摘 要:新課標(biāo)下,STEAM教育與化學(xué)教學(xué)融合具有重要價(jià)值,這種融合不僅能打破傳統(tǒng)分科教學(xué)的壁壘,促進(jìn)科學(xué)(Science)、技術(shù)(Technology)、工程(Engineering)、藝術(shù)(Art)和數(shù)學(xué)(Mathematics)多學(xué)科知識(shí)的相互滲透與綜合應(yīng)用,還能豐富化學(xué)教學(xué)的內(nèi)容與形式。通過STEAM教育項(xiàng)目,學(xué)生能在真實(shí)情境中探索化學(xué)知識(shí),直觀感受化學(xué)的魅力,培養(yǎng)觀察、分析和解決問題的能力。融入藝術(shù)元素還能賦予化學(xué)學(xué)習(xí)趣味性,從而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和參與度。論述新課標(biāo)下STEAM教育與初中化學(xué)教學(xué)融合的優(yōu)勢,提出相應(yīng)的教學(xué)策略,以期為化學(xué)教學(xué)提供參考。
關(guān)鍵詞:新課標(biāo);STEAM教育;初中化學(xué);跨學(xué)科教學(xué)
作者簡介:任芳娟(1992—),女,甘肅省隴南市宕昌縣舊城中學(xué)。
STEAM教育提倡科學(xué)(Science)、技術(shù)(Techn
ology)、工程(Engineering)、藝術(shù)(Art)和數(shù)學(xué)(Mathematics)的融合,這與理論和實(shí)踐相結(jié)合,培養(yǎng)學(xué)生綜合素質(zhì)的化學(xué)教育觀念相吻合。融合STEAM教育的化學(xué)教學(xué)會(huì)更加豐富多彩,其一方面有利于學(xué)生掌握基本的化學(xué)知識(shí),另一方面能在解決問題的過程中提升他們的跨學(xué)科學(xué)習(xí)能力、創(chuàng)新思維和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。另外,STEAM教育推崇的項(xiàng)目導(dǎo)向?qū)W習(xí)方式,允許學(xué)生在仿真情境或現(xiàn)實(shí)環(huán)境中運(yùn)用化學(xué)知識(shí)應(yīng)對問題,有助于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和積極性,為培養(yǎng)未來社會(huì)所需要的創(chuàng)新型和復(fù)合型人才提供了有利條件。
一、STEAM教育的內(nèi)涵
STEAM教育理念是在STEM理念的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的,它強(qiáng)調(diào)科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)與藝術(shù)的融合,以拓寬學(xué)科范圍,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和跨學(xué)科解決問題的能力。2010年,美國學(xué)者格雷特·亞克門(Georgette Yakman)提出將藝術(shù)(Art)加入STEM中,進(jìn)而形成了STEAM理念。格雷特·亞克門所指的“藝術(shù)”不僅是美術(shù),還包括語言、哲學(xué)、音樂等有助于培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維和創(chuàng)造力的學(xué)科。同時(shí),她還提出從具體到抽象的五層“金字塔”狀的STEAM教育框架,旨在引導(dǎo)學(xué)生從具體學(xué)科知識(shí)出發(fā),逐步掌握跨學(xué)科的知識(shí)與技能,最終實(shí)現(xiàn)終身學(xué)習(xí)。
二、新課標(biāo)下STEAM教育與初中化學(xué)教學(xué)融合的優(yōu)勢
(一)提升學(xué)生的綜合素質(zhì)與實(shí)踐能力
