基于核心素養(yǎng)的初中化學(xué)STEM深度學(xué)習(xí)研究

楊軍

摘要：在我國(guó)教育新課程改革的背景下，從知識(shí)和技能培養(yǎng)方向轉(zhuǎn)為對(duì)學(xué)生核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，在初中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)中也要求注重培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。近年來(lái)，STEM教育理念的提出為教育工作者深入研究學(xué)科深度學(xué)習(xí)的提供了新的突破點(diǎn)，將STEM教育融入初中化學(xué)課程的教學(xué)方法符合當(dāng)下的社會(huì)教育理念。本文通過(guò)化學(xué)實(shí)踐教學(xué)案例分析，發(fā)揮基于STEM的教學(xué)設(shè)計(jì)所能達(dá)到的培養(yǎng)目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：STEM教育理念;初中化學(xué);深度學(xué)習(xí)

中圖分類(lèi)號(hào)：A 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：（2021）-30-164

化學(xué)學(xué)科的教學(xué)在傳統(tǒng)教育理念中一直是注重理論知識(shí)的教學(xué)和對(duì)物質(zhì)的知識(shí)傳授，實(shí)際的操作和邏輯思維方面的鍛煉機(jī)會(huì)較少，這也就導(dǎo)致學(xué)生僅僅是從書(shū)本上認(rèn)識(shí)到物質(zhì)和物質(zhì)之間的轉(zhuǎn)換以及變化，并沒(méi)有通過(guò)實(shí)際的驗(yàn)證，學(xué)生也缺少了對(duì)物質(zhì)變化過(guò)程的觀察和實(shí)際應(yīng)用性質(zhì)的演變了解。按照STEM教育理念的倡導(dǎo)，其是通過(guò)以STEM教育為基礎(chǔ)對(duì)化學(xué)教學(xué)進(jìn)行概念和內(nèi)涵的界定，并結(jié)合初中化學(xué)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行特點(diǎn)上的分析，并以此為基礎(chǔ)進(jìn)行初中化學(xué)教學(xué)模式的構(gòu)建和教學(xué)課程的設(shè)計(jì)，極大地完善了學(xué)生邏輯思維能力、表達(dá)能力、團(tuán)隊(duì)合作能力以及項(xiàng)目操作能力。

一、 對(duì)于STEM教育和深度學(xué)習(xí)的基本認(rèn)識(shí)與理解

STEM即科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineering）、數(shù)學(xué)（Mathematics）等單詞的首字母縮寫(xiě)組合。STEM教育即一種通過(guò)整合科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)等領(lǐng)域的內(nèi)容來(lái)指引和引導(dǎo)教學(xué)與學(xué)習(xí)的方法和途徑，它打破了學(xué)科學(xué)習(xí)的領(lǐng)域界限，有效培養(yǎng)學(xué)生跨學(xué)科的多元思維能力及科學(xué)素養(yǎng)，能夠促使學(xué)生積極地去應(yīng)對(duì)在實(shí)際社會(huì)生活中迎來(lái)的挑戰(zhàn)。STEM教育是由本科教育逐漸向基礎(chǔ)教育推進(jìn)的，近年來(lái)，在中學(xué)教學(xué)設(shè)計(jì)中開(kāi)始出現(xiàn)，主要是應(yīng)用于科學(xué)學(xué)科。

基于STEM的化學(xué)深度學(xué)習(xí)研究，注重化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)和實(shí)踐的充分結(jié)合，強(qiáng)化多學(xué)科知識(shí)內(nèi)容的整合，提升學(xué)生的綜合性素養(yǎng)，從而促進(jìn)學(xué)生對(duì)學(xué)科的深度學(xué)習(xí)。

