STEM教學(xué)視野下化學(xué)深度學(xué)習(xí)設(shè)計研究—以粗鹽提純?yōu)槔?/h1>
2018-11-28 11:58:31陳軍
名師在線 2018年29期
陳 軍
（江蘇省靖江市濱江學(xué)校，江蘇靖江 214500）
引 言
STEM教育理念打破學(xué)科與學(xué)科之間的界限，讓多個學(xué)科進(jìn)行融合，在無形中提升學(xué)生對知識的運用能力，使學(xué)生運用多門學(xué)科的知識進(jìn)行學(xué)習(xí)，提高自身的科學(xué)素養(yǎng)[1]?；瘜W(xué)是一門較為枯燥的學(xué)科，蘊含的知識晦澀難懂，學(xué)生在學(xué)習(xí)時經(jīng)常會遇到困難。STEM教學(xué)視野下的化學(xué)教學(xué)能夠?qū)嶋H生活與學(xué)生的學(xué)習(xí)聯(lián)系到一起，充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，加深學(xué)生對化學(xué)知識的理解，明確科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)這四者之間的密切聯(lián)系，促進(jìn)學(xué)生綜合素質(zhì)的發(fā)展。
一、STEM教育在化學(xué)教學(xué)中的作用
粗鹽提純的實驗?zāi)康氖亲寣W(xué)生通過實驗學(xué)會如何除去粗鹽中的難溶性物質(zhì)，要求學(xué)生熟練掌握溶解、過濾、蒸發(fā)等實驗步驟，實驗過程中有許多值得探究的地方，如為何實驗過程需要多次用到玻璃棒等，運用STEM教育開展這次教學(xué)，能夠引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合已經(jīng)學(xué)過的知識來學(xué)習(xí)粗鹽的提純實驗，加深學(xué)生對知識的理解，使得學(xué)生能夠?qū)⑺鶎W(xué)知識運用到實際生活之中，激發(fā)學(xué)生的探究意識，讓學(xué)生從STEM的角度主動探索粗鹽提純背后的原理，引導(dǎo)學(xué)生討論粗鹽提純的不足之處與改進(jìn)方法，培養(yǎng)學(xué)生的科研精神，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)和學(xué)習(xí)質(zhì)量，激發(fā)學(xué)生對化學(xué)的學(xué)習(xí)興趣，帶著興趣去研究化學(xué)。
二、STEM教學(xué)視野下化學(xué)深度學(xué)習(xí)策略
（一）高瞻遠(yuǎn)矚——科學(xué)了解粗鹽提純原理
STEM中的“S”指的是科學(xué)，是指讓學(xué)生運用科學(xué)知識來理解自然界中的種種現(xiàn)象，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。這種理念運用到粗鹽提純的教學(xué)中，就是引導(dǎo)學(xué)生對粗鹽提純的原理進(jìn)行研究，結(jié)合所學(xué)知識探索粗鹽提純實驗，從粗鹽提純的現(xiàn)象研究其原理。在化學(xué)教學(xué)中，理解實驗的原理對于學(xué)生來說意義重大，能夠促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)質(zhì)量的提升。若是教師在教學(xué)中沒有引導(dǎo)學(xué)生探索化學(xué)實驗中的原理，也沒有向?qū)W生講解實驗的原理，學(xué)生就只會照本宣科地記憶這些實驗步驟與過程，在學(xué)習(xí)時毫無樂趣可言，并且難以靈活地運用所學(xué)知識解決實際生活中的問題，影響學(xué)生的學(xué)習(xí)質(zhì)量。因此，在進(jìn)行粗鹽提純的教學(xué)時，教師要注意讓學(xué)生科學(xué)地了解粗鹽提純的原理，促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)。例如，在課堂上，教師可以先創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境。