將STEAM教育融入初中化學(xué)教學(xué)中,能夠使課堂更加生動(dòng)有趣。學(xué)生通過參與化學(xué)實(shí)驗(yàn),能親自觀察物質(zhì)如何轉(zhuǎn)換,感受化學(xué)反應(yīng)進(jìn)程,進(jìn)而深刻把握化學(xué)知識(shí)[1]。STEAM中的技術(shù)元素能為學(xué)生提供利用現(xiàn)代科技手段分析數(shù)據(jù)和模擬實(shí)驗(yàn)的機(jī)會(huì),增強(qiáng)他們的技術(shù)應(yīng)用能力;工程與藝術(shù)的結(jié)合則能激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維,使他們在把握和運(yùn)用化學(xué)知識(shí)的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)出兼具吸引力與實(shí)用性的作品。這樣的跨學(xué)科學(xué)習(xí)方式突破了傳統(tǒng)學(xué)科的界限,能提升學(xué)生的實(shí)踐操作能力,塑造他們的創(chuàng)新思維和問題解決能力。同時(shí),學(xué)生能夠?qū)⒒瘜W(xué)知識(shí)應(yīng)用于日常生活中,這對于他們的成長和未來發(fā)展具有促進(jìn)作用。
(二)創(chuàng)新教師的教學(xué)方式
STEAM教育與化學(xué)教學(xué)相結(jié)合,能促進(jìn)教師持續(xù)革新教育觀念,追尋更高效的教學(xué)模式。傳統(tǒng)的化學(xué)教學(xué)通常以理論傳授為主,忽略了實(shí)踐操作和應(yīng)用的重要性,而STEAM教育要求教師不僅需要掌握扎實(shí)的化學(xué)知識(shí),還需要具備跨學(xué)科融合的能力。在基于STEAM教育的化學(xué)課堂中,教師需要積極整合科學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)、數(shù)學(xué)等多領(lǐng)域的知識(shí),設(shè)計(jì)充滿想象力和教學(xué)價(jià)值的實(shí)驗(yàn)課題,以引導(dǎo)學(xué)生在實(shí)踐中獲取知識(shí)[2],在趣味探究中吸收新知。這種創(chuàng)新的教學(xué)方法能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情,進(jìn)一步提升教學(xué)效果。此外,教師也會(huì)不斷進(jìn)行自我反思與調(diào)整,探索與新課標(biāo)相適應(yīng)、契合學(xué)生個(gè)性化需求的教學(xué)模式,從而為學(xué)生提供更多元化的學(xué)習(xí)資源。
(三)增強(qiáng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力
在STEAM教育理念的指導(dǎo)下,學(xué)生經(jīng)常需要以團(tuán)隊(duì)合作的方式參與實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目或研究課題。團(tuán)隊(duì)中每個(gè)成員都有機(jī)會(huì)展示自己的才能,為集體做出貢獻(xiàn),同時(shí)學(xué)會(huì)傾聽他人的意見,調(diào)和不同的觀點(diǎn)。在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中,團(tuán)隊(duì)成員之間的分工配合很關(guān)鍵,學(xué)生必須通力合作,才能確保實(shí)驗(yàn)順利進(jìn)行,比如有的成員負(fù)責(zé)準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)材料,有的成員負(fù)責(zé)操作實(shí)驗(yàn)儀器,有的成員負(fù)責(zé)記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果等。通過團(tuán)隊(duì)合作,學(xué)生不僅能掌握化學(xué)知識(shí),還能提升溝通與合作能力,為未來的學(xué)術(shù)成長和職業(yè)生涯奠定基礎(chǔ)。
(四)培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神和人文素養(yǎng)
