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        高中化學(xué)融合STEAM教育理念的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)建構(gòu)及案例開(kāi)發(fā)

        2021-05-14 07:59:28李申申崔繼文
        現(xiàn)代鹽化工 2021年2期
        關(guān)鍵詞:高中化學(xué)化學(xué)理念

        李申申,崔繼文

        (佳木斯大學(xué) 藥學(xué)院,黑龍江 佳木斯 154007)

        在社會(huì)高度智能化發(fā)展的今天,需要由人完成的認(rèn)知任務(wù)日益復(fù)雜多變,因此,社會(huì)需要的不再是單一、專門(mén)化的人才,而是能夠應(yīng)對(duì)復(fù)雜社會(huì)變化的復(fù)合型人才。STEAM教育體現(xiàn)了跨學(xué)科性,有利于復(fù)合型人才的培養(yǎng),是集科學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)和數(shù)學(xué)5門(mén)學(xué)科發(fā)展于一體,基于多學(xué)科交叉融合方式培養(yǎng)復(fù)合創(chuàng)新型人才的教育理念,是一種側(cè)重科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)、藝術(shù)和計(jì)算機(jī)等學(xué)科的融合教育[1]。為培養(yǎng)更多的科技人才,中國(guó)教育發(fā)動(dòng)了課程改革。在《中國(guó)教育現(xiàn)代化2035》對(duì)拔尖創(chuàng)新人才的培養(yǎng)需求以及“加大應(yīng)用型、復(fù)合型、技術(shù)技能型人才培養(yǎng)的比重”[2]的客觀現(xiàn)實(shí)要求下,國(guó)內(nèi)也開(kāi)始關(guān)注STEAM教育的發(fā)展與實(shí)施,探索STEAM教育模式,在STEAM教育中應(yīng)用信息技術(shù),構(gòu)建跨學(xué)科、跨學(xué)段的完整STEAM教育體系[3]。

        1 高中化學(xué)融合STEAM教育理念的現(xiàn)實(shí)困境

        STEAM教育與新課程改革強(qiáng)調(diào)的以學(xué)生為本,學(xué)生學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)、學(xué)會(huì)創(chuàng)造,并且能夠應(yīng)用所學(xué)知識(shí)解決真實(shí)情境下的問(wèn)題等理念相契合,但要真正讓STEAM教育理念與化學(xué)進(jìn)行有機(jī)融合,仍面臨一定的現(xiàn)實(shí)困境。

        1.1 STEAM教育理念落地受限于分科課程

        我國(guó)目前的課程體系建立在嚴(yán)格的學(xué)科分類(lèi)基礎(chǔ)上,能高效地進(jìn)行學(xué)科知識(shí)教學(xué),但知識(shí)脫離情境,缺乏綜合性和應(yīng)用性[4]。因此,STEAM教育的內(nèi)涵發(fā)展和外延影響均存在一定的局限。雖然我國(guó)在機(jī)器人、3D打印、創(chuàng)客教育方面已經(jīng)取得一定的成績(jī),但并未融入中小學(xué)課程改革,只是激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,并未改變基礎(chǔ)教育的本質(zhì)。STEAM教育理念真正落地需要一定的載體,而這個(gè)載體是課程資源的整合。在現(xiàn)有化學(xué)課程資源的整合之下,能夠體現(xiàn)STEAM教育的跨學(xué)科融合性。因此,如何在現(xiàn)有的高中化學(xué)課程資源中融入STEAM教育理念,是首要解決的問(wèn)題。

