STEAM理念指導下高中化學作業設計優化策略研究

作者簡介：林文瓊（1979～），女，漢族，福建福清人，福建省福清第二中學，研究方向：化學教育。

摘 要：文章深入探討基于STEAM理念的高中化學作業設計及其對學生學習成效的影響。從理論基礎出發，分析高中化學作業設計的理論依據，強調作業設計對學生認知發展和學習興趣激發的重要性。案例展示如何將STEAM理念融入化學作業設計中，以及這種融入方式如何促進學生STEAM能力發展。此外，還討論了真實情境創設在提升學生學習動機和效果中的作用，以及作業講評在提高教學反饋效率方面的應用。通過詳細的理論分析和實際案例研究，本研究旨在促進高中化學教育改革，以適應當代教育的需求。

關鍵詞：STEAM理念；高中化學；作業設計

中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：A 文章編號：1673-8918（2024）42-0137-04

STEAM教育，即科學（Science）、技術（Technology）、工程（Engineering）、藝術（Arts）、數學（Mathematics）的綜合教育，是21世紀教育革新的重要方向。STEAM教育強調實踐與探究，鼓勵學生將理論知識應用于實際問題的解決中，從而提高其綜合素質和競爭力。在全球化和信息化的大背景下，STEAM教育理念逐漸被世界各國的教育體系所接納和推廣，其不僅對提升學生的科學素養和創新能力有重要意義，也對促進國家科技進步和社會發展具有深遠影響。

化學作為STEAM教育中的重要組成部分，其教學方法和內容的設計對學生科學素養的提升至關重要。然而，當前的高中化學教學實踐仍存在一系列問題和挑戰。首先，傳統的化學教學過于強調知識的傳授，而忽視了學生實踐能力和創新思維的培養。其次，化學作業往往停留在書面習題的層面，缺乏與現實生ec7d5d61d34725fb849b283c57adc1d3活的聯系，不利于學生理解和掌握化學知識的實用價值。此外，教師在作業設計和講評過程中往往缺乏有效的策略，無法充分激發學生的學習興趣和參與度。

一、理論框架

（一）STEAM教育理念概述

在21世紀的教育領域，STEAM教育理念以其獨特的跨學科視角，正逐漸成為全球教育改革的重要推動力。STEAM不僅僅是各學科簡單的并列，而是一種深度融合，旨在培養學生面對未來社會的創新思維和解決問題的綜合能力。STEAM教育關注的不僅是知識的傳授，更重視能力的培養，化學作為STEAM教育中的一個重要組成部分，其不再僅僅圍繞書本和實驗室進行，而是要將其與技術、工程、藝術和數學融合，從而為學生提供更為廣闊的學習視野和實踐平臺。這種跨學科的學習模式不僅加深了學生對化學知識的理解，也培養了他們將化學知識應用于解決實際問題的能力，還激發了他們對化學學科的興趣和熱愛。在化學教育中，通過跨學科的融合與創新，不僅能夠提高學生的學科興趣和學習動力，還能有效促進學生關鍵能力的發展，為他們未來的學習和生活打下堅實的基礎。

（二）高中化學作業設計的理論基礎

在高中化學教學中，精心設計的作業不僅能夠幫助學生鞏固所學知識，還能激發他們的探究欲望，培養他們的創新思維。

1. 作業設計依據

高中化學作業設計的首要依據是學生的學習需求和認知發展水平，教師需要根據學生的先前知識、學習能力和興趣點來設計作業，確保作業難度適中，既能夠挑戰學生，又不至于讓他們感到沮喪。此外，作業設計還應符合化學學科的特點，如強調實驗操作、化學反應原理和化學物質的性質等，以確保學生能夠在實踐中深入理解化學知識。

2. 作業設計流程

有效的作業設計流程包括以下幾個關鍵步驟：一是需求分析。明確學生的學習目標和需要，以及作業設計的目的和預期效果。二是目標設定。根據需求分析的結果，設定具體的作業目標，包括知識目標、能力目標和情感目標。三是活動策劃。設計具體的作業活動，包括問題設置、實驗設計、資料收集等，確?；顒蛹饶軌驇椭鷮W生達成學習目標，又具有一定的挑戰性和趣味性。四是實施。將設計好的作業分發給學生，指導學生進行學習活動，鼓勵他們主動探索和思考。五是評估。對學生的作業進行評價，分析作業設計的效果，及時調整和優化作業設計。

