陳彩紅

[摘? ?要]STEM教育理念與高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)課的融合，圍繞化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)開展，教學(xué)重心從講授事實(shí)轉(zhuǎn)移到使用事實(shí)上，將學(xué)生學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)從記憶事實(shí)知識轉(zhuǎn)移到理解可遷移的知識上，促進(jìn)和發(fā)展學(xué)生的探究應(yīng)用能力、團(tuán)隊(duì)合作能力、解決問題能力和交流表達(dá)能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識。

[關(guān)鍵詞]STEM;實(shí)驗(yàn)課;高中化學(xué)

[中圖分類號]? ?G633.8? ? ? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識碼]? ?A? ? ? ? [文章編號]? ?1674-6058（2019）32-0065-02

一、STEM課程理念

STEM是科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineering）和數(shù)學(xué)（Mathematics）各學(xué)科首字母的縮寫。STEM教育，注重培養(yǎng)學(xué)生的探究能力，打破學(xué)科領(lǐng)域邊界，培養(yǎng)學(xué)生的科技理工素養(yǎng)。從STEM到STEAM（增加了藝術(shù)），再到STEAMx（增添更多的學(xué)科領(lǐng)域），STEM教育的內(nèi)涵和外延越來越豐富，它包括了藝術(shù)、體育、科學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、人文、創(chuàng)造與革新、調(diào)查研究、全球溝通協(xié)作等二十一世紀(jì)所需的知識與技能，逐漸發(fā)展為更強(qiáng)的跨學(xué)科綜合教育。

二、現(xiàn)狀分析

高中化學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科。在化學(xué)實(shí)驗(yàn)課中，融入STEM課程理念，探索高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)課中的跨學(xué)科合作是很有必要的。然而，我國對STEM教育和STEM課程的研究多處于理論階段，仍存在問題與不足：（1）在國內(nèi)的相關(guān)研究當(dāng)中，沒有形成適用于本土的具有本國特色的STEM課程;（2）STEM課程理念在高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)課中應(yīng)用的相關(guān)研究存在空白;（3）在高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)中融入STEM課程理念需要教師具備相關(guān)學(xué)科的綜合知識與教學(xué)技能，教師缺乏相關(guān)的培訓(xùn)學(xué)習(xí)。

三、高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)課與STEM課程理念相融合

傳統(tǒng)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)課是教師在課堂上演示實(shí)驗(yàn)，學(xué)生先觀察并記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，再到實(shí)驗(yàn)室操作，注重實(shí)驗(yàn)技能的掌握和化學(xué)原理的驗(yàn)證。該教學(xué)模式重記憶、輕思維，難以培養(yǎng)學(xué)生深層次的理解能力和解決實(shí)際問題的能力。

STEM課程理念下的高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)課以項(xiàng)目實(shí)踐為載體，設(shè)計(jì)可從科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)等方面進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)，重視跨學(xué)科的應(yīng)用交流，注重培養(yǎng)學(xué)生的動手能力及團(tuán)隊(duì)合作能力;圍繞化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)開展實(shí)驗(yàn)，教學(xué)重心從講授事實(shí)轉(zhuǎn)移到使用事實(shí)上，將學(xué)生學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)從記憶事實(shí)知識轉(zhuǎn)移到理解可遷移的知識上。

四、STEM課程理念下高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)課案例設(shè)計(jì)與實(shí)施

1.基本流程

提出與分析問題→應(yīng)用跨學(xué)科知識→團(tuán)隊(duì)合作→選擇與應(yīng)用適當(dāng)?shù)募夹g(shù)→探究與設(shè)計(jì)作品→展示與評價(jià)成果。

2.活動實(shí)施——以“智力元素碘的提取”為例

（1）教學(xué)內(nèi)容及設(shè)計(jì)思路

碘是人體生長發(fā)育所必需的微量元素，有“智力元素”之稱。碘元素的相關(guān)物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)及其應(yīng)用，分別在人教版初中教材和高中必修2的第一章呈現(xiàn)。在人教版、蘇教版、魯教版教材中都編入了“海帶中碘元素的分離及檢驗(yàn)”或“海帶提碘”等必修的探究性實(shí)驗(yàn)或選修實(shí)驗(yàn)。本地區(qū)使用的是人教版教材，人教版化學(xué)必修2第四章第一節(jié)專題二《海水資源的開發(fā)利用》中安排了探究性實(shí)驗(yàn)“海帶中碘的分離與檢驗(yàn)”。該實(shí)驗(yàn)教學(xué)通常是教師先在課堂上講授實(shí)驗(yàn)原理，再安排學(xué)生到實(shí)驗(yàn)室做實(shí)驗(yàn);課時(shí)有限時(shí)，只在課堂上分析實(shí)驗(yàn)，再讓學(xué)生做練習(xí)加深記憶。