        1.2 STEAM教育實(shí)踐融合困于教師教學(xué)

        STEAM教育如何與現(xiàn)有的高中化學(xué)課程資源相融合,對(duì)切實(shí)可行的實(shí)踐方法和手段進(jìn)行探究是當(dāng)前的另一困境。多數(shù)教師在理念上表示認(rèn)同,但苦于找不到合適的方法、手段與具體的實(shí)施方案,致使STEAM教育的落地困于教師的教學(xué)。因此,以何種方式促進(jìn)學(xué)生跨學(xué)科的整合學(xué)習(xí),是推動(dòng)STEAM教育理念落實(shí)到化學(xué)教育必須要考量的問(wèn)題。目前,STEAM教育跨學(xué)科課程以協(xié)同整合、優(yōu)化重組,支持學(xué)生以跨課程的方式開(kāi)展項(xiàng)目式學(xué)習(xí)[5]。盡管這種開(kāi)放式的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)并不少見(jiàn),但在化學(xué)中融合該理念的化學(xué)教師并不多見(jiàn)。因此,教師選擇何種教育方式,是STEAM教育理念落地化學(xué)教育的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

        2 高中化學(xué)融合STEAM教育理念落地路徑

        2.1 整合學(xué)科課程資源,促進(jìn)STEAM教育理念落地

        化學(xué)是一門(mén)基礎(chǔ)學(xué)科,與社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、社會(huì)文明關(guān)系密切,也是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的重要基礎(chǔ)。因此,化學(xué)學(xué)科的基礎(chǔ)性、綜合性和應(yīng)用性,與STEAM教育理念存在內(nèi)在的一致性。另外,在2017版的新課程標(biāo)準(zhǔn)中,強(qiáng)調(diào)化學(xué)學(xué)科課程內(nèi)容結(jié)合生活實(shí)際,關(guān)注社會(huì)問(wèn)題,倡導(dǎo)情景的創(chuàng)設(shè),促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變,注重學(xué)生創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的培養(yǎng),說(shuō)明化學(xué)教育與STEAM教育在強(qiáng)調(diào)學(xué)科融合、解決真實(shí)問(wèn)題、促進(jìn)創(chuàng)新能力培養(yǎng)等方面存在耦合性,為在化學(xué)教育中落實(shí)STEAM教育理念、幫助學(xué)生跨學(xué)科學(xué)習(xí)、提升學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力提供了可能性[6]。

        2.2 探索項(xiàng)目式學(xué)習(xí),注重多學(xué)科融合教學(xué)

        STEAM教育以基于項(xiàng)目的學(xué)習(xí)、問(wèn)題的學(xué)習(xí)為主要教學(xué)(學(xué)習(xí))方式,引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)合作與實(shí)踐,完成主題項(xiàng)目和解決生活中遇到的難題[7]。在我國(guó)現(xiàn)有的分科式教學(xué)的背景下,在化學(xué)學(xué)科內(nèi)開(kāi)展跨學(xué)科主題項(xiàng)目式學(xué)習(xí),無(wú)疑是STEAM教育理念落地的可行路徑之一。因此,化學(xué)課程中的跨學(xué)科項(xiàng)目式主題學(xué)習(xí)將從化學(xué)學(xué)科出發(fā),選取合適的跨學(xué)科教學(xué)主題,運(yùn)用化學(xué)及相關(guān)學(xué)科(如數(shù)學(xué)、物理、生物、地理等學(xué)科)的知識(shí)與方法,設(shè)計(jì)和實(shí)施系統(tǒng)化的教學(xué),培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用跨學(xué)科思維解決真實(shí)情境下的復(fù)雜問(wèn)題等能力[8]。

        3 踐行STEAM教育理念的高中化學(xué)項(xiàng)目式學(xué)習(xí)建構(gòu)

        3.1 項(xiàng)目式學(xué)習(xí)主題建構(gòu)