這樣設(shè)計開場白：“我們每個人在生活中都離不開鹽，有的人在吃飯時需要的鹽多，有的人需要的鹽少，但是沒有完全不放鹽的，那么鹽是怎么得來的呢？今天，我們就要學(xué)習(xí)鹽的一種提純方法——粗鹽提純?！庇媒虒W(xué)情境完成課堂導(dǎo)入，吸引學(xué)生的注意力，調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，隨后用多媒體為學(xué)生展示粗鹽提純的原理，即粗鹽中具有許多泥沙等難溶性雜質(zhì)，用過濾的方法可以將這些難溶性雜質(zhì)去除，對粗鹽進(jìn)行初步提純，得到較為精純的鹽。用直觀的教學(xué)方法吸引學(xué)生的注意，讓學(xué)生更加科學(xué)地了解粗鹽提純的原理，明確其中的化學(xué)反應(yīng)式BaCl2+Na2SO4=BaSO4↓+2NaCl,MgCl2+2NaOH=Mg(OH)2↓+2NaCl，Na2CO3+CaCl2=CaCO3↓+2NaCl以及Na2CO3+BaCl2=BaCO3↓+2NaCl，為學(xué)生的下一步學(xué)習(xí)打下良好基礎(chǔ)，促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)質(zhì)量的提升。
（二）細(xì)致入微——正確認(rèn)知提純技術(shù)要素
STEM中的“T”指的是技術(shù)，是指讓學(xué)生明確理解所要進(jìn)行的操作步驟的意義，并能夠準(zhǔn)確地完成操作，促進(jìn)學(xué)生實驗素養(yǎng)的提升。這種理念運用到粗鹽提純的教學(xué)中，就是引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)真分析實驗中的每一個步驟，明確提純實驗的每一步所代表的含義，在進(jìn)行實驗時準(zhǔn)確地按照實驗步驟完成實驗。在化學(xué)實驗教學(xué)中，學(xué)生對操作步驟的理解能夠在一定程度上影響學(xué)生的學(xué)習(xí)質(zhì)量，若是學(xué)生在進(jìn)行實驗時只知道實驗的每一個步驟，卻不明白這些操作的意義，那么就難以從實驗中學(xué)到知識，影響學(xué)生的學(xué)習(xí)質(zhì)量。例如，教師可以在課前將粗鹽提純實驗的步驟制作成課件，在課堂上用多媒體為學(xué)生播放，加深學(xué)生對實驗步驟的記憶，確保學(xué)生不會在實驗中出錯，隨后引導(dǎo)學(xué)生逐步分析實驗步驟所蘊含的知識，討論每一個步驟的意義，讓學(xué)生認(rèn)識到取鹽的數(shù)量要精確到0.1克的意義，知道為何在實驗中要多次用到玻璃棒，每一次用到玻璃棒的作用又是什么，在取得與預(yù)期結(jié)果不符的實驗現(xiàn)象后應(yīng)該怎么做等。隨后教師可以對學(xué)生進(jìn)行提問：為什么在實驗中需要加入固定量的水？加入的水過多或過少會對實驗結(jié)果造成怎樣的影響？以此加深學(xué)生對知識的理解，從而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)質(zhì)量。
（三）權(quán)衡利弊——耗能成本多維選擇方案
STEM中的“E”指的是工程，是指讓學(xué)生在充分了解實驗過程的基礎(chǔ)上進(jìn)行知識的延伸，深入理解實驗設(shè)計，這樣能夠促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新思維的發(fā)展，提高學(xué)生的實踐能力。將這種理念運用到粗鹽提純教學(xué)中，就是讓學(xué)生從消耗、成本、實驗結(jié)果等各個方面進(jìn)行斟酌，選擇出粗鹽提純的最佳方案。在化學(xué)實驗教學(xué)中，探索最合適的方案能夠提高學(xué)生對粗鹽提純相關(guān)知識的運用能力，使得學(xué)生能夠靈活地運用相關(guān)知識解決實際生活中的問題。因此，教師在進(jìn)行教學(xué)時要注意引導(dǎo)學(xué)生從資源耗費、提純度、環(huán)境影響等多方面進(jìn)行考慮，選擇出合適的提純方案。
（四）融會貫通——運用數(shù)學(xué)計算解釋分析