二、 探究STEM與初中化學(xué)相融合的教學(xué)模式

以STEM教育理念為基礎(chǔ)的初中化學(xué)教學(xué)模式是以學(xué)生為中心，教師起到輔助和組織的作用，將整體教學(xué)流程分為四個(gè)環(huán)節(jié)：情境創(chuàng)設(shè)與引入、知識(shí)理解與探究、工程設(shè)計(jì)與制作、課堂評(píng)價(jià)與總結(jié)。教師在教學(xué)流程的不同環(huán)節(jié)要采取不同的教學(xué)方式，例如在知識(shí)理解與探究環(huán)節(jié)，在學(xué)生根據(jù)所學(xué)知識(shí)或是查閱相關(guān)資料來(lái)解決、探究問(wèn)題時(shí)，教師可以向?qū)W生提供一定的知識(shí)補(bǔ)充和構(gòu)建，為下一步的工程設(shè)計(jì)與制作做好基礎(chǔ)工作;又如在工程設(shè)計(jì)與制作環(huán)節(jié)，學(xué)生在方案構(gòu)想和實(shí)踐制作時(shí)遇到難以解決的問(wèn)題，并且采用的輔助工具有危險(xiǎn)因素，教師則需要指導(dǎo)學(xué)生注意儀器使用和操作過(guò)程的規(guī)范;而在課堂評(píng)價(jià)與總結(jié)環(huán)節(jié)，教師需要觀察并找出學(xué)生在實(shí)踐過(guò)程中存在的問(wèn)題，給予回答和解釋，適當(dāng)評(píng)價(jià)學(xué)生的表現(xiàn)，鼓勵(lì)學(xué)生，最后對(duì)該課時(shí)作總結(jié)。

（一） 情境創(chuàng)設(shè)與引入

新課標(biāo)改革中課堂情境出現(xiàn)的頻率較高，占有重要的地位和作用，創(chuàng)設(shè)一定的課堂情境能夠激發(fā)學(xué)生的主觀能動(dòng)性，提高對(duì)化學(xué)學(xué)科的學(xué)習(xí)興趣，積極參與到課堂教學(xué)中來(lái)，教師需要將課堂與外界環(huán)境結(jié)合起來(lái)，進(jìn)行有意義的建構(gòu)，在模擬真實(shí)的教學(xué)情境中開(kāi)展教學(xué)活動(dòng)。同時(shí)，情境的創(chuàng)設(shè)還要巧妙融合STEM教學(xué)理念，以開(kāi)辟培養(yǎng)學(xué)生綜合素養(yǎng)的新途徑。

（二） 知識(shí)理解與探究

以問(wèn)題為導(dǎo)向，促使學(xué)生產(chǎn)生探究意識(shí)，明確探究方向，以小組的形式展開(kāi)分析和討論，教師引導(dǎo)學(xué)生自主查詢相關(guān)材料，并將自身所掌握的化學(xué)知識(shí)和生活常識(shí)聯(lián)系起來(lái)，思考解決問(wèn)題的辦法。STEM教育中含有問(wèn)題驅(qū)動(dòng)的教學(xué)理念，在此過(guò)程中，學(xué)生的團(tuán)結(jié)協(xié)作意識(shí)和能力得到提升，同時(shí)也訓(xùn)練了學(xué)生的思辨能力。教師則要激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力，鼓勵(lì)學(xué)生自主思考探究，嘗試表達(dá)觀點(diǎn)，回答問(wèn)題。另外學(xué)生參考的資料并不局限于化學(xué)這一學(xué)科，可以運(yùn)用多種學(xué)科知識(shí)來(lái)深入分析，這將極大地提升學(xué)生的跨學(xué)科思維能力。

（三） 工程設(shè)計(jì)與制作

完成理解與探究后，則開(kāi)始進(jìn)行工程設(shè)計(jì)與制作環(huán)節(jié)，在制作前需要確定實(shí)踐方案，有步驟有順序地展開(kāi)，保證方案的實(shí)際性、創(chuàng)造性，體現(xiàn)個(gè)體或社會(huì)的各種需求，符合工程設(shè)計(jì)要求，從而鍛煉學(xué)生的工程思維和動(dòng)手能力。制作過(guò)程即猜想與方案的檢驗(yàn)過(guò)程，調(diào)動(dòng)學(xué)生的手腦協(xié)調(diào)能力。這一環(huán)節(jié)符合STEM教育要求培養(yǎng)學(xué)生協(xié)作能力、跨學(xué)科思考與實(shí)踐的理念。

