)教育的革新和學(xué)生創(chuàng)新能力、綜合素養(yǎng)的提升打下了基礎(chǔ)。基于此種背景，下文從以下四個(gè)層次淺談STEM教育理念如何與高中化學(xué)進(jìn)行融合。

一、STEM研究實(shí)踐提升學(xué)生交叉互通能力

隨著教育事業(yè)的不斷發(fā)展，具有前瞻意義的STEM教學(xué)能夠?qū)崿F(xiàn)化學(xué)與其他學(xué)科知識的有機(jī)整合，從而使學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中不僅能接觸到化學(xué)知識，還能接觸到科學(xué)、工程、數(shù)學(xué)等其他學(xué)科的知識，這無疑為學(xué)生交叉互通能力的發(fā)展打下了基礎(chǔ)。基于此，高中化學(xué)教師在教學(xué)過程中要根據(jù)教材內(nèi)容解析知識的重難點(diǎn)，并以此為基礎(chǔ)不斷地引入相關(guān)知識，以促進(jìn)各個(gè)知識之間的融合，從而讓學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中不僅能夠獲得新的化學(xué)知識，還能夠了解化學(xué)在我國社會中的作用以及經(jīng)歷化學(xué)知識的發(fā)現(xiàn)過程。

例如，教師在引領(lǐng)學(xué)生學(xué)習(xí)人教版高中化學(xué)“金屬的化學(xué)性質(zhì)”時(shí)，為了推動STEM教學(xué)理念的融合，教師在教學(xué)之前首先要進(jìn)行教材分析和學(xué)情分析，即抓住鈉是堿金屬中的代表，它能夠使初中化學(xué)與高中化學(xué)建立起聯(lián)系，從而減輕學(xué)生學(xué)習(xí)壓力，還能夠幫助學(xué)生鞏固氧化反應(yīng)和離子反應(yīng)等知識。再結(jié)合高一學(xué)生對鈉的其他化合物已經(jīng)接觸過，所以只要教師有效引導(dǎo)，必然能激起學(xué)生的求知欲和興趣，從而使學(xué)生更加輕松地學(xué)習(xí)。如此，教師就可將本次的教學(xué)重難點(diǎn)設(shè)置為：引領(lǐng)學(xué)生了解金屬鈉和過氧化鈉的化學(xué)性質(zhì)，并且引領(lǐng)學(xué)生了解關(guān)于金屬鈉的相關(guān)反應(yīng)。基于以上理論，教師可以有效借助STEM理念下的工程內(nèi)容幫助學(xué)生理解相關(guān)實(shí)驗(yàn)反應(yīng)，教師可以呈現(xiàn)元素的提取過程，從而讓學(xué)生在大規(guī)模的工程引領(lǐng)下產(chǎn)生好奇心，提取如此多的金屬鈉元素有何效用，如此一步步推動學(xué)生去了解鈉的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)，進(jìn)而引領(lǐng)學(xué)生經(jīng)歷鈉受熱熔化，說明鈉的熔點(diǎn)低，鈉在氧氣中燃燒生成淡黃色固體過氧化鈉，以此使學(xué)生獲得相關(guān)知識，并且加深學(xué)生對金屬化學(xué)性質(zhì)和物理性質(zhì)的認(rèn)識。

二、STEM研究實(shí)踐構(gòu)建課堂任務(wù)多元模式

STEM教學(xué)模式，即代表科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)等學(xué)科的交叉互通，但這并不意味著教師在教學(xué)過程中沉醉于將每科知識單獨(dú)地呈現(xiàn)給學(xué)生，讓學(xué)生能夠了解到各科知識，而旨在考驗(yàn)教師的整合能力，以化學(xué)教學(xué)為重點(diǎn)，以解決問題為導(dǎo)向，構(gòu)建學(xué)生相互合作、自主探索的學(xué)習(xí)任務(wù)，以構(gòu)建高中化學(xué)課堂。首先，教師要利用這些知識之間的融合性以及學(xué)生的以往認(rèn)知經(jīng)驗(yàn)，從而呈現(xiàn)出任務(wù)，以提高學(xué)生的思維能力。其次，教師要?jiǎng)?chuàng)設(shè)相關(guān)情境，讓學(xué)生在情境問題的解決過程中完成對知識的深刻理解，以此促進(jìn)學(xué)生自學(xué)能力的提高。最后，教師可以有效借助學(xué)生對任務(wù)的評價(jià)，讓學(xué)生在評價(jià)過程中實(shí)現(xiàn)能力的提升。