STEAM教育強(qiáng)調(diào)科學(xué)探索與實(shí)證,有利于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神和人文素養(yǎng)。在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中,學(xué)生需精心設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案,細(xì)致觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果,精確記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),然后基于數(shù)據(jù)進(jìn)行分析與推理。這一過程能強(qiáng)化他們的邏輯推理能力,塑造他們嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)觀念和實(shí)證精神。此外,STEAM教育模式中包含藝術(shù)要素,將藝術(shù)融入化學(xué)教學(xué),能為培養(yǎng)學(xué)生的人文素質(zhì)創(chuàng)造機(jī)會(huì),讓學(xué)生以新的視角感知和領(lǐng)悟化學(xué)之美。例如在制作多彩火焰、“水中花園”等實(shí)驗(yàn)活動(dòng)中,學(xué)生能領(lǐng)略化學(xué)之妙,提高審美能力和人文素質(zhì)[3]。
三、新課標(biāo)下STEAM教育與初中化學(xué)教學(xué)融合的策略
(一)強(qiáng)化教師的STEAM教育理念
強(qiáng)化教師的STEAM教育觀念的關(guān)鍵在于提升教師跨學(xué)科的專業(yè)能力。有關(guān)部門應(yīng)制定專門的STEAM師資培養(yǎng)方案,邀請多學(xué)科的權(quán)威人士,為教師提供跨學(xué)科知識(shí)培訓(xùn)。例如,舉辦一場以“水的凈化”為主題的STEAM教育研討會(huì),通過模擬真實(shí)環(huán)境下的水凈化實(shí)驗(yàn),向教師展示如何將化學(xué)原理、工程技術(shù)與動(dòng)手操作相結(jié)合,設(shè)計(jì)出富有創(chuàng)造性和互動(dòng)性的教學(xué)實(shí)踐活動(dòng)[4]。此外,定期組織STEAM教育案例分享會(huì),鼓勵(lì)教師互相交流教學(xué)的成功經(jīng)驗(yàn)和面臨的挑戰(zhàn),推動(dòng)彼此之間的學(xué)習(xí)和成長。如此一來,不僅能夠增強(qiáng)教師的STEAM意識(shí),還能幫助他們將所學(xué)理念和方法有效應(yīng)用于課堂教學(xué)中,提升教學(xué)實(shí)效。
(二)以問題為導(dǎo)向促進(jìn)學(xué)生探究
以問題為導(dǎo)向的教學(xué)模式強(qiáng)調(diào)以問題為核心組織教學(xué)過程,通過設(shè)置充滿挑戰(zhàn)性的問題,激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)和深入思考。該模式不僅著眼于學(xué)生對化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)的掌握,還注重培養(yǎng)學(xué)生在不同情境下綜合運(yùn)用多學(xué)科知識(shí)解決問題的能力。教師應(yīng)精心創(chuàng)設(shè)與日常生活、工業(yè)生產(chǎn)或科研活動(dòng)等密切相關(guān)的問題情境,使學(xué)生能在解決問題的過程中掌握豐富的化學(xué)知識(shí),自然而然地實(shí)現(xiàn)跨學(xué)科教學(xué)目標(biāo)。這種跨學(xué)科融合對消除不同學(xué)科之間的壁壘具有積極作用,能使學(xué)生感受到科學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)和數(shù)學(xué)等多個(gè)學(xué)科的價(jià)值,進(jìn)一步提升學(xué)生的綜合素質(zhì)。
例如,在教學(xué)“水的凈化”時(shí),教師可以設(shè)計(jì)一系列循序漸進(jìn)的問題鏈,以引領(lǐng)學(xué)生深度探索。首先,教師可以引入一個(gè)現(xiàn)實(shí)生活中的問題:“如果在戶外徒步時(shí)遇到水源污染的狀況,應(yīng)如何利用身邊的簡易資源(如沙粒、活性炭、布等)凈化水,從而確保其可以安全飲用?”這一問題能夠?qū)W(xué)生引入實(shí)際情境中,激發(fā)他們的求知欲和探究熱情。其次,教師可以將學(xué)生分成若干小組,每個(gè)小組負(fù)責(zé)不同的水凈化工序,包括過濾、沉淀、吸附等。在實(shí)驗(yàn)過程中,教師可以進(jìn)一步提出以下問題,引導(dǎo)學(xué)生思考:“過濾是如何實(shí)現(xiàn)從水中去除較大的顆粒雜質(zhì)的?”“活性炭在吸附過程中起到什么作用?”“如何判斷凈化后的水是否達(dá)到飲用標(biāo)準(zhǔn)?”