鐘進(jìn)華

【內(nèi)容摘要】本文首先闡述STEM理念的概念簡介，以此確立研究基點(diǎn);然后簡述踐行STEM理念的重要性，直接展示研究價(jià)值;接著詳細(xì)論述STEM理念在化學(xué)課堂上的科學(xué)應(yīng)用：借助知識(shí)講解踐行STEM理念、借助課堂探究踐行STEM理念、借助實(shí)驗(yàn)活動(dòng)踐行STEM理念、借助現(xiàn)實(shí)生活踐行STEM理念;最后概述STEM理念應(yīng)用于化學(xué)課堂的再思考。

【關(guān)鍵詞】STEM理念 化學(xué)課堂 科學(xué)應(yīng)用 高中生

在新課程改革和素質(zhì)教育的大力推進(jìn)下，廣大教師開始致力于新理念、新資源和新方法在化學(xué)課堂教學(xué)過程中的有效應(yīng)用和科學(xué)探究，以此為高中生的化學(xué)認(rèn)知、合作探究、快樂交流和全面發(fā)展創(chuàng)設(shè)一個(gè)最優(yōu)化的全新環(huán)境。在此過程中，STEM理念逐漸在高中化學(xué)課堂教學(xué)過程中風(fēng)生水起，逐漸展示出強(qiáng)大的生命力、發(fā)展力和實(shí)效力，為高中生的化學(xué)認(rèn)知帶來了全新的認(rèn)知體驗(yàn)。

一、STEM理念的概念簡介

STEM理念是指教師在化學(xué)課堂教學(xué)過程中打破課程界限，積極立足S（科學(xué)）、T（科學(xué)技術(shù)）、E（教育）和M（數(shù)學(xué)）四大學(xué)科的基礎(chǔ)知識(shí)，幫助高中生從多個(gè)課程角度去全面分析、集中探究和整合處理教材內(nèi)容中的研究對象。STEM理念是一種較為先進(jìn)的課程整合理念，特別適用于理科知識(shí)的全面剖析和課程知識(shí)之間融會(huì)貫通，是引導(dǎo)高中生進(jìn)行化學(xué)認(rèn)知的“神兵利器”。

二、踐行STEM理念的重要性

STEM理念是一種新型的先進(jìn)理念，是立足四大課程去審視化學(xué)知識(shí)的講解方法、認(rèn)知角度和思維方式，以此促進(jìn)高中生從多個(gè)課程角度去認(rèn)知、感知和掌握化學(xué)知識(shí)，力求幫助高中生實(shí)現(xiàn)各類課程知識(shí)之間的融會(huì)貫通、渾然一體。因此，STEM理念能夠幫助高中生全面理解和精準(zhǔn)把握化學(xué)課堂上的體系性知識(shí)，能夠讓高中生在化學(xué)課堂上學(xué)得更多更好更快，真正實(shí)現(xiàn)高中生的兼收并蓄、快樂成長，圓滿完成新課程改革對化學(xué)課堂的實(shí)施要求。

三、STEM理念在化學(xué)課堂上的科學(xué)應(yīng)用

STEM理念是一種體系性理念，能夠有效訓(xùn)練高中生的綜合思維能力、全局考量習(xí)慣和多角度審視問題能力，因而對于高中生的全面發(fā)展意義重大。

1.借助知識(shí)講解踐行STEM理念

課堂教學(xué)是STEM理念的“演武場”，因此，教師應(yīng)該從最基礎(chǔ)的知識(shí)講解開始就為高中生滲透STEM理念，讓高中生一點(diǎn)點(diǎn)地適應(yīng)STEM理念、熟悉STEM理念和掌握STEM理念，自然就會(huì)運(yùn)用STEM理念對化學(xué)教材內(nèi)容上的課本知識(shí)進(jìn)行全面考量和綜合理解了。思維一旦被STEM理念開啟，認(rèn)知就會(huì)煥然一新。知識(shí)講解是教師引領(lǐng)高中生進(jìn)行知識(shí)積累、合作探究、快樂交流和全面發(fā)展的第一步，因而教師應(yīng)特別注意在知識(shí)講解部分對高中生進(jìn)行STEM理念的啟迪工程，為高中生的化學(xué)認(rèn)知積累下足夠多的STEM理念信息，力求在潛移默化中時(shí)時(shí)刻刻影響著高中生的思維方式和知識(shí)學(xué)習(xí)。