        跨學(xué)科項(xiàng)目式主題的建構(gòu)是項(xiàng)目式學(xué)習(xí)建構(gòu)的首要環(huán)節(jié)??鐚W(xué)科項(xiàng)目式學(xué)習(xí)要求學(xué)生運(yùn)用跨學(xué)科思維,創(chuàng)造性地解決真實(shí)情境下的復(fù)雜問(wèn)題,并提升學(xué)生解決綜合問(wèn)題的能力。因此,跨學(xué)科的項(xiàng)目主題應(yīng)具備以下特征:(1)跨學(xué)科性。所選的主題不僅運(yùn)用化學(xué)學(xué)科知識(shí)來(lái)解決問(wèn)題,還涉及其他學(xué)科;(2)真實(shí)情境性。選定一個(gè)主題背景,創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境貫穿始終,學(xué)生置身于真實(shí)的情境中解決問(wèn)題;(3)生活的關(guān)聯(lián)性。與生活實(shí)際相聯(lián)系,學(xué)生能夠運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解釋生活現(xiàn)象以及實(shí)際問(wèn)題,鍛煉學(xué)生的思維能力,使其向高階思維轉(zhuǎn)化,培養(yǎng)獨(dú)立思考能力;(4)學(xué)生實(shí)踐性。所設(shè)計(jì)的項(xiàng)目主題還應(yīng)具備實(shí)踐性,學(xué)生在實(shí)踐探索的過(guò)程中,運(yùn)用高階思維解決復(fù)雜問(wèn)題,提高解決學(xué)科復(fù)雜問(wèn)題的能力;(5)開(kāi)放性。主題的選取既能夠體現(xiàn)化學(xué)學(xué)科的特點(diǎn),又能夠體現(xiàn)社會(huì)發(fā)展的價(jià)值和時(shí)代性。綜合以上特征,選定以高中化學(xué)涉及的跨學(xué)科內(nèi)容—乳液的制作為主題。

        3.2 項(xiàng)目式學(xué)習(xí)操作流程建構(gòu)

        確定項(xiàng)目主題后,選擇與該主題相關(guān)的跨學(xué)科的教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行教學(xué)背景和教學(xué)情境的設(shè)計(jì)?;诖?,為學(xué)生設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)式的問(wèn)題,并根據(jù)項(xiàng)目主題的任務(wù)進(jìn)行設(shè)定。對(duì)學(xué)生所要完成的項(xiàng)目任務(wù)進(jìn)行拆分,形成子任務(wù),對(duì)于每一個(gè)子任務(wù)的完成情況,教師要進(jìn)行有針對(duì)性的評(píng)價(jià),評(píng)價(jià)方式主要為形成性評(píng)價(jià)和總結(jié)性評(píng)價(jià)。對(duì)于學(xué)生能夠自己完成的任務(wù),教師無(wú)需為學(xué)生提供學(xué)習(xí)支架;若學(xué)生覺(jué)得所要完成的項(xiàng)目任務(wù)存在一定的困難,教師應(yīng)給予適當(dāng)?shù)膸椭c引導(dǎo),與學(xué)生共同完成項(xiàng)目任務(wù),同時(shí),組織學(xué)生進(jìn)行最終的項(xiàng)目成果匯報(bào)。具體操作流程如圖1所示。

        在該項(xiàng)目式學(xué)習(xí)流程的指導(dǎo)下,以“化妝品—制作乳液”為例進(jìn)行如下課程設(shè)計(jì)。該課程設(shè)計(jì)立足化學(xué)學(xué)科進(jìn)行真實(shí)情境創(chuàng)設(shè),學(xué)生在真實(shí)的情境中解決復(fù)雜的問(wèn)題,領(lǐng)悟科學(xué)素養(yǎng),培養(yǎng)跨學(xué)科思維及人文素養(yǎng),逐步體現(xiàn)出跨學(xué)科項(xiàng)目學(xué)習(xí)模式在化學(xué)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生綜合實(shí)踐能力的作用,并驗(yàn)證其操作的可行性,為STEAM教育理念融入化學(xué)學(xué)科提供事實(shí)支撐。

        4 高中化學(xué)項(xiàng)目式學(xué)習(xí)案例開(kāi)發(fā)—以“化妝品—乳液的制作”為例

        4.1 項(xiàng)目啟動(dòng):確定主題與教學(xué)目標(biāo)

        以“化妝品—乳液的制作”為主題的教學(xué)內(nèi)容,是對(duì)人教版高中化學(xué)必修二第三章“有機(jī)物”的內(nèi)容進(jìn)行整合。該部分知識(shí)與生物、地理、物理等學(xué)科聯(lián)系緊密,有利于開(kāi)展跨學(xué)科教學(xué),且適合學(xué)生自己親自動(dòng)手制作。因此,確定項(xiàng)目主題為“化妝品—乳液的制作”。

