王禮娟

摘 要：初中化學(xué)課堂教學(xué)引入STEAM教育理念，就是將化學(xué)科學(xué)與技術(shù)、工程、藝術(shù)和數(shù)學(xué)進(jìn)行全面融合，以“項(xiàng)目”為載體的，關(guān)注證據(jù)推理過程，運(yùn)用CDIO教學(xué)模式，構(gòu)建高效化學(xué)課堂。融入STEAM教育理念的化學(xué)課堂，將富有創(chuàng)造力的學(xué)習(xí)過程作為學(xué)習(xí)的核心，不僅能促進(jìn)學(xué)生對(duì)化學(xué)知識(shí)的學(xué)習(xí)，還能幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)織線成網(wǎng)的深度學(xué)習(xí)，培育學(xué)生的科學(xué)理性思維、邏輯推理能力、創(chuàng)新實(shí)踐能力和深化化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：STEAM教育理念;項(xiàng)目;證據(jù);CDIO

中圖分類號(hào)：G633.8????????? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A???? 文章編號(hào)：1992-7711（2019）11-056-2

STEAM代表科學(xué)（Science），技術(shù)（Technology），工程（Engineering），藝術(shù)（Arts），數(shù)學(xué)（Mathematics）。STEAM教育就是集科學(xué)，技術(shù)，工程，藝術(shù)，數(shù)學(xué)多學(xué)科融合的綜合教育。STEAM是一種教育理念，有別于傳統(tǒng)的單學(xué)科、重書本知識(shí)的教育方式。STEAM是一種重實(shí)踐的超學(xué)科教育概念。任何事情的成功都不僅僅依靠某一種能力的實(shí)現(xiàn)，而是需要介于多種能力之間，比如高科技電子產(chǎn)品的建造過程中，不但需要科學(xué)技術(shù)，運(yùn)用高科技手段創(chuàng)新產(chǎn)品功能，還需要好看的外觀，也就是藝術(shù)等方面的綜合才能，所以單一技能的運(yùn)用已經(jīng)無法支撐未來人才的發(fā)展，未來，我們需要的是多方面的綜合型人才。從而探索出STEAM教育理念。筆者下面談?wù)勅绾卧诨瘜W(xué)教學(xué)中融入STEAM教育理念。

一、項(xiàng)目先導(dǎo)，實(shí)現(xiàn)深度學(xué)習(xí)

經(jīng)過滬教版九年級(jí)《化學(xué)》第七章“應(yīng)用廣泛的酸、堿、鹽”的新課學(xué)習(xí)后，同學(xué)們已經(jīng)掌握了一些“酸、堿、鹽”的知識(shí)。酸、堿、鹽的單元復(fù)習(xí)教學(xué)如何整合和設(shè)計(jì)才能讓我們的教學(xué)更有深度，促進(jìn)學(xué)生深度參與到解決問題的過程中，培養(yǎng)他們遷移創(chuàng)新的能力，從而實(shí)現(xiàn)深度學(xué)習(xí)。這時(shí)，就需要確立一個(gè)基于課程標(biāo)準(zhǔn)、涵蓋核心知識(shí)、貼近學(xué)生實(shí)際和可操作性強(qiáng)的“項(xiàng)目”。經(jīng)過反復(fù)推敲，筆者最終確立了“‘化說松花蛋”這個(gè)項(xiàng)目。

隨后，筆者根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知、能力發(fā)展以及解決實(shí)際問題的能力水平，將這個(gè)項(xiàng)目拆解成了四個(gè)子項(xiàng)目，分別為：認(rèn)識(shí)松花蛋、制作松花蛋、探究反應(yīng)原理、廢料處理。“認(rèn)識(shí)松花蛋”過程，課前學(xué)生通過查閱網(wǎng)絡(luò)資源，課上分享了松花蛋的來歷和營養(yǎng)價(jià)值。“制作松花蛋”時(shí)，首先查閱資料，了解松花蛋加工的主要原料有食鹽、生石灰、純堿、水等，通過書寫原料單中的物質(zhì)化學(xué)式，進(jìn)行物質(zhì)分類;接著，根據(jù)材料單尋找原料并按比例稱量所需藥品。“探究反應(yīng)原理”環(huán)節(jié)，主要探究原料混合后，會(huì)發(fā)生哪些化學(xué)反應(yīng)，并檢驗(yàn)松花蛋的酸堿度，將原先抽象的化學(xué)反應(yīng)變成真實(shí)的情境，將化學(xué)方程式與現(xiàn)實(shí)應(yīng)用相關(guān)聯(lián)?！皬U液處理”時(shí)，先猜想原料充分混合后所得溶液（浸出液）中可能含有哪些物質(zhì)？如何通過實(shí)驗(yàn)加以驗(yàn)證？最后應(yīng)如何處理這些廢液？讓學(xué)生對(duì)化學(xué)工藝擁有完整認(rèn)識(shí)，增強(qiáng)學(xué)生的環(huán)保意識(shí)和社會(huì)責(zé)任感。最后的項(xiàng)目評(píng)價(jià)中，要求學(xué)生課后了解松花蛋易于保存的原因和松花蛋中美麗的“松花”是怎樣形成的。

