張義成

（隴南市成縣索池學區(qū) 甘肅 隴南 742509）

引言

在提倡培養(yǎng)學生核心素養(yǎng)的背景下，將STEM 理念融入初中化學教學中，重視融合實際情境和化學知識，進而全面調動學生學習化學的主觀能動性，有效解決學生在化學學習時的問題，提高學生化學學科整體學習能力。為此，教師要注意這一點，結合學生學情，優(yōu)化化學教學設計，采用更適合學生接受的教學方法，完成化學教學工作，進而高效培養(yǎng)學生化學學習能力。

1.初中化學教學中STEM 教育理念分析

當STEM 被引進到國內時，許多學者對STEM 的性質進行了探討。從實踐角度來看，STEM 研究主要有兩類，一類是“整合取向”，它主張以多學科融合為中心，注重通過多學科融合來提高學生的綜合素質和能力，并通過多學科融合來解決現(xiàn)實問題。在此趨勢下STEM 教育不僅要從科學、技術、工程和數(shù)學四個方面進行綜合，而且要向“STEM+”（又稱“STEMx”）發(fā)展。另一類是“細分取向”，即STEM 教育應當對四個專業(yè)的融合進行細致的研究，并從中發(fā)現(xiàn)適合于社會需要的發(fā)展模式。主張STEM 課程在引入時應注重科技與工程學的結合，而這一模式更符合中國目前的基礎科技課程發(fā)展狀況。STEM 教學應該保持一門課程的特色，讓人更容易了解、更容易實施，但也只是在交叉學科的層次上進行，更多是對兩門課程融合之后的情況進行探討，而忽略STEM“入駐”之前學生自身情況，這一點值得反思。STEM教育實質，就是要在孩子很小的情況下，就培養(yǎng)學生基本素質、社會關懷、家國情懷，保護學生自主發(fā)展能力，沉淀學生的自主學習，“隱去”學校教育中的“分數(shù)”、不合理競爭等因素，從而激發(fā)學生潛能，為國家和社會作出更大貢獻[1]。

2. STEM 理念在初中化學教學中的應用價值

2.1 有利于培養(yǎng)學生興趣

初中化學教學時，培養(yǎng)學生化學學習興趣十分必要。在化學課上，大部分學生并不喜歡化學課。許多學生只了解課本上的知識，對課外研究興趣較少。另外，大多學生在學習前并未形成良好的學習習慣，缺乏自主學習和探究能力，對化學學習的興趣較弱。然而，STEM 教學理念在提升學生化學興趣方面起到了積極的促進作用。通過STEM 教學，使得學生親身體驗化學知識，逐步提高化學知識學習及應用能力[2]。

2.2 有利于培養(yǎng)學生實踐技能

在初中化學教學中，化學實驗是提高學生實際操作能力的一個重要環(huán)節(jié)。然而，在傳統(tǒng)實驗教學中，教師通過講解、播放錄像等方法，使學生理解知識要點，縮短實驗操作的時間，增加理論知識講解時間，很難讓學生真正地投入到實驗學習中，從而影響學生實際操作能力的提升。然而，在STEM 教學思想指導下，教師積極地組織學生分組開展協(xié)作式探究實驗，以使學生更好地了解化學理論知識。化學實驗中，各實驗組根據不同因素進行實驗，進行實驗探究、觀察現(xiàn)象、記錄現(xiàn)象、分析處理數(shù)據等，即可增強學生動手能力，使學生在學習過程中解決化學學習問題，達到提升化學知識應用能力的目的。

2.3 有利于培養(yǎng)學生化學探究能力

在化學課程教學中，探究能力是學生應具備的基礎素質。學生在課堂上發(fā)表自身觀點，與老師及同伴進行溝通，并在課后進行有關環(huán)保、生產、科技等項目的探索活動，使得學生化學探究求知欲不斷提升。教學時，教師利用STEM 教學理念，通過設計實驗來提高學生探究意識，使得學生在參與化學探究學習過程中將化學知識內化于心，并在成功完成化學學習任務后生成成就感，這對培養(yǎng)學生化學核心素養(yǎng)尤為關鍵，可切實落實素質教育立德樹人目標。

