新課標下STEAM教育與初中化學教學融合策略探析

趙智

摘要：STEAM教育注重跨學科融合，通過解決實際問題來培養學生的問題解決能力、實踐能力及創新能力。初中化學同樣注重培養學生的實踐能力，與STEAM教育有共同的培養目標。新課標下，STEAM教育與初中化學教學的融合是教育領域研究的熱點問題。在教學實踐中，教師要積極轉變教學理念，基于學科融合、真實情境、實踐性等原則，以問題為導向激發學生的探索欲望，以情境創設降低知識的理解難度，并引導學生在情境中學化學、用化學。

關鍵詞：初中化學；STEAM教育；融合；問題；情境；實踐

中圖分類號：G633.8文獻標志碼：A文章編號：1008-3561（2024）14-0121-04

隨著經濟的轉型升級，社會對高新技術人才的需求不斷擴大。為此，教育部門積極推進教育改革，通過課程統整、開展綜合活動等方式積極培養學生的創新思維、創新能力，使教育與時代發展需求接軌。STEAM教育是新課標下的教學實踐，其應用于初中化學教學中，有助于降低知識理解難度，并提升學生的問題解決能力、實踐能力及創新能力。本文結合教學實踐，在分析STEAM教育內涵的基礎上，探究基于STEAM教育理念的初中化學教學模式搭建原則及搭建策略，以此構建高效化學課堂，提升學生的化學學科素養。

一、STEAM教育內涵

STEAM是在STEM基礎上發展而來的教育理念，其強調科學、技術、工程、數學與藝術的融合，以拓寬學科范圍，培養學生的創新思維和跨學科解決問題能力[1][2]。2010年，美國維吉尼亞科技大學學者格雷特·亞克門（Georgette Yakman）提出將藝術元素加入STEM中，從而形成STEAM理念。Yakman所指的藝術不僅是美術，還包括人文、哲學等有助于培養學生創新思維和創造力的學科。另外，Yakman還提出從具體到抽象的五層“金字塔”狀的STEAM教育框架。這個框架包括底層的基礎知識、中間的技能和工具、上層的高級技能和工具、頂層的創新和設計，以及底層的藝術和人文知識，旨在幫助學生從基礎知識出發，逐漸掌握高級技能和工具，最終實現創新和設計[3]。其中，最底層是具體課程層，這一層主要涵蓋科學、技術、工程、藝術和數學等各個學科下的具體課程。第二層是特定學科層，旨在討論科學、技術、工程、藝術與數學之間的聯系。第三層是藝術滲透層，旨在強調藝術類學科對其他學科的滲透和影響。第四層是學科綜合層，旨在強調STEAM教育支持學生以跨學科的視角，通過親身實踐、團隊協作的方式發現并解決問題。第五層是金字塔的頂端，即最終的教育目標。這樣，通過STEAM教育，學生可獲得更全面的知識和創新思維、實踐能力等技能，不僅能在特定領域取得成功，還能實現終身學習、全面發展，從而更好地迎接未來的挑戰[4]。

二、新課標下基于STEAM教育的初中化學教學設計原則

1.學科融合原則

STEAM教育強調多學科的交叉融合。因此，在化學教學中，教師應注重與其他學科的交叉融合，如與物理、生物等學科進行交叉融合，讓學生更好地理解化學反應背后的物理和生物學原理，從而加深對化學知識的理解[5]。

2.真實情境原則

化學知識與實際生活密切相關。在化學教學中，教師應注重真實情境的創設，如通過模擬實驗、實地考察等方式，讓學生了解化學知識在實際生活中的應用，以此激發學生對化學知識的學習興趣，提高學生的認知。