以“離子反應(yīng)”為例：

教師可以從“化學(xué)”的角度將其定義為“在溶液狀態(tài)下離子與離子之間發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)，生成了新物質(zhì)”;教師可以“教育”的角度將其解釋為“兩種具有結(jié)合傾向的元素在共同努力、共同奮斗中相互結(jié)合，形成新的物質(zhì)”;教師可以從“數(shù)學(xué)”的角度將其解釋為“兩種顆粒在溶液狀態(tài)下的重新分組的結(jié)合過程”。

以“置換反應(yīng)”為例：

教師可以從“化學(xué)”的角度將其定義為“兩種物質(zhì)在溶液狀態(tài)下，相互交換組成元素而形成新物質(zhì)的化學(xué)變化過程”;教師可以從“教育”的角度將其定義為“物質(zhì)在溶液狀態(tài)下的重新優(yōu)化組合，將兩個(gè)具有結(jié)合可能的元素匯集在一起，形成了新物質(zhì)”;教師可以從“數(shù)學(xué)”的角度將其定義為“顆粒的再次分組組合，但是，顆粒的總數(shù)不變”。

2.借助課堂探究踐行STEM理念

教師不僅要在知識(shí)講解的起點(diǎn)位置滲透STEM理念，還要在課堂探究過程中滲透STEM理念。課堂探究是師生一起合作，共同進(jìn)行課堂認(rèn)知的重要過程，自然也需要STEM理念的有機(jī)融入，讓師生之間借助集體智慧和團(tuán)隊(duì)合力在互幫互助中使用STEM理念去積極探究化學(xué)知識(shí)殿堂的另一番風(fēng)景。也就是說，教師要引領(lǐng)高中生在課堂探究過程中一點(diǎn)點(diǎn)踐行STEM理念，在切實(shí)使用中一點(diǎn)點(diǎn)習(xí)慣STEM理念，一點(diǎn)點(diǎn)地掌握STEM理念。俗話說，熟能生巧，高中生具有較高的發(fā)展性、可塑性和上升性，自然能夠在逐漸感悟中一點(diǎn)點(diǎn)掌握STEM理念的核心精髓，借助個(gè)人的主觀能動(dòng)性的多次探究，慢慢發(fā)展成為STEM理念的主人。

以“石油”為例：

師生可以從“化學(xué)”的角度將其定為“各種油料如汽油、柴油、煤油等的混合物，且汽油密度小，易燃易爆，主要適用于汽車行業(yè)的發(fā)動(dòng)機(jī)。柴油密度大，性質(zhì)雖較為穩(wěn)定，也屬于易燃油料，主要應(yīng)用于拖拉機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)使用。高質(zhì)量的煤油現(xiàn)多使用于飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)之中”。師生也可以從“數(shù)學(xué)”的角度將其理解為“多種油料按照一定比例混合后的液體，且汽油、柴油和煤油等油料各自都具有非常具體的百分含量”，更可以從“科學(xué)技術(shù)”的角度將其理解為“多種可燃液體的組合體，且可以進(jìn)行分餾，得到多種高價(jià)值的油料產(chǎn)品，對于我國的交通運(yùn)輸、航空航天、日常生活息息相關(guān)”。師生還可以從“教育”的角度將其定義為“一種非可再生資源，在人類歷史發(fā)展過程中曾經(jīng)扮演過極其重要的資源角色。不過，汽油、柴油和煤油等油料物質(zhì)既是人們?nèi)粘，F(xiàn)實(shí)生活中的消費(fèi)品，也是影響環(huán)境、污染環(huán)境的主要來源，因而石油既是一個(gè)有功于人類社會(huì)發(fā)展的功臣，也是一個(gè)泛濫使用后危害環(huán)境的罪人”。