這些問題不但能促使學(xué)生關(guān)注實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,而且能推動(dòng)他們深入探究現(xiàn)象背后的化學(xué)原理[5]。最后,教師可以在小組實(shí)驗(yàn)和討論結(jié)束后,安排班級(jí)分享環(huán)節(jié),鼓勵(lì)各組針對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行質(zhì)疑和補(bǔ)充。在這種交流互動(dòng)環(huán)節(jié)中,學(xué)生不僅能鞏固化學(xué)知識(shí),還能掌握運(yùn)用跨學(xué)科知識(shí)綜合分析問題的技能。
(三)結(jié)合情境教學(xué)激發(fā)學(xué)生參與熱情
新課標(biāo)背景下,STEAM教育與初中化學(xué)教學(xué)的深度整合強(qiáng)調(diào)采用情境化的教學(xué)方法激發(fā)學(xué)生的參與熱情和學(xué)習(xí)興趣。這種整合能突破傳統(tǒng)的單一學(xué)科教育的框架,強(qiáng)化學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐技能、批判思維和問題解決能力。情境教學(xué)法的核心理念是構(gòu)建與學(xué)生日常生活緊密相關(guān)或能激發(fā)學(xué)生好奇心的情境,使學(xué)生能在解決問題的過程中自發(fā)探索、吸收新知識(shí),并運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決問題。
例如,在“自制簡易凈水器”的教學(xué)中,教師可以結(jié)合日常生活中的飲用水安全問題,創(chuàng)設(shè)生活情境,讓學(xué)生意識(shí)到凈化水的重要性,以此激發(fā)他們的興趣和思考。在科學(xué)領(lǐng)域,學(xué)生可以探討水體污染的原因,掌握基本的水質(zhì)評(píng)估方法,學(xué)習(xí)諸如過濾、吸附等凈水工藝。在技術(shù)領(lǐng)域,學(xué)生應(yīng)學(xué)會(huì)運(yùn)用各種材料,如活性炭、沙子、棉布等,組裝簡易的凈水設(shè)備。在工程領(lǐng)域,學(xué)生可以通過小組合作設(shè)計(jì)和制作凈水裝置,這不僅能考驗(yàn)他們的手工技能水平和團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神,還能鍛煉他們的創(chuàng)新思維與解決問題的能力。在藝術(shù)領(lǐng)域,學(xué)生可以發(fā)揮想象力,設(shè)計(jì)兼顧實(shí)用性與美觀性的凈水器。在數(shù)學(xué)領(lǐng)域,學(xué)生可以測定凈化效率,并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析,比較不同材料在凈化水質(zhì)方面的效果,從而加深對化學(xué)理論知識(shí)的認(rèn)識(shí)。
在這樣的實(shí)踐活動(dòng)中,學(xué)生從被動(dòng)的知識(shí)接受者轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)的探索者,積極參與到問題的發(fā)現(xiàn)、分析和解決中。一方面,他們能掌握豐富的化學(xué)知識(shí),另一方面,他們能領(lǐng)略科學(xué)探索的魅力,提升綜合素質(zhì)。此外,融合STEAM教育理念的化學(xué)教學(xué)模式能促進(jìn)學(xué)生間的互動(dòng)與合作,增強(qiáng)他們的社會(huì)責(zé)任感與環(huán)保意識(shí)。
(四)創(chuàng)新實(shí)踐項(xiàng)目指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)
新課標(biāo)背景下,將STEAM教育融入化學(xué)教學(xué)的目的是通過跨學(xué)科綜合實(shí)踐活動(dòng)培育學(xué)生的創(chuàng)新思維、實(shí)踐技能和解決問題的能力。這種跨學(xué)科融合教學(xué)模式與當(dāng)前的新課改趨勢相契合,是培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的有效手段。STEAM教育強(qiáng)調(diào)知識(shí)應(yīng)用與具體情境的融合,鼓勵(lì)學(xué)生在真實(shí)或模擬的情境中利用跨學(xué)科知識(shí)解決問題,這能深化學(xué)生對化學(xué)知識(shí)的理解,激發(fā)他們對化學(xué)學(xué)科的熱情。因此,化學(xué)教師需要及時(shí)更新教育觀念,設(shè)計(jì)充滿趣味和創(chuàng)意的實(shí)踐項(xiàng)目,引導(dǎo)學(xué)生基于實(shí)踐項(xiàng)目展開自主探索、協(xié)作學(xué)習(xí)和反思總結(jié),促進(jìn)學(xué)生全方位成長。
