STEAM教育理念在高考化學復習中的應用
——以“無機工藝流程題”為例

李申申，崔繼文

(佳木斯大學，黑龍江 佳木斯 154007)

《普通高中化學課程標準(2017年版)》(以下簡稱《新課標》)規定了化學學科核心素養，其要求更加凸顯了綜合性和跨學科性，對學生未來的發展具有重要的意義。而STEAM(Science,Technology,Engeering,Arts and Mathmatics)教育理念，與之不謀而合。但是，就查閱文獻資料來看，將STEAM教育理念與高考化學復習相融合，并且可供參考的案例并不多，因此本文對此部分進行研究，以無機工藝流程題為例。

1 STEAM教育理念的含義與特點

1.1 含義

STEAM教育是集科學、技術、工程、藝術和數學多領域融合的綜合教育，是一種強調突破學科之間的，通過在真實情境綜合運用學科知識解決實際問題，培養學生的核心素養[1]的教育理念。

1.2 特點

1)跨學科性與整合性：STEAM教育理念注重跨學科融合與對多學科知識的整合，注重培養學生的創新精神和實踐能力。2)情境性與探究性：STEAM教學注重情境創設，以實際生產生活為背景，注重與生產生活相聯系，設置有梯度的問題，層層遞進，幫助學生形成解決問題的思維模型。3)開放性與可操作性：以開放型的視角，在開放性問題的驅動下，培養學生的動手操作能力和解決復雜問題的思維能力。4)體驗性和邏輯性：在STEAM教育理念的指導下，學生只有在課堂上具有良好的體驗感，才能更好的培養學生邏輯思維能力。

2 當下高考化學復習模式存在的問題

目前，全國普遍實行的高考復習模式一般為三輪：一輪進行單元復習。二輪進行專題模塊復習。注重學生對實際問題的解決，并通過分析、推理等方法認識事物的本質特征、構成要素及其相互關系，建立認知模型。三輪復習則是模擬題的反復練習，對學生綜合能力的進一步強化。傳統的高考復習模式，一般由教師對高考題目，或者是模擬題等典型題目，進行整理，發放給學生進行訓練，再由教師進行講解。這樣的復習模式在新高考的評價體系下，不利于學生對必備知識的掌握，與關鍵能力的發展。因此，在此背景下，急需新的教學模式來促進學生全面發展。

3 STEAM教育理念的項目式教學在無機工藝流程題中的應用

3.1 無機工藝流程題的特點

工藝流程題因情境真實、具有較強的綜合性和應用性、能充分體現化學學科特點等優勢，已成為高考中命題者推崇的一種題型[2]。考試的內容借助真實的文獻情境為背景，以元素化合物為素材，重點考察物質的轉化及應用、化學反應原理與應用、物質的分離與除雜，以及物料的循環使用和綠色化學的相關知識，著重考察學生提取信息、分析信息、整合信息，以及利用該信息解決問題的能力，最終全面落實化學學科核心素養的考察。學生普遍反映此類題型較難，因此該題型也成為教師關注的重點。

3.2 基于STEAM教育理念的項目式教學無機工藝流程題解題分析

3.2.1 教學項目的選擇及教學目標的確定

現在高考試題的命制：以真實情境為測試載體，以實際問題為測試任務，以化學知識為解題工具，從而達到測試核心素養的宗旨[3]。讓學生了解化學知識在現代化工生產中的應用，凸顯化學學科與實際生產生活的聯系。另外“無機工藝流程”題是二輪復習中一個重要的模塊，既是學生在解題過程中的一個難點，也是教師教學中的一個難點。基于此，本文選擇了2021年全國乙卷的26題作為研究對象，并設計以下教學目標。

1)知識目標：能夠運用所學習元素化合物的知識，物質的分離、提純與轉化，氧化還原反應，化學反應原理等相關知識分析流程圖[4]。

2)能力目標：通過對流程圖的分析，強化學生對化學概念理論的遷移能力，逐步提升學生證據推理的邏輯思維能力，以及構建認知模型的能力。

3)素養目標：通過對題目的分析，結合真實情境中的應用實例，將知識和認識轉化為解決問題的能力、科學態度與社會責任，形成基于無機元素化合物知識和經驗的學科核心素養。

例題(全國乙卷2021年高考工能藝流程題節選)磁選后的煉鐵高鈦爐渣，主要成分有TiO2、SiO2、Al2O3、MgO、CaO以及少量的Fe2O3。為節約和充分利用資源，通過如下工藝流程回收鈦、鋁、鎂等。

該工藝條件下，有關金屬離子開始沉淀和沉淀完全的見表1。

表1 各金屬離子開始沉淀和沉淀完全的pH值

回答下列問題：

1)“焙燒”中，TiO2、SiO2幾乎不發生反應，Al2O3、MgO、CaO、Fe2O3轉化為相應的硫酸鹽。寫出Al2O3轉化NH4Al(SO4)2為的化學方程式。2)“水浸”后“濾液”的pH約為2.0，在“分步沉淀”時用氨水逐步調節pH至11.6，依次析出的金屬離子是。3)“酸溶”后，將溶液適當稀釋并加熱，TiO2+水解析出TiO2·xH2O沉淀，該反應的離子方程式是。4)將“母液①”和“母液②”混合，吸收尾氣，經處理得，循環利用。

3.2.2 教學項目方案的設計與實施見表2。

強化學生的計算能力，能夠學會運用化學平衡常數進行定量的分析，并最終能夠形成解答此類題目的認知模型。

表2 問題、解決方案與目的

表2(續)

1)審題干。提取有效信息，明確該工藝流程的目的。2)看流程。明確每一步的反應物與生成物，明確每一步添加物質的作用與目的，對所學習過的以元素化合物為基礎的學科知識進行整合。3)讀問題。提取關鍵信息，將知識和認知結合，進行證據推理形成認知模型。4)寫答案。正確使用化學符號對化學方程式、離子方程式、物質進行表征；注意方程的配平，能夠運用所學知識對問題進行表述。

4 結語

通過分析近5年的高考題，發現工藝流程題近幾年來的出題方式，更加注重基于真實情境的背景，重點考察學生的證據推理能力和必備知識，注重化學知識與實際生活的聯系。STEAM教育理念下的項目式教學可以很好地將學生置身于情境中，可以相對較好地鍛煉學生的綜合能力。這樣的教學模式可以更好地促進學生核心素養的發展，有利于培養復合型創造性的人才。