3.借助實(shí)驗(yàn)活動(dòng)踐行STEM理念

教師不僅需要在知識(shí)講解和課堂探究過程中滲透STEM理念，更要在實(shí)驗(yàn)活動(dòng)中一起研究和驗(yàn)證STEM理念。實(shí)驗(yàn)活動(dòng)是高中生進(jìn)行化學(xué)認(rèn)知、合作探究、快樂交流和全面發(fā)展不可缺失的重要區(qū)域，因而STEM理念的融入能夠?yàn)楦咧猩幕瘜W(xué)認(rèn)知?jiǎng)?chuàng)設(shè)一個(gè)體系化、全面化、漸進(jìn)化的嶄新認(rèn)知范疇。實(shí)驗(yàn)活動(dòng)是高中生進(jìn)行化學(xué)認(rèn)知過程中不可缺失的重要途徑，而實(shí)驗(yàn)過程則是一個(gè)多種知識(shí)相互融合、交織重合的復(fù)雜過程，也恰好是STEM理念切入化學(xué)課堂的最佳區(qū)域。因此，教師在實(shí)驗(yàn)活動(dòng)過程中格外注意STEM理念在課堂教學(xué)過程中的融入，以此為高中生創(chuàng)設(shè)出多種知識(shí)的混合盛宴，讓高中生“一次吃個(gè)夠”。高中生在實(shí)驗(yàn)活動(dòng)過程中要觀察實(shí)驗(yàn)物品、溶解過程、加速溶解、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)結(jié)果，因而需要?jiǎng)友塾^察、動(dòng)手交流、動(dòng)腦思考、動(dòng)嘴交流，從而能夠真正讓高中生活起來、動(dòng)起來、學(xué)起來、樂起來，自然也會(huì)利用STEM理念去理解和解釋實(shí)驗(yàn)過程中遇到的各類問題。

以“硫酸”為例：

對于實(shí)驗(yàn)中使用的“硫酸”而言，從“化學(xué)”角度來說就是“純硫酸與水的混合物，因?yàn)槿家豪锩婕扔辛蛩岱肿樱灿兴肿?，因而是混合物?從“數(shù)學(xué)”的角度來說就是“硫酸和水兩種物質(zhì)按照一定酸水比例配置好的溶液，且溶液的密度或濃度可以根據(jù)實(shí)際需要而隨意調(diào)配”;從“科學(xué)技術(shù)”的角度來說就是“利用一定化工原料生產(chǎn)出來的酸性產(chǎn)品，應(yīng)用于化工產(chǎn)業(yè)或?qū)嶒?yàn)室之中”。從“物理”的角度來說就是“水分子與硫酸分子相結(jié)合的稀釋溶液，且水分子與硫酸分子處于不停運(yùn)動(dòng)之中，即分子熱運(yùn)動(dòng)?！?/p>

4.借助生活現(xiàn)象踐行STEM理念

教師不僅要引導(dǎo)高中生在實(shí)驗(yàn)室之中積極踐行STEM理念，用STEM理念去解釋實(shí)驗(yàn)物品、物品溶解、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、實(shí)驗(yàn)過程和實(shí)驗(yàn)結(jié)果，教師還要鼓勵(lì)高中生在現(xiàn)實(shí)生活中將STEM理念應(yīng)用于解釋一些生活現(xiàn)象。化學(xué)實(shí)驗(yàn)來源于現(xiàn)實(shí)生活，又高于現(xiàn)實(shí)生活，因此，教師可以在課堂上引進(jìn)一些生活現(xiàn)象讓高中生進(jìn)行集體討論，在一邊進(jìn)行課堂討論中，一邊用STEM理念去集體探究生活現(xiàn)象之中隱含的化學(xué)知識(shí)。生活現(xiàn)象是多個(gè)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的整合發(fā)生，因而要比化學(xué)實(shí)驗(yàn)室中的實(shí)驗(yàn)知識(shí)、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、實(shí)驗(yàn)過程和實(shí)驗(yàn)結(jié)論更加復(fù)雜多變，因而也更具探究性、不確定性和全面性，正好是培養(yǎng)高中生STEM理念的“磨刀石”。