        教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)為:

        (1)了解乳液的制作過(guò)程,認(rèn)識(shí)并了解芳香植物—薰衣草、洋甘菊(生物),同時(shí)了解兩種植物的生長(zhǎng)環(huán)境和相關(guān)氣候(地理)、重要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)油脂性質(zhì)(化學(xué))及古法榨油(物理)。

        (2)運(yùn)用蒸餾的方法提取植物中的精油(化學(xué))。

        (3)通過(guò)調(diào)查和收集資料尋找證據(jù),經(jīng)歷發(fā)現(xiàn)、提出、分析、解決問(wèn)題的過(guò)程,培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)、求真務(wù)實(shí)的態(tài)度,與同伴合作進(jìn)行乳液的制作,提高學(xué)生的邏輯思維能力與實(shí)踐能力。

        (4)體會(huì)化學(xué)與生物、地理、物理等學(xué)科的關(guān)聯(lián),感悟多學(xué)科之間的內(nèi)在聯(lián)系。

        4.2 項(xiàng)目任務(wù)規(guī)劃:初步了解乳液的制作過(guò)程

        (1)教師出示多種乳液及說(shuō)明書(shū),尋找不同乳液的主要成分表,分析各種成分的作用及特點(diǎn),總結(jié)長(zhǎng)期使用對(duì)皮膚可能起到的有益作用或不良影響,同時(shí),引導(dǎo)學(xué)生自己制作好用又安全的乳液。

        (2)學(xué)生自主查閱資料或依據(jù)生活經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行分組討論。多數(shù)學(xué)生就精油、植物提取油原料(芳香植物薰衣草、稻米、葡萄)的種植、生產(chǎn)、加工、分類(lèi)等問(wèn)題進(jìn)行討論,部分學(xué)生發(fā)現(xiàn)了影響乳液制作的因素并進(jìn)行討論交流。

        (3)師生共同匯報(bào),提供支架,了解制作乳液的步驟及影響乳液制作的因素。

        (4)教師引導(dǎo)學(xué)生制定并劃分項(xiàng)目任務(wù)。

        任務(wù)一:學(xué)生進(jìn)行小組活動(dòng),教師引導(dǎo)學(xué)生針對(duì)乳液制作項(xiàng)目設(shè)計(jì)思維導(dǎo)圖(見(jiàn)圖2)。

        任務(wù)二:學(xué)生查閱市面上的乳液成分說(shuō)明以及每種成分的功效,同時(shí),將涉及的有機(jī)物進(jìn)行分類(lèi),主要針對(duì)稻米油進(jìn)行重點(diǎn)介紹,了解薰衣草精油。教師引導(dǎo)學(xué)生從化學(xué)學(xué)科的角度了解稻米油屬于油脂,認(rèn)識(shí)油脂中液態(tài)油的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、存在形式、提取方法及用途;從生物學(xué)的角度認(rèn)識(shí)油脂中固態(tài)脂的分類(lèi)及作用。

        任務(wù)三:設(shè)計(jì)并確定最終的乳液制作方案、小組分工、花費(fèi)的時(shí)間以及查閱制作乳液的相關(guān)注意事項(xiàng),為乳液的成功制作打下基礎(chǔ)。

        任務(wù)四:制作乳液,展示純手工工藝、純天然原料并進(jìn)行匯報(bào),對(duì)項(xiàng)目產(chǎn)品進(jìn)行分析,歸納出成功與不足之處。

        4.3 項(xiàng)目活動(dòng)開(kāi)展:準(zhǔn)備乳液制作的相關(guān)材料

        圖1 具體操作流程

        圖2 項(xiàng)目設(shè)計(jì)思維導(dǎo)圖

        (1)教師對(duì)班級(jí)同學(xué)進(jìn)行分組,小組同學(xué)進(jìn)行合作與分工,查閱相關(guān)資料,對(duì)薰衣草精油和稻米油原料的種植、加工、生產(chǎn)、分類(lèi)進(jìn)行匯報(bào)。教師引導(dǎo)學(xué)生歸納并總結(jié)本節(jié)課所學(xué)習(xí)的知識(shí)(精油的提取及油脂相關(guān)知識(shí)的介紹)。

