摘要：STEM是科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)四門課程的簡稱，它強(qiáng)調(diào)學(xué)科各種知識(shí)的交叉融合，旨在培養(yǎng)學(xué)生跨學(xué)科的綜合素養(yǎng)。文章以復(fù)習(xí)課“實(shí)驗(yàn)室制取氧氣中關(guān)于‘少量的探討”為例，從實(shí)驗(yàn)室高錳酸鉀制取氧氣反應(yīng)原理出發(fā)，圍繞著實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮诵?，利用?shù)學(xué)計(jì)算探索發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)過程中探索高錳酸鉀的正確使用量，將STEM理念滲透到教學(xué)設(shè)計(jì)中，融合各學(xué)科知識(shí)，以期更好地培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題，分析問題，解決問題綜合實(shí)踐能力以及實(shí)驗(yàn)素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：STEM理念;初中化學(xué);實(shí)驗(yàn)室制取氧氣;少量

文章編號(hào)：1008-0546（2021）03-0077-03 中圖分類號(hào)：G632.41 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2021.03.018

STEM教育是科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineering）和數(shù)學(xué)（Mathematics）四門學(xué)科的簡稱。強(qiáng)調(diào)學(xué)科的融合交叉，往往通過任務(wù)驅(qū)動(dòng)使得四門學(xué)科結(jié)合成一個(gè)有機(jī)整體，它促使學(xué)生綜合運(yùn)用多學(xué)科知識(shí)來更好地解決實(shí)際問題，以更好地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神與實(shí)踐能力[1]。將STEM理念融入中學(xué)化學(xué)教學(xué)中，使學(xué)生不僅獲得與科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)等相關(guān)的知識(shí)，還能與真實(shí)世界聯(lián)系起來，將知識(shí)文化和當(dāng)前的社會(huì)生產(chǎn)生活等緊密結(jié)合，充分理解科學(xué)、技術(shù)、工程與數(shù)學(xué)之間的交互關(guān)系，為提高學(xué)生綜合素養(yǎng)及全面發(fā)展打下良好基礎(chǔ)[2]。

化學(xué)學(xué)科的基本觀念體系，包含了知識(shí)類、方法類和情感類三個(gè)基本面。宋心琦教授指出：“學(xué)生能否牢固地、準(zhǔn)確地、哪怕只是定性地建立起基本的化學(xué)觀念，應(yīng)當(dāng)是中學(xué)化學(xué)教學(xué)的第一目標(biāo)”[3]。但在我們初中化學(xué)教學(xué)當(dāng)中，單一零散的知識(shí)點(diǎn)往往很難形成一個(gè)又一個(gè)的知識(shí)體系。因?yàn)榛瘜W(xué)基本觀念既不是具體的化學(xué)知識(shí)，也不是化學(xué)知識(shí)的簡單組合，而是揭示某些知識(shí)規(guī)律的重要工具，更是解決問題時(shí)自覺運(yùn)用的基本思想和方法。

在義務(wù)教育階段，大部分學(xué)生們可以較好掌握單一的基本知識(shí)與技能，但利用所學(xué)到的綜合知識(shí)去解決實(shí)際問題方面還是相對薄弱。這也說明了學(xué)生的總體認(rèn)知水平尚屬初級(jí)階段，還需要進(jìn)一步培育化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)。本文以復(fù)習(xí)課“實(shí)驗(yàn)室制取氧氣中有關(guān)‘少量的探討”為例，探討在初三化學(xué)綜合復(fù)習(xí)課中融合STEM理念，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的綜合能力和化學(xué)學(xué)科素養(yǎng)。

一、教學(xué)目標(biāo)與學(xué)情分析

人教版初中化學(xué)上冊課本P45的“實(shí)驗(yàn)活動(dòng)1氧氣的實(shí)驗(yàn)室制取與性質(zhì)”主要目的除了要求學(xué)生對化學(xué)基本實(shí)驗(yàn)操作、氧氣的實(shí)驗(yàn)室制取和氧氣性質(zhì)的綜合應(yīng)用提升到一個(gè)新的階段之外，還隱藏了一個(gè)定量的任務(wù)：收集兩瓶氧氣以進(jìn)行性質(zhì)檢驗(yàn)。然而，其實(shí)驗(yàn)步驟一的第（2）步中，高錳酸鉀用量只寫了“少量”。很多同學(xué)根據(jù)課本P18“資料卡片”中的描述：“如果沒有說明用量……固體只需蓋滿試管底部即可?！敝率勾蟛糠謱W(xué)生不能收集后面性質(zhì)檢驗(yàn)所需的至少兩瓶氧氣而倍感失望。