整個(gè)項(xiàng)目的開展主要分為兩部分：課上進(jìn)行了分組實(shí)驗(yàn)、匯報(bào)、資料分析、交流等活動(dòng)，課下活動(dòng)主要讓學(xué)生進(jìn)行性質(zhì)的總結(jié)和資料的查閱，確保課上活動(dòng)的充分開展和拓展延伸。

在常規(guī)課堂教學(xué)中實(shí)施項(xiàng)目學(xué)習(xí)，以項(xiàng)目為先導(dǎo)，引領(lǐng)學(xué)生走出課本，走向生活，了解學(xué)習(xí)化學(xué)的意義，增添學(xué)習(xí)化學(xué)的樂趣，使學(xué)生成為解決實(shí)際問題的研究者，實(shí)現(xiàn)了真正的深度學(xué)習(xí)。

二、證據(jù)推理，培育理性思維

STEAM教育理念強(qiáng)調(diào)，在關(guān)注知識(shí)學(xué)習(xí)的同時(shí)，更要關(guān)注學(xué)生分析、推理、質(zhì)疑和以“教學(xué)過程卡”的形式獲取證據(jù)等能力的培養(yǎng)?？梢姡诔踔谢瘜W(xué)教學(xué)實(shí)踐中，我們不僅要重視知識(shí)的教學(xué)，更要重視并不斷發(fā)展學(xué)生的證據(jù)推理能力，培育學(xué)生的科學(xué)理性思維。

在化學(xué)教學(xué)過程中，無論是何等復(fù)雜的證據(jù)推理，其最初的源頭都是證據(jù)的獲取。從證據(jù)的來源看，化學(xué)教學(xué)中的證據(jù)通?？梢苑殖梢韵聨最悾海?）以化學(xué)史實(shí)為證據(jù)，如門捷列夫編制元素周期表;（2）以自然現(xiàn)象為證據(jù)，如雷雨發(fā)莊稼;（3）以生活經(jīng)驗(yàn)為證據(jù)，如燒開的湯比水燙;（4）以化學(xué)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為證據(jù)，如生石灰與水反應(yīng)放熱;（5）以化學(xué)科學(xué)應(yīng)用的重大成果為證據(jù)，如大量新型材料的研發(fā)等等。

在推理過程中，學(xué)生應(yīng)在教師的引導(dǎo)下準(zhǔn)確運(yùn)用化學(xué)概念、守恒觀、變化觀以及元素觀等基本觀念找到相應(yīng)的“證據(jù)”，然后對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象等進(jìn)行合理解釋。例如，在水電解實(shí)驗(yàn)時(shí)，學(xué)生能夠根據(jù)正極產(chǎn)生的氣體能使帶火星的木條復(fù)燃的事實(shí)，推測正極產(chǎn)生了氧氣。根據(jù)化學(xué)反應(yīng)前后元素種類不變的守恒觀，推測出水是由氫、氧元素組成的。又如在《物質(zhì)構(gòu)成的奧秘》單元中，關(guān)于“原子的結(jié)構(gòu)”一課的學(xué)習(xí)，筆者首先通過系列獨(dú)特生動(dòng)的史實(shí)證據(jù)，介紹了原子、電子等的發(fā)現(xiàn)過程，接著通過播放模擬盧瑟福a粒子轟擊金箔實(shí)驗(yàn)視頻，引導(dǎo)學(xué)生緊扣實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，采用基于證據(jù)推理學(xué)習(xí)的方式，探究原子內(nèi)部的結(jié)構(gòu)。再如，在氣體的制備過程中，學(xué)生能夠根據(jù)反應(yīng)物的狀態(tài)和反應(yīng)條件，選擇相應(yīng)的發(fā)生裝置;根據(jù)氣體的密度和是否與空氣、水等反應(yīng)，推出合理的收集方法等。