例如，教師在引領(lǐng)學(xué)生學(xué)習(xí)人教版高中化學(xué)內(nèi)容“生活中兩種常見的有機(jī)物”時(shí)，本課旨在帶領(lǐng)學(xué)生掌握乙醇的分子結(jié)構(gòu)、物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)，并了解乙醇的相關(guān)用途。首先，教師可以創(chuàng)設(shè)工程活動：“乙醇，俗名酒精，是酒中的主要成分，我國是世界上最早釀酒和發(fā)明蒸餾技術(shù)的國家，我國酒文化也是豐富多彩的，著名詩句‘借問酒家何處有，牧童遙指杏花村早已深入人心，請同學(xué)們扮演調(diào)查者，借助課后收集到的關(guān)于乙醇的信息進(jìn)行課堂交流”，從而讓學(xué)生了解乙醇的基本性質(zhì)和用途。其次，教師可以創(chuàng)設(shè)科學(xué)情境，激勵(lì)學(xué)生推測：“乙醇的性質(zhì)是由什么決定的？”進(jìn)而引領(lǐng)學(xué)生通過查閱資料和動手操作完成乙醇化學(xué)性質(zhì)探索，即完成乙醇與金屬鈉和氧的反應(yīng)。最后，教師可呈現(xiàn)乙醇化學(xué)結(jié)構(gòu)，并在其結(jié)構(gòu)部位標(biāo)上數(shù)字，讓學(xué)生參與數(shù)學(xué)活動，以此探究乙醇發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時(shí)斷鍵部位有何不同，讓學(xué)生接觸乙醇與活潑金屬的反應(yīng)和催化氧化，從而了解乙醇的斷鍵不同，再次升華對乙醇化學(xué)性質(zhì)和結(jié)構(gòu)的認(rèn)知。

三、STEM實(shí)踐研究促進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)拓展深化

在新課改背景下要求高中化學(xué)教師教學(xué)必須推動高中化學(xué)走向?qū)嵺`操作，由此就需要教師重視高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)，并且以新穎的材料推動高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)新穎化、趣味化、拓展化，進(jìn)而為學(xué)生能力提升打下基礎(chǔ)。而STEM教學(xué)實(shí)踐的研究，無疑促進(jìn)了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的拓展化，它能夠促進(jìn)實(shí)踐與實(shí)驗(yàn)的有機(jī)整合，這無疑使傳統(tǒng)枯燥的高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)走向了趣味化，即學(xué)生可以通過經(jīng)歷化學(xué)實(shí)驗(yàn)的操作過程獲得具體感知，教師又可借助新穎的材料推動高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)的拓展化，進(jìn)而讓學(xué)生在完成實(shí)驗(yàn)的過程中實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力的進(jìn)一步提升。

例如，教師在帶領(lǐng)學(xué)生學(xué)習(xí)人教版高中化學(xué)內(nèi)容“硫及其化合物”時(shí)，本文在于引領(lǐng)學(xué)生了解硫及其化合物的主要性質(zhì)，由此教師可以基于STEM教學(xué)理念的引領(lǐng)豐富實(shí)驗(yàn)操作的內(nèi)容和結(jié)論。首先，教師可以借助二氧化硫的實(shí)驗(yàn)操作，讓學(xué)生經(jīng)歷二氧化硫的化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)而使學(xué)生認(rèn)識到二氧化硫的性質(zhì)，并且體驗(yàn)科學(xué)研究的過程，以此引導(dǎo)學(xué)生樹立良好的食品安全意識。由此，教師可以引領(lǐng)學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)活動：讓學(xué)生把一支充滿二氧化硫、塞有橡膠塞的試管倒立在水槽當(dāng)中，立即打開橡膠塞觀察現(xiàn)象并用pH試紙測定溶液pH值，進(jìn)而讓學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)操作完成硫酸型酸雨的形成，并對其提出相應(yīng)的防治措施，以此培養(yǎng)學(xué)生的綠化意識。其次，為了改變傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)當(dāng)中的枯燥性，教師可以創(chuàng)設(shè)創(chuàng)新型的探究活動，引領(lǐng)學(xué)生利用二氧化硫的性質(zhì)設(shè)計(jì)并動手完成家庭常見食品中二氧化硫殘留量的檢測實(shí)驗(yàn)，進(jìn)而讓學(xué)生在檢測的過程中體會到知識的應(yīng)用，并且關(guān)注生活當(dāng)中二氧化硫超量使用會產(chǎn)生何種問題，以此認(rèn)識到化學(xué)物質(zhì)是一把雙刃劍，既可以造福人類，又可以危害人類生命。最后，教師要呈現(xiàn)實(shí)驗(yàn)拓展環(huán)節(jié)，幫助學(xué)生再次對硫元素及其化合物進(jìn)行回顧，以促進(jìn)學(xué)生知識的遷移，讓學(xué)生在實(shí)踐當(dāng)中獲得創(chuàng)新思維，并且提升遷移能力。

四、結(jié)語

簡而言之，新形勢下的STEM教學(xué)模式推動了高中化學(xué)走向趣味化、任務(wù)化、實(shí)踐化、生活化，無疑為學(xué)生知識的理解、知識的應(yīng)用提供了優(yōu)質(zhì)服務(wù)。由此，高中化學(xué)教師必須抓住教學(xué)理念的新模式，切實(shí)地結(jié)合學(xué)生的發(fā)展情況和認(rèn)知規(guī)律，為學(xué)生呈現(xiàn)多元任務(wù)，創(chuàng)設(shè)生活情境，構(gòu)建實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ剑苿訉W(xué)生在各種活動當(dāng)中獲得成長，進(jìn)而使學(xué)生的綜合素質(zhì)真正得到提升。

參考文獻(xiàn)：

[1]甘思華.探討高中化學(xué)教學(xué)中STEM教育理念的滲透[J].中學(xué)教學(xué)參考，2020（17）.

（責(zé)任編輯? 范娛艷）