以“餃子醋”為例：

“餃子醋”作為一種食用調(diào)味品，因此，教師可以與高中生在化學(xué)課堂上一起用“STEM理念”去分析“餃子醋”。教師與高中生利用“化學(xué)知識(shí)”將“餃子醋”定義為“水與醋酸的混合物，即溶液中既有水分子，也有醋酸分子，因?yàn)槭嵌喾肿拥牟⒋鏍顟B(tài)，因而餃子醋屬于混合物”。教師與高中生利用“物理知識(shí)”將“餃子醋”定義為水分子與醋酸分子的聚合物，二者在溶液中無時(shí)無刻不在進(jìn)行分子熱運(yùn)動(dòng)。餃子醋作為液體也有自己的沸點(diǎn)、凝固點(diǎn)，自然也會(huì)有隨時(shí)都在進(jìn)行的蒸發(fā)現(xiàn)象，且蒸發(fā)的速度與表面積、空氣流通速度、液體溫度等因素息息相關(guān)。教師與高中生利用“數(shù)學(xué)知識(shí)”將“餃子醋”定義為“人們?yōu)榱诉_(dá)到調(diào)味的目的，而使用醋酸與水按照一定比例進(jìn)行調(diào)配的產(chǎn)物，且醋酸越多，酸味越大，醋酸越少，醋味就越小”。教師與高中生利用“教育知識(shí)”將“餃子醋”定義為“餃子是我國的傳統(tǒng)食物，且是傳統(tǒng)美食，而餃子醋自然沾餃子的光而成為一種獨(dú)立存在的醋酸產(chǎn)品。且餃子醋與普通醋完全不一樣，普通食用醋就是酸酸的味道，而餃子醋卻是甜中微微有點(diǎn)酸，略有點(diǎn)醋飲料的風(fēng)格”。

四、STEM理念應(yīng)用于化學(xué)課堂的再思考

STEM理念是一種全新理念和先進(jìn)理念，還沒有完全成熟、擁有廣闊發(fā)展前景和提升空間的應(yīng)用策略，因而在化學(xué)課堂教學(xué)過程中使用STEM理念時(shí)還具有一定的不確定性。因此，教師既要在化學(xué)課堂教學(xué)中積極踐行STEM理念，以此為高中生的課堂認(rèn)知提供另一番別有洞天的認(rèn)知角度和認(rèn)知信息，還要對STEM理念進(jìn)行深入研究和大膽探究，有效促進(jìn)STEM理念日益走向成熟，也將STEM理念在化學(xué)課堂上的科學(xué)應(yīng)用在層次上、質(zhì)量上和水平上實(shí)現(xiàn)有效提升。STEM理念屬于利用全局觀念去審視一個(gè)化學(xué)問題，因而對高中生提出的思維要求和觀察場面的要求都較高，因此，就是要對高中生循循善誘地指引高中生循序漸進(jìn)。

結(jié)語

教師不僅是化學(xué)課堂的承載者、實(shí)施者和完善者，也是STEM理念的研究者、踐行者和推廣者，更是高中生進(jìn)行知識(shí)積累、課堂合作、快樂交流和主動(dòng)探究的關(guān)注者、指導(dǎo)者和促進(jìn)者。因此，教師以STEM理念為研究對象，積極開發(fā)STEM理念在化學(xué)課堂上的教育價(jià)值，并在化學(xué)課堂上借助知識(shí)講解踐行STEM理念、借助課堂探究踐行STEM理念、借助實(shí)驗(yàn)活動(dòng)踐行STEM理念，以此為高中生的知識(shí)學(xué)習(xí)和全面發(fā)展創(chuàng)設(shè)一個(gè)最優(yōu)化的發(fā)展平臺(tái)。

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（作者單位：廣西玉林市福綿高級中學(xué)）