STEM中的“M”指的是數(shù)學(xué)，是指讓學(xué)生運用數(shù)學(xué)來解釋不同情境下的問題，能夠培養(yǎng)學(xué)生運用知識的能力，促進(jìn)學(xué)生數(shù)學(xué)素養(yǎng)的發(fā)展。運用到粗鹽提純教學(xué)中，就是讓學(xué)生運用數(shù)學(xué)知識與化學(xué)知識來計算一些提純中的問題，順利地按照要求完成實驗。在化學(xué)教學(xué)中，有許多地方需要用到數(shù)學(xué)計算，如鹽的提純率、制作的化學(xué)制品的純度以及制作固定純度的化學(xué)制品所需要的材料的量等，將數(shù)學(xué)計算與化學(xué)知識結(jié)合起來，能夠在發(fā)展學(xué)生數(shù)學(xué)素養(yǎng)的同時，促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)質(zhì)量的提高。因此，教師在進(jìn)行教學(xué)時要注意引導(dǎo)學(xué)生運用數(shù)學(xué)計算分析。例如，教師可以向?qū)W生提出一個問題，若現(xiàn)在要將粗鹽提純，并將提純的精鹽配置50g質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8%的氯化鈉溶液，那么需要多少氯化鈉與水？學(xué)生展開運算后，得出需要氯化鈉的質(zhì)量是50g×8%=4g，需要的水是50g-4g=46g。也可以在實驗結(jié)束后讓學(xué)生計算提純后的精鹽的質(zhì)量，運用公式p=m/M×100%計算粗鹽提純的產(chǎn)率，分析此次實驗是否存在誤差以及存在誤差的原因，進(jìn)行實驗的總結(jié)，從而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)質(zhì)量。
結(jié) 語
STEM教育將粗鹽提純劃分成科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)四個部分開展教學(xué)，分別鍛煉學(xué)生的不同素質(zhì)。教學(xué)中各部分緊密相連，相互支撐，促進(jìn)學(xué)生綜合素質(zhì)的發(fā)展，對化學(xué)教學(xué)有著積極的影響。因此，在化學(xué)教學(xué)中，教師要積極研究STEM教學(xué)視野下的化學(xué)教學(xué)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，逐步引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，促進(jìn)學(xué)生綜合素質(zhì)的發(fā)展。
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一、STEM教育在化學(xué)教學(xué)中的作用
粗鹽提純的實驗?zāi)康氖亲寣W(xué)生通過實驗學(xué)會如何除去粗鹽中的難溶性物質(zhì)，要求學(xué)生熟練掌握溶解、過濾、蒸發(fā)等實驗步驟，實驗過程中有許多值得探究的地方，如為何實驗過程需要多次用到玻璃棒等，運用STEM教育開展這次教學(xué)，能夠引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合已經(jīng)學(xué)過的知識來學(xué)習(xí)粗鹽的提純實驗，加深學(xué)生對知識的理解，使得學(xué)生能夠?qū)⑺鶎W(xué)知識運用到實際生活之中，激發(fā)學(xué)生的探究意識，讓學(xué)生從STEM的角度主動探索粗鹽提純背后的原理，引導(dǎo)學(xué)生討論粗鹽提純的不足之處與改進(jìn)方法，培養(yǎng)學(xué)生的科研精神，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)和學(xué)習(xí)質(zhì)量，激發(fā)學(xué)生對化學(xué)的學(xué)習(xí)興趣，帶著興趣去研究化學(xué)。
二、STEM教學(xué)視野下化學(xué)深度學(xué)習(xí)策略