簡言之，在證據(jù)推理過程中，學(xué)生一定要有證據(jù)意識(shí)，要努力通過多種渠道獲得科學(xué)合理的證據(jù)。在證據(jù)意識(shí)的牽引下，讓學(xué)生在進(jìn)行推理論證時(shí)可以做到“有理有據(jù)”，讓推理變得順理成章，培育學(xué)生科學(xué)的理性思維。

三、CDIO模式，深化學(xué)科素養(yǎng)

為了培育學(xué)生的化學(xué)思維，深化學(xué)科素養(yǎng)，教師在化學(xué)課堂教學(xué)過程中可以采用CDIO（CDIO分別代表構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)施和操作）模式。

CDIO模式是以項(xiàng)目設(shè)計(jì)為導(dǎo)向的。如在“從化學(xué)角度認(rèn)識(shí)呼吸作用”的CDIO教學(xué)過程中，可以引導(dǎo)學(xué)生圍繞項(xiàng)目主題大膽構(gòu)思、由淺入深地開展“探究呼出的氣體中是否含有氧氣”、“探究不同呼吸方式呼出的氣體中氧氣的含量”、“探究不同呼吸方式呼出氣體中氧氣含量不同的原因”等探究活動(dòng)。接著，教師引導(dǎo)學(xué)生制定實(shí)驗(yàn)方案。方案制定后，教師引導(dǎo)學(xué)生以小組形式實(shí)施實(shí)驗(yàn)方案，最后得出人工呼吸時(shí)應(yīng)使用深呼吸還是淺呼吸的結(jié)論。又如在學(xué)習(xí)“自然界中的水”這一課時(shí)，關(guān)于“水的凈化”部分，筆者結(jié)合學(xué)生實(shí)際，嘗試以“自然界中的水到千家萬戶的水”為項(xiàng)目主題。將自來水廠凈水作為引入，引導(dǎo)學(xué)生從“裝置”、“作用”、“狀態(tài)”、“組成”四個(gè)方面分析每一步凈化的過程。關(guān)于硬水和軟水的知識(shí)內(nèi)容，由問題“凈化后的水是否為純水”引出“硬水與軟水的區(qū)分”實(shí)驗(yàn)探究。接著，學(xué)生在明確過濾操作的基礎(chǔ)上，引出了“自制簡易凈水器”的實(shí)踐創(chuàng)新活動(dòng)。最后，學(xué)生以小組形式展現(xiàn)自制的簡易凈水器，并相互點(diǎn)評(píng)，提出改進(jìn)意見和建議。

陶行知先生曾說：“教育不能創(chuàng)造什么，但它能啟發(fā)兒童的創(chuàng)造力以從事于創(chuàng)造工作?！睂?shí)踐證明，在CDIO教學(xué)模式中，教師引導(dǎo)學(xué)生完成確定主題、巧妙構(gòu)思、創(chuàng)新設(shè)計(jì)、有效實(shí)施和過程評(píng)價(jià)這一系列的學(xué)習(xí)活動(dòng)，學(xué)生通過做中學(xué)、學(xué)中做，有效提升了他們的溝通能力與合作能力，提高了其自主性與創(chuàng)新能力，深化了學(xué)科素養(yǎng)。

綜上所述，將STEAM教育理念融合在化學(xué)課堂中，把“知識(shí)唯一”的傳統(tǒng)教學(xué)轉(zhuǎn)化為基于項(xiàng)目的深度學(xué)習(xí);在證據(jù)意識(shí)的牽引下，培育學(xué)生疑問有依、論證有據(jù)的科學(xué)的理性思維;借助CDIO的教學(xué)模式，讓學(xué)生經(jīng)歷構(gòu)思、設(shè)計(jì)、實(shí)施和操作的過程，構(gòu)建高效的化學(xué)課堂，能有效提高學(xué)生的化學(xué)思維，深化學(xué)科素養(yǎng)。