STEM教育理念在高中化學教學中的運用

■江蘇省宜興市官林中學 沈素芳

STEM理念是科學、技術、工程、數學四門學科的簡稱，其旨在推動交叉融合，將四門學科形成體系，以促進學生學習更多知識，這無疑為我國高中化學教育的革新和學生創新能力、綜合素養的提升打下了基礎?；诖朔N背景，下文從以下四個層次淺談STEM教育理念如何與高中化學進行融合。

一、STEM研究實踐提升學生交叉互通能力

隨著教育事業的不斷發展，具有前瞻意義的STEM教學能夠實現化學與其他學科知識的有機整合，從而使學生在學習過程中不僅能接觸到化學知識，還能接觸到科學、工程、數學等其他學科的知識，這無疑為學生交叉互通能力的發展打下了基礎?；诖?，高中化學教師在教學過程中要根據教材內容解析知識的重難點，并以此為基礎不斷地引入相關知識，以促進各個知識之間的融合，從而讓學生在學習過程中不僅能夠獲得新的化學知識，還能夠了解化學在我國社會中的作用以及經歷化學知識的發現過程。

例如，教師在引領學生學習人教版高中化學“金屬的化學性質”時，為了推動STEM教學理念的融合，教師在教學之前首先要進行教材分析和學情分析，即抓住鈉是堿金屬中的代表，它能夠使初中化學與高中化學建立起聯系，從而減輕學生學習壓力，還能夠幫助學生鞏固氧化反應和離子反應等知識。再結合高一學生對鈉的其他化合物已經接觸過，所以只要教師有效引導，必然能激起學生的求知欲和興趣，從而使學生更加輕松地學習。如此，教師就可將本次的教學重難點設置為：引領學生了解金屬鈉和過氧化鈉的化學性質，并且引領學生了解關于金屬鈉的相關反應。基于以上理論，教師可以有效借助STEM理念下的工程內容幫助學生理解相關實驗反應，教師可以呈現元素的提取過程，從而讓學生在大規模的工程引領下產生好奇心，提取如此多的金屬鈉元素有何效用，如此一步步推動學生去了解鈉的物理性質和化學性質，進而引領學生經歷鈉受熱熔化，說明鈉的熔點低，鈉在氧氣中燃燒生成淡黃色固體過氧化鈉，以此使學生獲得相關知識，并且加深學生對金屬化學性質和物理性質的認識。

二、STEM研究實踐構建課堂任務多元模式

STEM教學模式，即代表科學、技術、工程、數學等學科的交叉互通，但這并不意味著教師在教學過程中沉醉于將每科知識單獨地呈現給學生，讓學生能夠了解到各科知識，而旨在考驗教師的整合能力，以化學教學為重點，以解決問題為導向，構建學生相互合作、自主探索的學習任務，以構建高中化學課堂。首先，教師要利用這些知識之間的融合性以及學生的以往認知經驗，從而呈現出任務，以提高學生的思維能力。其次，教師要創設相關情境，讓學生在情境問題的解決過程中完成對知識的深刻理解，以此促進學生自學能力的提高。最后，教師可以有效借助學生對任務的評價，讓學生在評價過程中實現能力的提升。

例如，教師在引領學生學習人教版高中化學內容“生活中兩種常見的有機物”時，本課旨在帶領學生掌握乙醇的分子結構、物理性質、化學性質，并了解乙醇的相關用途。首先，教師可以創設工程活動：“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明蒸餾技術的國家，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，請同學們扮演調查者，借助課后收集到的關于乙醇的信息進行課堂交流”，從而讓學生了解乙醇的基本性質和用途。其次，教師可以創設科學情境，激勵學生推測：“乙醇的性質是由什么決定的？”進而引領學生通過查閱資料和動手操作完成乙醇化學性質探索，即完成乙醇與金屬鈉和氧的反應。最后，教師可呈現乙醇化學結構，并在其結構部位標上數字，讓學生參與數學活動，以此探究乙醇發生化學反應時斷鍵部位有何不同，讓學生接觸乙醇與活潑金屬的反應和催化氧化，從而了解乙醇的斷鍵不同，再次升華對乙醇化學性質和結構的認知。

三、STEM實踐研究促進實驗教學拓展深化

在新課改背景下要求高中化學教師教學必須推動高中化學走向實踐操作，由此就需要教師重視高中化學實驗，并且以新穎的材料推動高中化學實驗新穎化、趣味化、拓展化，進而為學生能力提升打下基礎。而STEM教學實踐的研究，無疑促進了實驗教學的拓展化，它能夠促進實踐與實驗的有機整合，這無疑使傳統枯燥的高中化學實驗走向了趣味化，即學生可以通過經歷化學實驗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實驗的拓展化，進而讓學生在完成實驗的過程中實現創新設計能力的進一步提升。

例如，教師在帶領學生學習人教版高中化學內容“硫及其化合物”時，本文在于引領學生了解硫及其化合物的主要性質，由此教師可以基于STEM教學理念的引領豐富實驗操作的內容和結論。首先，教師可以借助二氧化硫的實驗操作，讓學生經歷二氧化硫的化學反應，進而使學生認識到二氧化硫的性質，并且體驗科學研究的過程，以此引導學生樹立良好的食品安全意識。由此，教師可以引領學生完成實驗活動：讓學生把一支充滿二氧化硫、塞有橡膠塞的試管倒立在水槽當中，立即打開橡膠塞觀察現象并用pH試紙測定溶液pH值，進而讓學生通過實驗操作完成硫酸型酸雨的形成，并對其提出相應的防治措施，以此培養學生的綠化意識。其次，為了改變傳統實驗當中的枯燥性，教師可以創設創新型的探究活動，引領學生利用二氧化硫的性質設計并動手完成家庭常見食品中二氧化硫殘留量的檢測實驗，進而讓學生在檢測的過程中體會到知識的應用，并且關注生活當中二氧化硫超量使用會產生何種問題，以此認識到化學物質是一把雙刃劍，既可以造福人類，又可以危害人類生命。最后，教師要呈現實驗拓展環節，幫助學生再次對硫元素及其化合物進行回顧，以促進學生知識的遷移，讓學生在實踐當中獲得創新思維，并且提升遷移能力。

四、結語

簡而言之，新形勢下的STEM教學模式推動了高中化學走向趣味化、任務化、實踐化、生活化，無疑為學生知識的理解、知識的應用提供了優質服務。由此，高中化學教師必須抓住教學理念的新模式，切實地結合學生的發展情況和認知規律，為學生呈現多元任務，創設生活情境，構建實驗模式，推動學生在各種活動當中獲得成長，進而使學生的綜合素質真正得到提升。