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STEM中的“S”指的是科學(xué)，是指讓學(xué)生運用科學(xué)知識來理解自然界中的種種現(xiàn)象，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。這種理念運用到粗鹽提純的教學(xué)中，就是引導(dǎo)學(xué)生對粗鹽提純的原理進(jìn)行研究，結(jié)合所學(xué)知識探索粗鹽提純實驗，從粗鹽提純的現(xiàn)象研究其原理。在化學(xué)教學(xué)中，理解實驗的原理對于學(xué)生來說意義重大，能夠促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)質(zhì)量的提升。若是教師在教學(xué)中沒有引導(dǎo)學(xué)生探索化學(xué)實驗中的原理，也沒有向?qū)W生講解實驗的原理，學(xué)生就只會照本宣科地記憶這些實驗步驟與過程，在學(xué)習(xí)時毫無樂趣可言，并且難以靈活地運用所學(xué)知識解決實際生活中的問題，影響學(xué)生的學(xué)習(xí)質(zhì)量。因此，在進(jìn)行粗鹽提純的教學(xué)時，教師要注意讓學(xué)生科學(xué)地了解粗鹽提純的原理，促進(jìn)學(xué)生的學(xué)習(xí)。例如，在課堂上，教師可以先創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境。這樣設(shè)計開場白：“我們每個人在生活中都離不開鹽，有的人在吃飯時需要的鹽多，有的人需要的鹽少，但是沒有完全不放鹽的，那么鹽是怎么得來的呢？今天，我們就要學(xué)習(xí)鹽的一種提純方法——粗鹽提純?！庇媒虒W(xué)情境完成課堂導(dǎo)入，吸引學(xué)生的注意力，調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，隨后用多媒體為學(xué)生展示粗鹽提純的原理，即粗鹽中具有許多泥沙等難溶性雜質(zhì)，用過濾的方法可以將這些難溶性雜質(zhì)去除，對粗鹽進(jìn)行初步提純，得到較為精純的鹽。用直觀的教學(xué)方法吸引學(xué)生的注意，讓學(xué)生更加科學(xué)地了解粗鹽提純的原理，明確其中的化學(xué)反應(yīng)式BaCl2+Na2SO4=BaSO4↓+2NaCl,MgCl2+2NaOH=Mg(OH)2↓+2NaCl，Na2CO3+CaCl2=CaCO3↓+2NaCl以及Na2CO3+BaCl2=BaCO3↓+2NaCl，為學(xué)生的下一步學(xué)習(xí)打下良好基礎(chǔ)，促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)質(zhì)量的提升。
（二）細(xì)致入微——正確認(rèn)知提純技術(shù)要素
STEM中的“T”指的是技術(shù)，是指讓學(xué)生明確理解所要進(jìn)行的操作步驟的意義，并能夠準(zhǔn)確地完成操作，促進(jìn)學(xué)生實驗素養(yǎng)的提升。這種理念運用到粗鹽提純的教學(xué)中，就是引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)真分析實驗中的每一個步驟，明確提純實驗的每一步所代表的含義，在進(jìn)行實驗時準(zhǔn)確地按照實驗步驟完成實驗。在化學(xué)實驗教學(xué)中，學(xué)生對操作步驟的理解能夠在一定程度上影響學(xué)生的學(xué)習(xí)質(zhì)量，若是學(xué)生在進(jìn)行實驗時只知道實驗的每一個步驟，卻不明白這些操作的意義，那么就難以從實驗中學(xué)到知識，影響學(xué)生的學(xué)習(xí)質(zhì)量。例如，教師可以在課前將粗鹽提純實驗的步驟制作成課件，在課堂上用多媒體為學(xué)生播放，加深學(xué)生對實驗步驟的記憶，確保學(xué)生不會在實驗中出錯，隨后引導(dǎo)學(xué)生逐步分析實驗步驟所蘊含的知識，討論每一個步驟的意義，讓學(xué)生認(rèn)識到取鹽的數(shù)量要精確到0.1克的意義，知道為何在實驗中要多次用到玻璃棒，每一次用到玻璃棒的作用又是什么，在取得與預(yù)期結(jié)果不符的實驗現(xiàn)象后應(yīng)該怎么做等。隨后教師可以對學(xué)生進(jìn)行提問：為什么在實驗中需要加入固定量的水？加入的水過多或過少會對實驗結(jié)果造成怎樣的影響？以此加深學(xué)生對知識的理解，從而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)質(zhì)量。
