STEM教育理念在高中化學(xué)教學(xué)中的運(yùn)用

■江蘇省宜興市官林中學(xué) 沈素芳

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(dòng)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)?；诖朔N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(dòng)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)?；谝陨侠碚摚處熆梢杂行Ы柚鶶TEM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(dòng)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(dòng)：“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(dòng)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(dòng)，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(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)：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(dòng)，引領(lǐng)學(xué)生利用二氧化硫的性質(zhì)設(shè)計(jì)并動(dòng)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(dòng)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?dòng)學(xué)生在各種活動(dòng)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。