3.實踐性原則

STEAM教育強調實踐操作。在化學教學中，教師應注重實踐性原則，如通過實驗操作、探究性學習等方式，讓學生親自動手實踐，并在這一過程中加深對化學知識的理解。

三、基于STEAM教育理念的初中化學教學模式搭建

1.教學模式分析

新課標下，一些新的教學方法廣泛應用于教育領域，如基于項目的學習、基于設計的教學、以科研與探索為引導的“5E學習環”及混合式學習等[6]。（1）基于項目的學習，旨在引導學生通過實際操作、動手實踐來獲取知識，形成創新思維，提高實踐能力。在基于項目的學習中，學生要在特定的時間段內，以小組的形式完成一個真實的、有實際意義的項目。（2）基于設計的教學，旨在通過實際設計過程來教授概念和理論，以此培養學生的創新思維，提高其解決問題能力。在基于設計的教學中，學生要利用所學知識，通過設計和迭代來解決問題。（3）“5E學習環”，即以科研與探索為引導的教學方法。其包括五個步驟，即吸引、探索、解釋、擴展和評價。在“5E學習環”中，學生可通過主動參與和探索來了解概念和原理，以此形成批判性思維和解決問題能力。（4）混合式學習，即結合在線學習和面對面教學的學習模式。在混合式學習中，學生可通過在線課程、數字化資源以及實時互動工具進行自主學習，并與教師、同學進行面對面的交流和討論[7]。這種教學方法可為學生提供更加靈活的學習方式，滿足其不同的學習需求。總結以上教學模式的共同要素，筆者提煉出真實情境、關鍵問題、設計方案與實施方案的教學模式設計方案。

2.教學模式設計

（1）真實情境。基于真實生活情境的學習是建立在學生已有的生活經驗和知識技能基礎上的，其通過創設真實的問題情境，引發學生思考，并制造認知矛盾，促使學生在探究中積累新的知識和經驗。在這個過程中，教師要不斷創設新的情境，讓學生應用新的知識和經驗進行延展和創新。STEAM教育特別注重面向真實問題的解決，其通過將科學、技術、工程、藝術和數學融合在一起，鼓勵學生運用這些學科知識和技能去解決真實世界中的問題。這種教育模式能夠培養學生的綜合思維能力、創新能力和解決問題能力，使其能夠在未來更好地適應復雜多變的社會環境[8]。（2）問題提出。在問題提出階段，教師可根據創設的真實情境，設計、提出與化學相關的問題與任務，讓學生通過小組討論、研究文獻和查找互聯網資源等方式來深入探究問題。問題可涉及化學原理、化學反應、化學材料的應用等方面，以激發學生的思考和好奇心。（3）設計方案。教師可根據問題要求和目標進行實驗設計、模型構建或解決方案設計，引導學生運用所學的化學知識和技能，結合科學原理和工程思維，提出創新的解決方案。在這一過程中，教師要提供必要的指導和支持，以發展學生的創造力和團隊合作精神。（4）實施和改進方案。教師可根據實際情況改進、調整、優化教學方案，并引導學生分析數據、評估結果，以培養其科學思維和實驗技能。（5）產品展示交流。在產品展示交流階段，學生要展示其實驗成果、模型設計或解決方案，并與同學、教師進行交流和討論。

3.教師教學流程設計

針對初中學生抽象思維能力較弱的特點，STEAM教育應該采用契合學生已有認知和經驗的方式進行。第一步，選擇合適的課程內容，即根據課程標準選擇適合開展STEAM教育的課程內容。這些內容應具有跨學科性質，涉及科學、技術、工程、藝術和數學等多個領域，且能通過一個具體情境或一個項目來呈現。第二步，分析跨學科知識分布，即確定各領域知識的比例和結合方式，以確保教育內容的平衡和融合。同時，教師要了解學習者的背景和已有經驗，以便設計后續教學活動。第三步，制定課程目標，即根據學習者的實際情況和課程內容，制定明確的課程目標。這些目標應能量化和評估，以便在學習過程中和結束后對教師、學生進行測量和評估。第四步，設計開發課程活動。教師可根據課程目標和學習者情況，設計具體課程活動。這些活動應具有實踐性和探究性，有助于培養學生的創造力和合作精神。第五步，實踐教學，即在真實課堂上進行教學實踐，以檢驗教學設計的效用性。在實踐中，教師要注重學生的參與和互動，并及時調整教學策略和活動設計，以確保教學效果。第六步，評價與改進，即在實踐教學結束后進行課程評價和改進。評價應包括學生的學習效果、教師的教學效果和課程設計的優缺點等，便于教師在評價的基礎上對課程設計和教學活動進行改進和優化，以更好地滿足學生的學習需求并提高教學效果。