（三）權(quán)衡利弊——耗能成本多維選擇方案
STEM中的“E”指的是工程，是指讓學(xué)生在充分了解實驗過程的基礎(chǔ)上進(jìn)行知識的延伸，深入理解實驗設(shè)計，這樣能夠促進(jìn)學(xué)生創(chuàng)新思維的發(fā)展，提高學(xué)生的實踐能力。將這種理念運用到粗鹽提純教學(xué)中，就是讓學(xué)生從消耗、成本、實驗結(jié)果等各個方面進(jìn)行斟酌，選擇出粗鹽提純的最佳方案。在化學(xué)實驗教學(xué)中，探索最合適的方案能夠提高學(xué)生對粗鹽提純相關(guān)知識的運用能力，使得學(xué)生能夠靈活地運用相關(guān)知識解決實際生活中的問題。因此，教師在進(jìn)行教學(xué)時要注意引導(dǎo)學(xué)生從資源耗費、提純度、環(huán)境影響等多方面進(jìn)行考慮，選擇出合適的提純方案。
（四）融會貫通——運用數(shù)學(xué)計算解釋分析
STEM中的“M”指的是數(shù)學(xué)，是指讓學(xué)生運用數(shù)學(xué)來解釋不同情境下的問題，能夠培養(yǎng)學(xué)生運用知識的能力，促進(jìn)學(xué)生數(shù)學(xué)素養(yǎng)的發(fā)展。運用到粗鹽提純教學(xué)中，就是讓學(xué)生運用數(shù)學(xué)知識與化學(xué)知識來計算一些提純中的問題，順利地按照要求完成實驗。在化學(xué)教學(xué)中，有許多地方需要用到數(shù)學(xué)計算，如鹽的提純率、制作的化學(xué)制品的純度以及制作固定純度的化學(xué)制品所需要的材料的量等，將數(shù)學(xué)計算與化學(xué)知識結(jié)合起來，能夠在發(fā)展學(xué)生數(shù)學(xué)素養(yǎng)的同時，促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)質(zhì)量的提高。因此，教師在進(jìn)行教學(xué)時要注意引導(dǎo)學(xué)生運用數(shù)學(xué)計算分析。例如，教師可以向?qū)W生提出一個問題，若現(xiàn)在要將粗鹽提純，并將提純的精鹽配置50g質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8%的氯化鈉溶液，那么需要多少氯化鈉與水？學(xué)生展開運算后，得出需要氯化鈉的質(zhì)量是50g×8%=4g，需要的水是50g-4g=46g。也可以在實驗結(jié)束后讓學(xué)生計算提純后的精鹽的質(zhì)量，運用公式p=m/M×100%計算粗鹽提純的產(chǎn)率，分析此次實驗是否存在誤差以及存在誤差的原因，進(jìn)行實驗的總結(jié)，從而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)質(zhì)量。
結(jié) 語
STEM教育將粗鹽提純劃分成科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)四個部分開展教學(xué)，分別鍛煉學(xué)生的不同素質(zhì)。教學(xué)中各部分緊密相連，相互支撐，促進(jìn)學(xué)生綜合素質(zhì)的發(fā)展，對化學(xué)教學(xué)有著積極的影響。因此，在化學(xué)教學(xué)中，教師要積極研究STEM教學(xué)視野下的化學(xué)教學(xué)，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，逐步引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，促進(jìn)學(xué)生綜合素質(zhì)的發(fā)展。
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