STEM教學視野下化學深度學習設計研究—以粗鹽提純為例

陳 軍

（江蘇省靖江市濱江學校，江蘇靖江 214500）

引 言

STEM教育理念打破學科與學科之間的界限，讓多個學科進行融合，在無形中提升學生對知識的運用能力，使學生運用多門學科的知識進行學習，提高自身的科學素養[1]。化學是一門較為枯燥的學科，蘊含的知識晦澀難懂，學生在學習時經常會遇到困難。STEM教學視野下的化學教學能夠將實際生活與學生的學習聯系到一起，充分調動學生的學習積極性，加深學生對化學知識的理解，明確科學、技術、工程、數學這四者之間的密切聯系，促進學生綜合素質的發展。

一、STEM教育在化學教學中的作用

粗鹽提純的實驗目的是讓學生通過實驗學會如何除去粗鹽中的難溶性物質，要求學生熟練掌握溶解、過濾、蒸發等實驗步驟，實驗過程中有許多值得探究的地方，如為何實驗過程需要多次用到玻璃棒等，運用STEM教育開展這次教學，能夠引導學生結合已經學過的知識來學習粗鹽的提純實驗，加深學生對知識的理解，使得學生能夠將所學知識運用到實際生活之中，激發學生的探究意識，讓學生從STEM的角度主動探索粗鹽提純背后的原理，引導學生討論粗鹽提純的不足之處與改進方法，培養學生的科研精神，提高學生的綜合素質和學習質量，激發學生對化學的學習興趣，帶著興趣去研究化學。

二、STEM教學視野下化學深度學習策略

（一）高瞻遠矚——科學了解粗鹽提純原理

STEM中的“S”指的是科學，是指讓學生運用科學知識來理解自然界中的種種現象，培養學生的科學素養。這種理念運用到粗鹽提純的教學中，就是引導學生對粗鹽提純的原理進行研究，結合所學知識探索粗鹽提純實驗，從粗鹽提純的現象研究其原理。在化學教學中，理解實驗的原理對于學生來說意義重大，能夠促進學生學習質量的提升。若是教師在教學中沒有引導學生探索化學實驗中的原理，也沒有向學生講解實驗的原理，學生就只會照本宣科地記憶這些實驗步驟與過程，在學習時毫無樂趣可言，并且難以靈活地運用所學知識解決實際生活中的問題，影響學生的學習質量。因此，在進行粗鹽提純的教學時，教師要注意讓學生科學地了解粗鹽提純的原理，促進學生的學習。例如，在課堂上，教師可以先創設教學情境。這樣設計開場白：“我們每個人在生活中都離不開鹽，有的人在吃飯時需要的鹽多，有的人需要的鹽少，但是沒有完全不放鹽的，那么鹽是怎么得來的呢？今天，我們就要學習鹽的一種提純方法——粗鹽提純。”用教學情境完成課堂導入，吸引學生的注意力，調動學生的學習積極性，隨后用多媒體為學生展示粗鹽提純的原理，即粗鹽中具有許多泥沙等難溶性雜質，用過濾的方法可以將這些難溶性雜質去除，對粗鹽進行初步提純，得到較為精純的鹽。用直觀的教學方法吸引學生的注意，讓學生更加科學地了解粗鹽提純的原理，明確其中的化學反應式BaCl2+Na2SO4=BaSO4↓+2NaCl,MgCl2+2NaOH=Mg(OH)2↓+2NaCl，Na2CO3+CaCl2=CaCO3↓+2NaCl以及Na2CO3+BaCl2=BaCO3↓+2NaCl，為學生的下一步學習打下良好基礎，促進學生學習質量的提升。

（二）細致入微——正確認知提純技術要素

STEM中的“T”指的是技術，是指讓學生明確理解所要進行的操作步驟的意義，并能夠準確地完成操作，促進學生實驗素養的提升。這種理念運用到粗鹽提純的教學中，就是引導學生認真分析實驗中的每一個步驟，明確提純實驗的每一步所代表的含義，在進行實驗時準確地按照實驗步驟完成實驗。在化學實驗教學中，學生對操作步驟的理解能夠在一定程度上影響學生的學習質量，若是學生在進行實驗時只知道實驗的每一個步驟，卻不明白這些操作的意義，那么就難以從實驗中學到知識，影響學生的學習質量。例如，教師可以在課前將粗鹽提純實驗的步驟制作成課件，在課堂上用多媒體為學生播放，加深學生對實驗步驟的記憶，確保學生不會在實驗中出錯，隨后引導學生逐步分析實驗步驟所蘊含的知識，討論每一個步驟的意義，讓學生認識到取鹽的數量要精確到0.1克的意義，知道為何在實驗中要多次用到玻璃棒，每一次用到玻璃棒的作用又是什么，在取得與預期結果不符的實驗現象后應該怎么做等。隨后教師可以對學生進行提問：為什么在實驗中需要加入固定量的水？加入的水過多或過少會對實驗結果造成怎樣的影響？以此加深學生對知識的理解，從而提高學生的學習質量。

（三）權衡利弊——耗能成本多維選擇方案

STEM中的“E”指的是工程，是指讓學生在充分了解實驗過程的基礎上進行知識的延伸，深入理解實驗設計，這樣能夠促進學生創新思維的發展，提高學生的實踐能力。將這種理念運用到粗鹽提純教學中，就是讓學生從消耗、成本、實驗結果等各個方面進行斟酌，選擇出粗鹽提純的最佳方案。在化學實驗教學中，探索最合適的方案能夠提高學生對粗鹽提純相關知識的運用能力，使得學生能夠靈活地運用相關知識解決實際生活中的問題。因此，教師在進行教學時要注意引導學生從資源耗費、提純度、環境影響等多方面進行考慮，選擇出合適的提純方案。

（四）融會貫通——運用數學計算解釋分析

STEM中的“M”指的是數學，是指讓學生運用數學來解釋不同情境下的問題，能夠培養學生運用知識的能力，促進學生數學素養的發展。運用到粗鹽提純教學中，就是讓學生運用數學知識與化學知識來計算一些提純中的問題，順利地按照要求完成實驗。在化學教學中，有許多地方需要用到數學計算，如鹽的提純率、制作的化學制品的純度以及制作固定純度的化學制品所需要的材料的量等，將數學計算與化學知識結合起來，能夠在發展學生數學素養的同時，促進學生學習質量的提高。因此，教師在進行教學時要注意引導學生運用數學計算分析。例如，教師可以向學生提出一個問題，若現在要將粗鹽提純，并將提純的精鹽配置50g質量分數為8%的氯化鈉溶液，那么需要多少氯化鈉與水？學生展開運算后，得出需要氯化鈉的質量是50g×8%=4g，需要的水是50g-4g=46g。也可以在實驗結束后讓學生計算提純后的精鹽的質量，運用公式p=m/M×100%計算粗鹽提純的產率，分析此次實驗是否存在誤差以及存在誤差的原因，進行實驗的總結，從而提高學生的學習質量。

結 語

STEM教育將粗鹽提純劃分成科學、技術、工程、數學四個部分開展教學，分別鍛煉學生的不同素質。教學中各部分緊密相連，相互支撐，促進學生綜合素質的發展，對化學教學有著積極的影響。因此，在化學教學中，教師要積極研究STEM教學視野下的化學教學，激發學生的學習興趣，調動學生的學習積極性，逐步引導學生進行自主學習，發揮學生的主觀能動性，促進學生綜合素質的發展。