4.學生學習流程

接受任務→查閱資料→小組合作→數據整理→匯報結果→拓展延伸。

5.新課標下基于STEAM教育的初中化學教學評價方式

在新課標背景下，基于STEAM教育的初中化學教學評價方式應呈現多元化特征。（1）過程性評價與總結性評價相結合。過程性評價重在關注學生在學習過程中的表現，如課堂參與度、實驗操作規范、團隊合作能力等。總結性評價則在課程結束時考核學生的知識掌握情況，如期末考試。兩者相結合可更全面地評價學生的學習成果，不僅關注其知識掌握程度，還關注其綜合素質和技能提升情況[9]。（2）多元化評價。多元化評價是指在評價中采用多種不同的評價方式和標準，如學生自我評價、同伴互評、教師評價等。學生自我評價可讓學生以自我反思的方式達成內省，發現自身學習中存在的不足。同伴互評可幫助學生發現自我評價中沒有發現的問題，從而更全面地了解自身的學習情況。教師評價則具有權威性和指導性，可為學生提供針對性的反饋和建議。多元化評價可更全面、客觀地評價學生的學習情況。（3）交互式評價。交互式評價是指在評價過程中師生之間進行的互動和交流，其有助于激發學生的學習興趣和學習積極性。在化學教學中，教師可通過教學反饋、問答互動、實驗互動等方式來實現交互式評價，從而更好地了解學生的學習需求和問題，并以此為依據調整教學進度和方法，為學生提供更好的支持和指導[10]。

四、新課標下STEAM教育與初中化學教學的融合策略

1.轉變教育理念，提高STEAM教學意識

傳統化學教學注重知識的單向傳授和學生對知識的記憶，而STEAM教育強調跨學科的綜合能力培養。化學學科并不是孤立的，與其他學科有著緊密聯系，為此，教師可借助相關培訓和研討會，深入了解STEAM教育理念和實踐方法，學習如何設計和實施STEAM化學實驗和項目，如基于學生的興趣和能力水平，確保實驗和項目的挑戰性、趣味性，以吸引學生的注意力并激發其探究欲望。

2.以問題為導向，激發學生化學探索欲望

在STEAM教育中，教師可根據學生的實際情況和教學內容，設計具有挑戰性和趣味性的問題，引導學生通過合作、探究等方式解決問題，以此激發學生的探究欲望和學習興趣，提高學生的參與度，如引導學生探究不同金屬在酸中的不同反應以及為什么有的物質可導電，有的物質不導電。在解決問題過程中，學生要不斷嘗試、反思、調整方案，以發現問題本質。這不僅有助于學生深入理解化學知識，提高探究能力和解決問題能力，還有助于培養學生的批判性思維和創新思維。

3.重視情境教學的結合

化學是從宏觀和微觀兩個角度研究物質組成結構及性質的，內容比較抽象。對此，教師可根據學生的認知規律和教學特點創設有效情境，以此淡化知識的抽象性、專業性，強化其直觀性、形象性，引導學生在情境中學化學、用化學。

