基于核心素養的初中化學STEM深度學習研究

楊軍

摘要：在我國教育新課程改革的背景下，從知識和技能培養方向轉為對學生核心素養的培養，在初中化學課程標準中也要求注重培養學生的科學素養。近年來，STEM教育理念的提出為教育工作者深入研究學科深度學習的提供了新的突破點，將STEM教育融入初中化學課程的教學方法符合當下的社會教育理念。本文通過化學實踐教學案例分析，發揮基于STEM的教學設計所能達到的培養目標。

關鍵詞：STEM教育理念;初中化學;深度學習

中圖分類號：A 文獻標識碼：A 文章編號：（2021）-30-164

化學學科的教學在傳統教育理念中一直是注重理論知識的教學和對物質的知識傳授，實際的操作和邏輯思維方面的鍛煉機會較少，這也就導致學生僅僅是從書本上認識到物質和物質之間的轉換以及變化，并沒有通過實際的驗證，學生也缺少了對物質變化過程的觀察和實際應用性質的演變了解。按照STEM教育理念的倡導，其是通過以STEM教育為基礎對化學教學進行概念和內涵的界定，并結合初中化學教學內容進行特點上的分析，并以此為基礎進行初中化學教學模式的構建和教學課程的設計，極大地完善了學生邏輯思維能力、表達能力、團隊合作能力以及項目操作能力。

一、 對于STEM教育和深度學習的基本認識與理解

STEM即科學（Science）、技術（Technology）、工程（Engineering）、數學（Mathematics）等單詞的首字母縮寫組合。STEM教育即一種通過整合科學、技術、工程和數學等領域的內容來指引和引導教學與學習的方法和途徑，它打破了學科學習的領域界限，有效培養學生跨學科的多元思維能力及科學素養，能夠促使學生積極地去應對在實際社會生活中迎來的挑戰。STEM教育是由本科教育逐漸向基礎教育推進的，近年來，在中學教學設計中開始出現，主要是應用于科學學科。

基于STEM的化學深度學習研究，注重化學基礎知識和實踐的充分結合，強化多學科知識內容的整合，提升學生的綜合性素養，從而促進學生對學科的深度學習。

二、 探究STEM與初中化學相融合的教學模式

以STEM教育理念為基礎的初中化學教學模式是以學生為中心，教師起到輔助和組織的作用，將整體教學流程分為四個環節：情境創設與引入、知識理解與探究、工程設計與制作、課堂評價與總結。教師在教學流程的不同環節要采取不同的教學方式，例如在知識理解與探究環節，在學生根據所學知識或是查閱相關資料來解決、探究問題時，教師可以向學生提供一定的知識補充和構建，為下一步的工程設計與制作做好基礎工作;又如在工程設計與制作環節，學生在方案構想和實踐制作時遇到難以解決的問題，并且采用的輔助工具有危險因素，教師則需要指導學生注意儀器使用和操作過程的規范;而在課堂評價與總結環節，教師需要觀察并找出學生在實踐過程中存在的問題，給予回答和解釋，適當評價學生的表現，鼓勵學生，最后對該課時作總結。

（一） 情境創設與引入

新課標改革中課堂情境出現的頻率較高，占有重要的地位和作用，創設一定的課堂情境能夠激發學生的主觀能動性，提高對化學學科的學習興趣，積極參與到課堂教學中來，教師需要將課堂與外界環境結合起來，進行有意義的建構，在模擬真實的教學情境中開展教學活動。同時，情境的創設還要巧妙融合STEM教學理念，以開辟培養學生綜合素養的新途徑。

（二） 知識理解與探究

以問題為導向，促使學生產生探究意識，明確探究方向，以小組的形式展開分析和討論，教師引導學生自主查詢相關材料，并將自身所掌握的化學知識和生活常識聯系起來，思考解決問題的辦法。STEM教育中含有問題驅動的教學理念，在此過程中，學生的團結協作意識和能力得到提升，同時也訓練了學生的思辨能力。教師則要激發學生的學習動力，鼓勵學生自主思考探究，嘗試表達觀點，回答問題。另外學生參考的資料并不局限于化學這一學科，可以運用多種學科知識來深入分析，這將極大地提升學生的跨學科思維能力。

（三） 工程設計與制作

完成理解與探究后，則開始進行工程設計與制作環節，在制作前需要確定實踐方案，有步驟有順序地展開，保證方案的實際性、創造性，體現個體或社會的各種需求，符合工程設計要求，從而鍛煉學生的工程思維和動手能力。制作過程即猜想與方案的檢驗過程，調動學生的手腦協調能力。這一環節符合STEM教育要求培養學生協作能力、跨學科思考與實踐的理念。

三、 基于STEM的初中化學深度學習的教學實踐

（一） 實踐教學案例一——空氣的組成

本節課選自滬教版《化學》教材九年級上冊第二章課題1《由多種物質組成的空氣》，主要是介紹空氣的組成，區分純凈物與混合物的概念，讓學生認識到空氣污染的危害，了解預防治理的措施，從而樹立學生保護大氣環境的意識。

1. 情境的創設和引入

教師借助多媒體技術來向學生展示空氣凈化器，并收集反應空氣質量指數的信息資料做成圖表，以及一些空氣污染的視頻，學生從空氣凈化器的介紹中初步認識了空氣的成分，圖表和視頻讓學生直觀地感受到空氣污染對人類健康帶來的種種危害。這是通過多媒體來展示STEM教育的情境性。

2. 知識理解與探究

教師首先向學生提出問題：“空氣污染是由于什么物質造成的？那么我們要如何凈化空氣？”學生聯系所學的化學知識和日常生活經驗，來分析、討論、思考這個問題，有的學生認識空氣凈化器就足以凈化空氣了，但有的學生持反對意見，認為空氣凈化器的裝置過于簡易達不到較好的凈化效果，隨后教師引導學生進行分組探究活動，在充分認識空氣凈化器工作原理的基礎上，理解各種材料對于相應的污染物所發揮的作用，提出凈化空氣的措施，教師則需要適當地補充知識。

3. 工程設計與制作

學生根據討論結果來設計方案，可以畫出示意草圖作準備，模擬一個簡易的空氣凈化器，學生認為操作所需的器材有：風筒、風扇、電池、電池盒、馬達、導線、火柴、泡沫膠、塑料瓶、濾布、膠帶等等，教師為學生提供這些器材，學生以小組為單位分工制作和實驗。

綜上所述，對于STEM融于初中化學深度學習的研究，能夠有效提高學生的團隊合作意識和能力，增強語言表達能力以及自主思考的能力。由于教學時間和條件的有限，本研究尚有不足之處，期望在將來通過更多的實踐來促進STEM教學理念在初中化學學科的應用。

參考文獻

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