        (2)學(xué)生依據(jù)自己查閱的制作乳液的相關(guān)步驟,通過(guò)小組交流討論,分析所需的材料、人員的安排以及時(shí)間的合理劃分,在教師的幫助下準(zhǔn)備所需材料來(lái)制作乳液,并如實(shí)填寫(xiě)作品制作記錄表。

        (3)教師實(shí)時(shí)關(guān)注學(xué)生的活動(dòng)過(guò)程,適時(shí)給予指導(dǎo)幫助。

        4.4 項(xiàng)目作品展示:匯報(bào)成果

        (1)教師組織學(xué)生進(jìn)行小組匯報(bào),展示自己小組的作品—乳液。

        (2)學(xué)生小組匯報(bào)并展示各項(xiàng)成果:準(zhǔn)備制作乳液所需的原料及其功效,并將原料中涉及的相關(guān)化學(xué)知識(shí)進(jìn)行梳理(以思維導(dǎo)圖的形式呈現(xiàn)),展示過(guò)程記錄單、發(fā)言匯報(bào)等。

        (3)組織學(xué)生進(jìn)行互評(píng),并揭示該過(guò)程中涉及的知識(shí)與生物、地理、工程等學(xué)科的聯(lián)系,突出跨學(xué)科性。

        (4)拓展延伸,學(xué)生將純天然手工制作的乳液帶回家使用,并與市面上的乳液進(jìn)行對(duì)比,記錄效果,寫(xiě)成一篇科學(xué)小論文。

        4.5 《乳液的制作》項(xiàng)目反思

        為檢驗(yàn)該模式的實(shí)施效果,在有限的范圍內(nèi)選取案例學(xué)校試驗(yàn)班開(kāi)始教學(xué)實(shí)踐,并運(yùn)用訪談法,訪談試驗(yàn)學(xué)校的老師,觀察學(xué)生上課前后的狀態(tài)變化。訪談老師認(rèn)為,該課程較好地鍛煉了學(xué)生4個(gè)方面的能力:(1)學(xué)生獲取信息、提取有效信息的能力得到一定的提升;(2)學(xué)生在設(shè)計(jì)乳液制作方案的過(guò)程中,邏輯思維能力得到了鍛煉;(3)學(xué)生在制作乳液的過(guò)程中,動(dòng)手操作能力和科學(xué)探究能力得到了提高;(4)學(xué)生在進(jìn)行小組討論和匯報(bào)時(shí),鍛煉了自主學(xué)習(xí)能力與語(yǔ)言表達(dá)能力,同時(shí),學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)也得到了增強(qiáng)。

        5 結(jié)語(yǔ)

        跨學(xué)科項(xiàng)目式學(xué)習(xí)有利于融合STEAM教育理念,并且能夠較好地培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力,如學(xué)生在獲取信息、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的過(guò)程中,逐步運(yùn)用多學(xué)科知識(shí)解決問(wèn)題的能力。然而,在現(xiàn)有的分科教學(xué)中,強(qiáng)調(diào)在單一學(xué)科、單一領(lǐng)域內(nèi)落實(shí)STEAM教育仍然需要較長(zhǎng)時(shí)間的探索。未來(lái)在不同的國(guó)情、省情、校情之下,STEAM教育的具體落實(shí)路徑是不斷創(chuàng)新豐富的。STEAM教育理念落實(shí)形式多樣,但最關(guān)鍵的在于實(shí)踐效果。實(shí)踐的成功將有助于STEAM教育的推廣與發(fā)展,同時(shí),在長(zhǎng)期的、大規(guī)模的實(shí)證研究中,有利于驗(yàn)證跨學(xué)科項(xiàng)目式學(xué)習(xí)模式的有效性。

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