三、 基于STEM的初中化學(xué)深度學(xué)習(xí)的教學(xué)實(shí)踐

（一） 實(shí)踐教學(xué)案例一——空氣的組成

本節(jié)課選自滬教版《化學(xué)》教材九年級(jí)上冊(cè)第二章課題1《由多種物質(zhì)組成的空氣》，主要是介紹空氣的組成，區(qū)分純凈物與混合物的概念，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到空氣污染的危害，了解預(yù)防治理的措施，從而樹(shù)立學(xué)生保護(hù)大氣環(huán)境的意識(shí)。

1. 情境的創(chuàng)設(shè)和引入

教師借助多媒體技術(shù)來(lái)向?qū)W生展示空氣凈化器，并收集反應(yīng)空氣質(zhì)量指數(shù)的信息資料做成圖表，以及一些空氣污染的視頻，學(xué)生從空氣凈化器的介紹中初步認(rèn)識(shí)了空氣的成分，圖表和視頻讓學(xué)生直觀地感受到空氣污染對(duì)人類(lèi)健康帶來(lái)的種種危害。這是通過(guò)多媒體來(lái)展示STEM教育的情境性。

2. 知識(shí)理解與探究

教師首先向?qū)W生提出問(wèn)題：“空氣污染是由于什么物質(zhì)造成的？那么我們要如何凈化空氣？”學(xué)生聯(lián)系所學(xué)的化學(xué)知識(shí)和日常生活經(jīng)驗(yàn)，來(lái)分析、討論、思考這個(gè)問(wèn)題，有的學(xué)生認(rèn)識(shí)空氣凈化器就足以凈化空氣了，但有的學(xué)生持反對(duì)意見(jiàn)，認(rèn)為空氣凈化器的裝置過(guò)于簡(jiǎn)易達(dá)不到較好的凈化效果，隨后教師引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行分組探究活動(dòng)，在充分認(rèn)識(shí)空氣凈化器工作原理的基礎(chǔ)上，理解各種材料對(duì)于相應(yīng)的污染物所發(fā)揮的作用，提出凈化空氣的措施，教師則需要適當(dāng)?shù)匮a(bǔ)充知識(shí)。

3. 工程設(shè)計(jì)與制作

學(xué)生根據(jù)討論結(jié)果來(lái)設(shè)計(jì)方案，可以畫(huà)出示意草圖作準(zhǔn)備，模擬一個(gè)簡(jiǎn)易的空氣凈化器，學(xué)生認(rèn)為操作所需的器材有：風(fēng)筒、風(fēng)扇、電池、電池盒、馬達(dá)、導(dǎo)線、火柴、泡沫膠、塑料瓶、濾布、膠帶等等，教師為學(xué)生提供這些器材，學(xué)生以小組為單位分工制作和實(shí)驗(yàn)。

綜上所述，對(duì)于STEM融于初中化學(xué)深度學(xué)習(xí)的研究，能夠有效提高學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)和能力，增強(qiáng)語(yǔ)言表達(dá)能力以及自主思考的能力。由于教學(xué)時(shí)間和條件的有限，本研究尚有不足之處，期望在將來(lái)通過(guò)更多的實(shí)踐來(lái)促進(jìn)STEM教學(xué)理念在初中化學(xué)學(xué)科的應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1]陳濟(jì)平.在初中化學(xué)教學(xué)中實(shí)施STEM教育的研究[D].呼和浩特：內(nèi)蒙古師范大學(xué)，2018.

[2]崔莉莎.基于STEM教育的初中化學(xué)教學(xué)實(shí)踐研究[D].內(nèi)蒙古師范大學(xué)，2018.

[3]李揚(yáng).STEM教育視野下的科學(xué)課程構(gòu)建[D].金華：浙江師范大學(xué)，2014.