（1）生活情境教學。STEAM教育理念強調實踐性，倡導學生在運用所學化學知識解決實際問題過程中鞏固所學內容。為此，教師要重視生活化教學手段的運用，選取學生熟悉的事物創設情境，引導學生探究其化學性質、用途等。例如，在“珍惜和保護金屬資源”教學中，教師可借助學生常見的生活現象創設教學情境，引發學生對鐵金屬銹蝕現象的關注和思考，如將一張白紙或一根鐵釘放在室外晾衣架上一段時間后，白紙沒有變化，但鐵釘表面出現了銹蝕。之后，可引導學生結合情境大膽猜測“鐵生銹的原因”，如空氣、水、土壤等。學生可在猜測的基礎上設計針對性的對比實驗，以驗證自己的猜測，如將潔凈的鐵釘分別放入干燥的試管或蒸餾水、食鹽水中，觀察其變化情況。通過實驗，學生可發現：鐵釘在干燥的試管中沒有生銹，而在蒸餾水和食鹽水中都生銹了。這表明水是造成鐵生銹的因素之一，但并非唯一因素，食鹽中的氯離子對鐵生銹起到的是加速作用。借助這種教學方法，學生可深度了解鐵生銹的原理，并結合生活情境理解金屬腐蝕現象及其對人類生活的影響。再如，在“特殊生活中一些物質的pH”教學中，教師可以親身示范的方式，讓學生知曉如何運用pH試紙測量pH值，然后讓學生以課后作業的方式尋找生活中可用pH試紙進行測量的物體，對其進行測量，并記錄下具體數值。這種教學方式可拉近教材知識與學生之間的“距離”，幫助學生更好地理解知識內涵。

（2）借助傳統文化創設教學情境。將傳統文化融入教學中并創設教學情境，可引導學生在了解傳統文化的基礎上，自覺弘揚、傳承傳統文化。例如，“酒文化”和“醋文化”是中華優秀傳統文化的重要組成部分，乙醇和乙酸是這兩種文化中的主要物質，其在酒和醋的起源和發展中扮演著重要角色。結合這兩種文化的起源和發展歷程來創設教學情境，可將化學知識與學生的日常生活經驗聯系起來，有助于激發學生的學習興趣，引導學生從科學角度認識古法工藝的原理內涵，從人文角度感受民族智慧與文化底蘊，以此提升學生的文化自覺與文化自信。第一，以酒文化中的古詩詞名篇導入新課。在教學中，教師可引入唐代詩人李白的《將進酒》或宋代詞人蘇軾的《念奴嬌·赤壁懷古》等經典名篇，讓學生深刻理解古人對酒的熱愛和欣賞之情，并探討酒文化的內涵和歷史背景。第二，結合與酒相關的古詩詞引出乙醇氧化的化學知識，實現知識的自然融合。例如，教師可以《過故人莊》中的“把酒話桑麻”引入乙醇氧化的化學反應，幫助學生理解乙醇在自然界的轉化過程。第三，引導學生在課余調研古代制酒、制醋工藝。學生通過自主探究古代制酒、制醋工藝的流程和原理，可更深入地了解這兩種傳統文化的歷史背景和傳承價值。

五、結語

綜上所述，將STEAM教育與初中化學教學相結合，不僅有助于提升教學質量和效率，還有助于培養學生的創新能力和實踐能力，從而為其未來發展打下堅實的知識、技能、素養基礎。STEAM教育強調多學科融合，以實際問題解決為導向，教師可以項目式學習等方式，引導學生綜合運用多學科知識解決實際問題。在未來，教育工作者要繼續關注并探究STEAM教育的理論內涵和實踐，設計出更符合學生需求的化學項目和活動，同時加強與其他學科的交叉融合，積極提升學生的綜合素養，促進其全面發展。

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Exploration of the Integration Strategy of STEAM Education and Junior Middle School Chemistry Teaching under the New Curriculum Standards

Zhao Zhi

（Guizhou Province Tongren City No. 9 Middle School， Tongren 554300， China）

Abstract： STEAM education emphasizes interdisciplinary integration， cultivating students problem-solving， practical， and innovative abilities by solving practical problems. Junior middle school chemistry also focuses on cultivating students practical abilities， which share the same training goals as STEAM education. Under the new curriculum standards， the integration of STEAM education and middle school chemistry teaching is a hot research topic in the field of education. In teaching practice， teachers should actively change their teaching philosophy， based on the principles of subject integration， real-life situations， and practicality. They should be problem oriented to stimulate students desire to explore， create situations to reduce the difficulty of understanding knowledge， and guide students to learn chemistry and apply chemistry in situations.

Key words： junior middleschoolchemistry；STEAM education；integration；problem；situation；practice