在初三備考的小專題“氣體的制備與收集”之前，學(xué)生已經(jīng)具備了一定的基礎(chǔ)知識(shí)和技能，實(shí)驗(yàn)研究過程與方法，同時(shí)也對利用化學(xué)方程式的簡單定量計(jì)算已有了一定的認(rèn)識(shí)。因此，我們可以通過設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)“高錳酸鉀的用量到底由什么決定？”為問題切入點(diǎn)開展一系列的實(shí)驗(yàn)交流。

二、教學(xué)思路設(shè)計(jì)

（1）創(chuàng)設(shè)情景并設(shè)置問題：探究高錳酸鉀的用量（足量且不浪費(fèi)），制取兩瓶氧氣需要多少高錳酸鉀？

（2）實(shí)驗(yàn)引導(dǎo)：①數(shù)據(jù)分析;②探究方案;③探究實(shí)踐;④實(shí)驗(yàn)整合;⑤反思評(píng)價(jià)。

（3）完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告，總結(jié)提升。

三、教學(xué)環(huán)節(jié)

從教學(xué)內(nèi)容上來看，本課時(shí)分成四個(gè)環(huán)節(jié)如表1所示。

1.教學(xué)環(huán)節(jié)一：創(chuàng)設(shè)情境，設(shè)置問題

2.教學(xué)環(huán)節(jié)二：引導(dǎo)探究，數(shù)據(jù)數(shù)學(xué)分析

3.教學(xué)環(huán)節(jié)三：制定方案，開展實(shí)驗(yàn)探究

4.教學(xué)環(huán)節(jié)四：實(shí)驗(yàn)總結(jié)與反思

四、課后反思

W長達(dá)一個(gè)多月的一輪基礎(chǔ)知識(shí)以及二輪小專題復(fù)習(xí)期間，這次課把實(shí)驗(yàn)主題回歸到了真正的實(shí)驗(yàn)室，同學(xué)們興奮不已，都拿出了最好的狀態(tài)，取得了平時(shí)課堂的理論實(shí)驗(yàn)課所不能收獲的效果。

（2）這節(jié)課立足于課本，是教材內(nèi)容的拓展與延伸，是理論指導(dǎo)實(shí)踐的實(shí)驗(yàn)綜合復(fù)習(xí)課，既培養(yǎng)了學(xué)生的化學(xué)計(jì)算思維能力，又培養(yǎng)了學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作能力。體現(xiàn)了化學(xué)知識(shí)內(nèi)涵學(xué)習(xí)教育功能，又體現(xiàn)了化學(xué)知識(shí)外延社會(huì)生產(chǎn)功能。

五、小結(jié)

我們要注重教學(xué)方法的合理性，在教學(xué)實(shí)踐中不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，針對化學(xué)學(xué)科包含的綜合素養(yǎng)，科學(xué)合理地將科學(xué)素養(yǎng)培養(yǎng)融入到教學(xué)中[a]。初三綜合復(fù)習(xí)階段，我們結(jié)合小專題來設(shè)計(jì)切入點(diǎn)，讓學(xué)生從STEM的科學(xué)（反應(yīng)基本原理）、技術(shù)（實(shí)驗(yàn)的基本操作）、工程（最優(yōu)化實(shí)驗(yàn)方案綜合）和數(shù)學(xué)（原料用量及產(chǎn)率計(jì)算）四個(gè)維度對所學(xué)知識(shí)的綜合運(yùn)用，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決實(shí)踐活動(dòng)中存在的問題，進(jìn)而激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，加深對化學(xué)的晴感，使學(xué)生具有良好的科學(xué)素養(yǎng)。

參考文獻(xiàn)

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[3]宋心琦，胡美玲.對中學(xué)化學(xué)的主要任務(wù)和教材改革的看法[J].北學(xué)教育，2001（9）：9-13

[4]羅思陽.STEM理念下初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的探討——以實(shí)驗(yàn)室制取氧氣為例[J].教育科學(xué)，2020（4）：66-68