3. STEM 理念在初中化學教學中的應用策略

3.1 創(chuàng)設教學情景，在課堂導入中激發(fā)學習興趣

在初中化學教學時，精彩的課堂導入可以提高課堂的學習效果，不僅能夠吸引學生的注意力，將學生興趣點轉化到課堂中來，還能將教學內容進行生動的展現(xiàn)。STEM 教學是一種以生活為基礎的教學活動，要求教師通過創(chuàng)造生活活動，使學生能在生活活動中獲得所學知識[3]。由于化學是初三的“開門課”，相對于其它課程來說要晚一些，學生要在短暫時間里掌握諸多知識。在進行概念教學時，教師可以把其同生活中的實際相結合，尋找能在生活中運用的物質，并創(chuàng)造情景。需要注意的是，在導入這一環(huán)節(jié)不能太復雜，不然會耗費時間，導致學生無法注意到學習的要點。例如，在教學“原子的構成”一節(jié)時，老師可以出示一張原子彈在日本引爆的照片，并說明二戰(zhàn)中美國對日本投下了兩枚原子彈，造成了日本的毀滅性破壞，從而使日本在二戰(zhàn)中被擊潰。先用歷史實例引起同學們對核彈的好奇，再以熱情設定問題，為何核彈的爆炸會造成如此龐大的能量？激發(fā)學生的學習動力，積極探索問題的成因。通過此種方法，可以把枯燥無味的原子結構和學生感興趣原子彈問題結合在一起，讓學生的主觀能動性得到最大程度的發(fā)揮，促使學生從被動接受知識到主動探究。

3.2 以問題為中心，驅動學生深入學習

STEM 教育以問題導向式和項目式為主要教學方式，此種方式反映了建構主義理論的核心觀點，切實滿足初中化學課程內容多、課時少的要求?；瘜W學科本身強調的是科學探究性，通過發(fā)現(xiàn)問題、理論分析假設、進行實驗記錄現(xiàn)象、解釋現(xiàn)象得出結論等過程，能對學生思維能力進行培養(yǎng)?！皢栴}為本”的課堂教學有利于教師更好地進行科研探索，有利于培養(yǎng)學生的思維與能力，不僅使學生不僅在某一方面有所收獲，更使學生的思考能力有所提升。在STEM 教學中，注重工程和知識在生活中的運用[4]。因此，設計的問題不能是簡單問題，也不能是無用問題，而是要與日常生活和生產有緊密聯(lián)系的問題。例如，在學習“燃燒與滅火”這一小節(jié)內容時，老師可以從對燃燒條件的探究開始，來設計問題，即消防隊員在撲滅森林火災時，是如何撲滅的？在什么條件下，才能引發(fā)一場森林火災？在日常生活中，到處都可以看到燃燒現(xiàn)象，而教師所設計的每個問題也都是從生活實例開始，從而引導學生進行自主思考，完成新概念的建構，并對具體問題進行理解。通過對問題的研究，可以使學生在學習過程中獲得良好的學習效果。例如，在講解“二氧化碳和一氧化氮”時，教師可以先介紹幾個典型的氣體中毒事例，再提出問題，如誰能說出氣體中毒的原因？在此基礎上，老師可以用提問的方式來指導學生的思維活動，如“為何以往燃煤爐時，不把窗戶和窗戶關閉，而是要讓房間通風？”“為何使用CO2 滅火？”等，通過對這些多樣性的化學問題進行合理的設計，能對學生思維進行有效啟迪，而且還能以此來推動學生在對有關問題進行思考，將物理學科等其它學科的知識進行有效地運用其中，從而提升待學化學新知的課前引入的有效性，有利于提升學生自主學習實效性。