例如,在“自制酸堿指示劑”的探究活動(dòng)中,教師可以圍繞科學(xué)探究與實(shí)踐這一核心素養(yǎng),引領(lǐng)學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)探究常見物質(zhì)的酸堿性。這一實(shí)踐活動(dòng)不僅能加深學(xué)生對酸堿性的認(rèn)知,還能鍛煉他們在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)分析方面的能力。在技術(shù)領(lǐng)域,學(xué)生需要熟練掌握從植物中提取色素并將其用作酸堿指示劑的技巧,包括提取、過濾、稀釋等技術(shù)步驟,這些操作有助于提高學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力和技術(shù)應(yīng)用水平。在工程領(lǐng)域,學(xué)生需要設(shè)計(jì)簡易的酸堿度測試工具,并持續(xù)對工具予以調(diào)整和完善。這一過程能增進(jìn)學(xué)生對工程概念的理解,提高他們面對問題時(shí)的分析和解決能力。對于化學(xué)學(xué)習(xí)而言,數(shù)學(xué)不可或缺,它以記錄、加工與解讀數(shù)據(jù)的方式,滲透到化學(xué)實(shí)驗(yàn)的每一個(gè)環(huán)節(jié)。在實(shí)驗(yàn)中,學(xué)生可以運(yùn)用比例計(jì)算、圖表分析等數(shù)學(xué)方法來處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果,從而提高自己在化學(xué)領(lǐng)域中運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)的能力。當(dāng)然,藝術(shù)同樣也在探究活動(dòng)中發(fā)揮著重要作用。學(xué)生可以通過觀察酸堿指示劑的色彩變化,在化學(xué)反應(yīng)中尋找美、感受美??茖W(xué)與美的結(jié)合能激發(fā)學(xué)生對化學(xué)的熱情,對于學(xué)生創(chuàng)新精神的發(fā)展具有積極意義。
結(jié)語
綜上所述,新課標(biāo)背景下,STEAM教育與初中化學(xué)教學(xué)的深度融合,展現(xiàn)出獨(dú)特的教育價(jià)值和廣闊的應(yīng)用前景??鐚W(xué)科的綜合教學(xué)模式,不僅能提升學(xué)生的化學(xué)知識(shí)與技能水平,還能促進(jìn)他們在科學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)和數(shù)學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域的全面發(fā)展。通過融合多學(xué)科知識(shí),能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)造力,培養(yǎng)他們在真實(shí)情境中解決問題的能力,從而滿足新時(shí)代對創(chuàng)新型人才的需求。
展望未來,隨著教育理念的持續(xù)更新和教學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,STEAM教育與化學(xué)教學(xué)的融合將會(huì)更加深入和廣泛。加強(qiáng)教師培訓(xùn),提升教師對STEAM教育理念的理解和實(shí)際應(yīng)用能力,將成為推動(dòng)這一融合不斷深化的關(guān)鍵舉措。我們有理由期待,未來會(huì)有更多富有創(chuàng)新性的教學(xué)設(shè)計(jì)和實(shí)踐活動(dòng)為化學(xué)教學(xué)注入新活力,進(jìn)一步推動(dòng)學(xué)生實(shí)踐能力和創(chuàng)新意識(shí)的發(fā)展。
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