遵循這一流程，教師可以設計出既符合學生學習需求，又能夠促進其認知發展的高質量化學作業，不僅能夠幫助學生鞏固所學知識，還能激發他們的探究興趣和創新能力，為他們的未來學習和發展打下堅實的基礎。

（三）真實情境創設的理論與實踐

在教育領域，真實情境創設的理論與實踐被視為增強學習體驗和效果的重要策略。特別是在STEAM教育和高中化學教學中，通過在真實或接近真實的情境中進行學習，可以顯著提高學生的學習動機、參與度和知識轉移能力，幫助學生更好地理解學科內容，同時培養他們解決問題的能力。

在高中化學教學中，真實情境的創設可以通過多種方式實現，如項目式學習，設計與真實世界問題相關的化學項目，讓學生在探索解決方案的過程中應用化學知識。也可以開展實地考察和實驗，組織學生參觀化工企業、環保站或科學博物館，讓他們見證化學知識在實際工作中的應用。還可以開展合作與交流，鼓勵學生與同學、教師甚至是化學領域的專業人士合作，通過討論和交流解決實際問題，提升他們的溝通能力和團隊合作能力。

（四）作業的功能與評價

作業具有多重功能，主要包含以下幾個方面。一是知識鞏固與能力提升。作業是學生鞏固課堂所學知識、技能的有效手段，通過解決作業中的問題，學生能夠加深對化學概念、原理的理解，提升實驗技能和問題解決能力。二是激發學習興趣。設計富有創意和挑戰性的作業能夠激發學生的學習興趣。三是培養自主學習和批判性思維。良好的作業設計鼓勵學生自主尋找資料、分析問題，并從中培養批判性思維。四是促進師生互動和反饋。作業是教師了解學生學習情況、提供個性化反饋的重要途徑，通過作業，教師可以及時發現學生的學習難點，調整教學策略。

作業評價是教學過程的重要組成部分，它不僅反映學生的學習成效，還影響學生的學習動機和自信心。因此，作業評價應當公正、全面，能夠準確反映學生的學習狀態。一是多維度評價。作業評價不應僅限于學生答案的正確與否，還應考慮學生的解題過程、思維方式和創新性。二是形成性評價。形成性評價強調在學習過程中進行持續的、建設性的反饋，而非僅在學習結束時進行總結性評價。三是同伴評價和自我評價。引入同伴評價和自我評價不僅可以減輕教師的負擔，還能增加學生的參與度和責任感。同時，學生能夠從不同的視角審視問題，促使學生反思自己的學習過程和成果。

二、案例分析

（一）基于STEAM理念的化學實驗作業設計

在探索如何將STEAM理念融入高中化學教育中，我們選取了一個典型案例——基于STEAM理念的化學實驗作業設計，此案例不僅體現了STEAM跨學科的教育理念，而且展現了如何通過真實情境的創設激發學生的學習興趣和提升其學習成效。

設計此化學實驗作業的首要依據是STEAM教育理念，特別是強調實踐、探究和跨學科整合的特點。設計流程遵循以下步驟：①需求分析：基于學生的學習需求和化學課程的教學目標，分析化學實驗作業中需要涵蓋的STEAM元素。②目標設定：設定具體的學習目標，包括知識掌握、技能提升、創新思維和問題解決能力的培養。③活動策劃：結合化學與其他學科，如數學的數據分析能力、藝術的創造性思維等，設計實驗作業。④實施與評估：實施實驗作業之后，根據學生的反饋和作業成果進行評估，以優化后續的作業設計。

2020年以來，隨著新冠疫情的蔓延，醫用酒精、84消毒液、二氧化氯、過氧乙酸等消毒劑進入了大眾的視野，在防疫抗疫中發揮了重要作用。其中，過氧乙酸是一種廣譜高效的消毒劑，它是無色液體，有強烈刺激性氣味，熔點：0.1 ℃；沸點：105 ℃；易溶于水、醇、醚、硫酸。教師創設疫情消毒劑的真實情境，激發學生學習的興趣與探究欲望，讓其體會到化學與生活的密切關系。借助化學結構模型，表征陌生的化學物質，促使學生對過氧乙酸的結構有更深入的了解。通過球棍模型認識有機化合物，書寫有機物的各種表示方法，掌握化學用語的精準表達。通過電負性及電子對的偏移，學會分析共價化合物特別是有機物中各元素的化合價。