3.3 組織化學實驗，鍛煉學生實踐能力

在初中化學教學中，化學實驗教學內容占據重大比例。STEM 教學注重學生的動手能力，在化學實驗中，教師不僅能夠向學生展示出化學的神奇魅力，還能夠將化學作為科學操作的嚴謹性表現(xiàn)出來，讓學生在學習化學過程中獲得更多的樂趣，從而對化學實踐有更深層次的理解，并指導學生將所學到的知識付諸于實踐。初三年級學生，正是處在青春期，其對未知事物充滿著好奇心，并有著敢于嘗試的心理[5]。然而，化學實驗本身也擁有豐富多樣的特征，可以讓學生積極地去操作化學實驗，從而在實踐過程中，對化學知識有更多的理解。

例如，在進行“氧氣的實驗室制取與性質”實驗探究時，老師可以先用演示的方式讓學生認識到氧的產生過程和需要注意事項，并以這些理論為依據，指導學生進行實際工作，通過直觀的實驗，歸納出氧的特性。在氧氣制取實踐中，教師也可以指導學生進行實驗探究，并提出自己的想法，在保證學生生命安全的前提下進行試驗，來證實自己的猜測。通過實驗的探索，使學生對所學內容有了更深層次的理解。

又如，在學習“酸堿中和反應”知識點時，教師要充分認識到其獨特的魅力，了解其對學生的吸引力，并以趣味化創(chuàng)新實驗來指導學生進行高水平的實驗知識學習任務和實踐操作活動。教學過程中，化學教師必須轉變以往的教學方法，使學生能更全面地體會到實驗知識，并能更好地參與到實驗知識的探索和實際應用中?；瘜W教師利用魔法方法，將酚酞溶液與稀鹽酸依次注入，改變溶液色澤，從而達到不同的色彩。在此基礎上，教師為學生配備相應的實驗設備和儀器，引導學生從多個視角去探究實驗知識，增強學生動手能力。保證實驗操作科學性和創(chuàng)造性，使學生能充分應用所學的實驗知識和特點，提高實驗教學效果[6]。

再如，在化學課的第一堂課上，教師可以做一個有趣的實驗，把一塊手絹放進一個裝滿酒精的燒杯里，用鑷子把它拿出來，再用火柴點燃。學生會注意到，盡管有火焰在手絹上燃燒，但當火焰被撲滅時，它卻安然無恙。隨之，教師還又可以設計一個有趣的化學實驗，即藍色玻璃瓶，倒入適量葡萄糖液，滴入幾滴0.1%亞甲基藍，亞甲基藍不可多放，否則會影響顏色，再在一定濃度下添加NaOH。然后搖晃燒杯，燒杯里的液體先是變成藍色，靜等兩分鐘便無色，再變成藍色。通過這兩種實驗，通過學生相對熟悉的生活材料和情景，即可使其感受到化學實驗的樂趣，進而迫不及待地探究神奇的化學知識。

3.4 建構化學概念，提升計算能力

在STEM 理念指引下，化學教師在教學過程中可以結合數(shù)學知識，帶領學生進行化學計算題的訓練，以保障學生在跨學科學習過程中，能在掌握化學基礎知識時，提高計算能力?；瘜W概念與基本原理是學生進行計算的基礎與核心，而化學計算則能加強學生對基本概念和基本原理的理解。在初中化學計算題教學中，必須要注重應用實用理念和原則[7]。在解決問題時，要做到對目標和信息的正確分析，為學生提供必要的知識和內容，從而促使學生高效率解決計算題?；瘜W術語本身就有一套由化學方程式、離子符號等組成的語言體系，通過符號體系將化學知識從具體概念轉化為抽象概念，讓學生能更好地理解化學本質，從而加深學生對化學知識的理解程度?；瘜W式價值是經過實驗后嚴格規(guī)范和認知的，是一切物質的基本公式，從量的角度來看，可以從微觀和宏觀的角度來分析化學式，也可以從典型材料中挑選出合適的計算對象。例如，在學習化學計算習題解題方法時，根據純凈物化學式，從氧氣、二氧化碳、高錳酸鉀、氫氧化鈣、無水硫酸銅中，選擇二氧化碳和硝酸銨作為代表，并根據說明書元素質量進行計算，即可進一步提升學生計算化學題的效率和質量。