STEM課程理念下，我們大膽對該實(shí)驗(yàn)進(jìn)行創(chuàng)新，設(shè)立“智力元素碘的提取”項(xiàng)目，讓學(xué)生查找資料，結(jié)合已有知識，設(shè)計(jì)提取的實(shí)驗(yàn)方案，根據(jù)實(shí)驗(yàn)方案實(shí)施實(shí)驗(yàn)操作并對實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行記錄分析，再根據(jù)分析結(jié)果修改實(shí)驗(yàn)方案，最后以討論或辯論的方式選出最具可行性的實(shí)驗(yàn)方案。讓學(xué)生將實(shí)驗(yàn)步驟與創(chuàng)新思維結(jié)合起來，可使學(xué)生在課堂上保持積極的學(xué)習(xí)狀態(tài)。

（2）教學(xué)目標(biāo)分析

（3）小論文的書寫及答辯

讓學(xué)生結(jié)合自己的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、實(shí)驗(yàn)亮點(diǎn)、創(chuàng)新做法等內(nèi)容撰寫小論文，并附上實(shí)驗(yàn)的照片、原始數(shù)據(jù)、產(chǎn)品展示。在校內(nèi)開展答辯，讓學(xué)生通過PPT，講述項(xiàng)目實(shí)踐過程，鍛煉學(xué)生表達(dá)交流和協(xié)作的能力。答辯過程全程錄像，作為校本課程資源的積累。評選校級一、二、三等獎，選優(yōu)秀作品參加廣州市各類比賽，增強(qiáng)學(xué)生自信心。

五、實(shí)踐研究的反思

1.文獻(xiàn)檢索能力有待提高

當(dāng)要求學(xué)生查找碘的相關(guān)資料時(shí)，多數(shù)學(xué)生只會通過百度搜索，資料有限。建議學(xué)生到增城圖書館注冊會員，或登錄廣州市圖書館官網(wǎng)，進(jìn)行電子閱覽與搜索，還可登錄“中國知網(wǎng)（CNKI）”檢索需要的資料文獻(xiàn)。

2.設(shè)計(jì)方案時(shí)缺乏數(shù)據(jù)精準(zhǔn)意識

在查看學(xué)生的項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案時(shí)，發(fā)現(xiàn)學(xué)生只是寫出實(shí)驗(yàn)步驟，畫出簡單的操作流程圖，對實(shí)驗(yàn)做定性分析，沒能深入轉(zhuǎn)化為定量分析。如在海帶的質(zhì)量、滴加多少滴過氧化氫或高錳酸鉀、試劑濃度、灼燒時(shí)間、煮沸時(shí)間、對比實(shí)驗(yàn)等方面沒記錄精準(zhǔn)數(shù)據(jù)，這對后期的分析會產(chǎn)生較大的障礙。故在修正項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案時(shí)，明確提出要列表格，記錄精準(zhǔn)數(shù)據(jù)，準(zhǔn)確記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，收集多次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并整理數(shù)據(jù)，最終得出研究結(jié)果。

3.實(shí)施實(shí)驗(yàn)方案時(shí)應(yīng)有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度

在實(shí)施實(shí)驗(yàn)方案過程中，多數(shù)學(xué)生對自己設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案能夠嚴(yán)格執(zhí)行，眼里透露出對知識的渴望、對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的期待，就像科學(xué)家一樣以嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度在做研究。

4.在活動中培養(yǎng)創(chuàng)新意識和探究精神

當(dāng)學(xué)生看到向過濾后的淺黃色溶液中滴加淀粉溶液后溶液變藍(lán)色時(shí)，興奮極了。這一現(xiàn)象證明從海帶中分離出了碘單質(zhì)。某學(xué)生提出：“可否在淀粉與碘的混合液中提取碘單質(zhì)？”并嘗試在淀粉與碘的混合液中用反萃取法提取碘單質(zhì)，最終成功。還有學(xué)生嘗試用“強(qiáng)生嬰兒油”或食用油代替CCl4做萃取劑，環(huán)保意識得到增強(qiáng)。學(xué)生在活動中不斷成長，培養(yǎng)了創(chuàng)新意識和探究精神。

此外，STEM課程理念下高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)課的開展，可充分利用第二課堂的時(shí)間，由學(xué)生根據(jù)各個(gè)項(xiàng)目提出需要解決的問題，設(shè)計(jì)方案，再根據(jù)方案開展實(shí)驗(yàn);在實(shí)施方案的過程中仔細(xì)觀察，記錄分析，再次修正設(shè)計(jì)方案，最后通過辯論選擇出最具可行性的方案。實(shí)驗(yàn)中難免會出現(xiàn)失敗，學(xué)生在尋找失敗原因的過程中完成對知識的動態(tài)掌握，在一個(gè)開放、輕松又嚴(yán)謹(jǐn)?shù)姆諊凶灾魈骄?，在?shí)踐中感悟。

（特約編輯 溫? ?簡）