設置實驗情境，考查溶液兩種濃度的轉化：溶質質量分數與物質的量濃度；一定溶質質量分數溶液的配制；根據量筒的精度確定計算結果保留的小數；儀器的選擇；計算能力。

考查圖表讀取與分析能力，通過圖表分析得出結論，并分析可能原因。本小節情境化主題作業：初探消毒劑過氧乙酸雙向細目，如下圖所示。

（二）跨學科的化學探究作業設計

在STEAM教育理念指導下，跨學科的化學探究作業設計不僅能夠深化學生對化學知識的理解，還能夠培養其綜合運用各學科知識解決問題的能力。

本案例的設計依據主要是STEAM教育的核心理念，即通過跨學科融合促進學生綜合素質的發展。設計流程包括：①需求分析：考慮到化學與日常生活的緊密聯系，分析學生對化學及其與其他學科結合應用的學習需求。②目標設定：明確目標，包括學生對化學概念的理解、跨學科知識的應用能力、創新和批判性思維的培養。③活動策劃：設計跨學科的化學探究活動，如環境科學、生物化學、藝術化學等，要求學生應用多學科知識。④實施與評估：實施設計的作業，通過觀察、學生反饋和成果評價，調整后續作業設計，以更好地達成教學目標。

跨學科的化學探究作業設計在多個層面發揮作用，一是綜合知識應用。此類作業讓學生在實際情境中綜合應用化學、數學、生物等學科知識，加深理解并提高應用能力。二是創新與批判性思維。通過解決開放式問題，鼓勵學生思考創新解決方案，培養其批判性思維。三是社會意識與責任感。探究作業常涉及環境保護、健康等社會問題，有助于提高學生的社會意識和責任感。

三、STEAM理念化學作業設計影響分析

（一）作業設計在促進學生STEAM能力發展中的作用

作業設計，特別是那些融入STEAM理念的作業，對促進學生在科學、技術、工程、藝術和數學方面能力的發展起著至關重要的作用。通過跨學科的作業設計，學生被鼓勵以綜合的視角來理解問題，運用不同學科的方法和知識進行探究和解決問題。這種方法不僅增強了學生對各學科知識的掌握，而且培養了他們的創新思維，提升了他們解決問題的能力以及團隊協作和溝通能力。

（二）真實情境創設對學習動機和效果的影響

通過模擬或構建貼近現實生活的學習環境，極大地提高了學習的吸引力和學習動機。在這種情境下，學生能夠直觀地看到學習內容在現實中的應用，從而更容易激發他們探究未知、解決問題的興趣。同時，真實情境下的學習活動往往需要學生主動尋找信息、協作交流和反思總結，這些過程都有助于提升學生的自主學習能力和批判性思維。

（三）作業講評在提高教學反饋效率中的應用

作業講評是教學過程中的重要環節，它為教師提供了了解學生學習狀況和及時調整教學策略的機會。通過有效的作業講評，教師可以給予學生及時、具體、建設性的反饋，幫助學生認識到自己的優點和不足，激發他們改進學習的動力。在這個過程中，教師可以利用講評來強化教學內容，解答學生疑問，促進學生深層次的思考，從而提高教學反饋的效率和效果。

四、結論

將STEAM理念融入化學作業設計能夠有效促進學生對跨學科知識的綜合應用，培養其創新思維和解決問題的能力。通過跨學科的探究活動，學生能夠更深刻地理解化學知識，并將其應用于實際問題解決中。在真實或貼近真實的情境中進行學習，能夠顯著提升學生的學習興趣和動機，使學生理解和應用化學知識，從而提高學習效果。通過作業講評，教師能夠及時給予學生具體和建設性的反饋，同時也能夠促進師生間的溝通和互動，提高學生的學習動力和教學效果。

參考文獻：

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