此外，在初中化學計算題學習時，教師應該遵循著“質量守恒定律”，讓學生清楚了解化學反應原理，再深入剖析化學習題?！百|量守恒定律”是參與化學反應各個物質的質量之和，學生在做實驗時應該分析化學作用前后的物質總量。在這一過程中，嘗試分析物質質量發(fā)生的變化，按照化學方程來分析每一種物質的質量，對物質質量與質量守恒定律的關系有更深入的了解。具體來講，教師應引導學生關注以下幾點：一是參加該反應的反應材料數(shù)量之和與該物質總重量相等，其余反應物質不計入。二是在化學反應前后，各種元素類型保持不變。元素不能創(chuàng)造或消亡，這便是元素守恒。三是在化學反應前后，原子種類、數(shù)量和質量都不會變化，這便是原子守恒。四是“物質守恒定律”可以用來說明化學的變化，而不能用來解釋物質變化情況。在“質量守恒定律”與“客觀事實”基礎上，學生在按化學公式進行計算時，可以更清楚地認識到物質所發(fā)生的各種變化，使學生能更快地分析化學問題，并正確地解決計算問題。在“化學公式”學習中，學生可以利用“質量守恒定律”來加深對化學反應的了解。同時，學生還可以利用“品質守恒定律”，進一步加深學生對化學知識的學習效果，從而有效地提高學生化學學科核心素養(yǎng)。

3.5 注重以生為本，激活學生學習能力

STEM 教育思想重視培養(yǎng)學生創(chuàng)造性思維和動手能力，而傳統(tǒng)教育方法是按照原有教學進度向學生進行知識的灌輸，而忽略了學生的主體性。在STEM 教育思想指引下，在課堂上要把學生放在第一位，調動學生主動性，培養(yǎng)學生團隊合作精神。在進行化學知識教學過程中，教師可以先讓學生自由組隊，之后讓其對這一節(jié)課的教學要點展開分析、學習和小組討論，最后再派一名代表來進行講解。同時，教師可以在課堂上隨意地進行參觀，聆聽學生解釋和分析，并對學生提出疑問。因此，在教學過程中，教師要給學生足夠的時間去思考，培養(yǎng)學生分析問題和解決問題的能力。在教學中，以學生為主體的教學方法，就是要將學生在學習上的主體性充分地調動起來，真正激活學生學習化學知識的活力[8]。

例如，在教學“制取氧氣”過程中，老師要求學生在實驗室中進行實踐操作。教師可以讓學生回憶一下，有多少種制取氧氣的方法，再鼓勵學生自學操作，老師也可以在一旁對學生進行指導，并對具體的操作進行提示。在學生根據事先設計的實驗方案親自動手操作過程中，能讓學生對其中所含的化學實驗知識有更深入性認知，也能夠通過這種實踐操作，有效地鍛煉他們的自主動手操作能力和實驗探究能力等化學學科的核心能力，但在整個實驗操作過程中要注意加強教師的全程指導和監(jiān)督，保證能及時發(fā)現(xiàn)學生實驗操作中的問題。另外，在教學中，還可以通過演示和演示，使學生更好地了解和掌握一些較難的化學實驗。在教學時，對于材料難以獲得和操作環(huán)境比較復雜的實驗，可以利用多媒體手段演示。當課堂上的時間不足時，老師可以將一些比較簡單的實驗作為課下作業(yè)，讓學生在家里進行操作，這樣可以對學生的實際動手能力進行全面培養(yǎng)。

結束語

綜上所述，STEM 理念是一種嶄新的、先進的教學思想，尚未完全成熟，有著廣闊發(fā)展空間。因此，在初中化學教師運用STEM 理念過程中，仍存在著一些不確定因素。教師既是課堂教學承載者、實施者和完善者，又是教學理念研究者、踐行者和推廣者，教師應從STEM 理念入手，積極挖掘STEM 思想在課堂教學中的教育價值，借助課堂知識講解踐行STEM 教學理念，以此為初中生化學知識學習和全面發(fā)展提供有利條件，強化學生化學學習效果。