謝國芳

摘 要：STEM教育指的是科學、技術、數學、工程四者實現有機融合的教育模式，其核心在于有效整合各個學科，意在彌補單個學科的局限性，幫助學生打開思維，提升學習能力。筆者將在分析當前化學課堂教學的現狀、踐行STEM理念的重要性基礎上探究STEM教育在高中化學教學中的實踐措施。

關鍵詞：STEM教育;高中化學;教學實踐

化學是一門以實驗為基礎的學科，學生能夠在實踐的過程中提升動手能力。但是需要注意的是，化學本身就具有很強的學科性質，因此學生在學習時無法實現較為全面的發(fā)展，而STEM教育理念能夠有效解決這一問題。

一、高中化學課堂教學的現狀

提高化學課堂的教學效率與質量，是每一名教師追求的目標。學生的能力發(fā)展離不開教師的正確引導和溝通，而高中化學涉及的理論與實驗課程較為復雜，僅憑借教師的講解，學生無法深入把握其中的深意，教師一直占據主導地位并不能很好地利用課堂教學幫助學生吸收知識點，會讓化學課堂教學的問題日益嚴重。

（一）忽視實驗教學，學生動手操作能力較差

在高中化學課堂教學中，教師總是忽略實驗教學的重要性，新課改明確要求要培養(yǎng)學生的動手操作能力，以及化學核心素養(yǎng)，但是受到高考的壓力及傳統(tǒng)教育觀念的影響，教師仍然秉承古板的教學觀念，依然將化學課等同于知識講解課，忽視新課改中對培養(yǎng)學生動手能力的要求，沒有培養(yǎng)學生對于實驗學習的興趣。因此首先需要做的就是積極開展相關實驗課程[1]。

（二）學生學習熱情比較低，很難達到教學目標

學生是課堂教學的主體，所有的教學活動都應該圍繞學生展開?；瘜W作為一門實踐性較強的學科，需要學生展開探究式的學習活動，但是由于學生的日常學習任務比較繁重，教師無法展開有趣的實驗探究，因此學生的抽象思維邏輯能力也沒有得到充分的發(fā)展，從而導致他們對化學學習的積極性與主動性日漸降低，缺乏內在的學習動力，自然而然不會對知識點形成深刻的印象，這種教學現象無法幫助學生養(yǎng)成良好的學習習慣。

二、踐行STEM理念的重要性

STEM理念是一種比較先進的教學理念，是立足于科學、技術、數學、工程四大課程去審視化學知識的講解辦法以及思維方式，從而促進高中生能夠從多個角度感知化學基礎知識點，能夠幫助他們實現各個學科之間的融會貫通。所以，基于STEM理念開展化學課堂教學能夠幫助他們更加全面地掌握化學基礎知識點，能夠讓學生在輕松愉悅的課堂教學中學得更好更快，真正實現快樂成長，在快樂中收獲知識，完成新課改對于化學課堂的教學要求。高中學習是人生非常重要的一個階段，對于學生今后的發(fā)展具有十分重要的推動作用。教師需要本著立德樹人的教學原則，積極開發(fā)學生的邏輯思維，讓學生在化學課堂中了解事物發(fā)展的本質。而STEM教育理念運用跨學科的觀念能夠解決當前化學課堂存在的問題，它也能夠對教師的教學產生如虎添翼的作用，提高化學整體課堂教學的質量，激發(fā)學生主動學習的興趣，夯實學生的基礎，從而提升他們的化學核心素養(yǎng)。

三、基于STEM理念開展化學課堂教學的策略

（一）利用STEM教育提升多學科綜合能力

多學科綜合能力是目前高中生急需提升和培養(yǎng)的能力。教師要善于利用STEM教學法引導學生進行良好的知識融合。在具體教學中可以采用講故事的形式激發(fā)學生的興趣，進而將文學性質的內容與化學知識融合。這樣的方法既可以提升學生的學習能力，又能激發(fā)學生的學習興趣。

例如：在教學“金屬的化學性質”時，教師可以運用此類教學方法。教師首先進行教學內容的分析：本節(jié)課的教學目標是金屬活動性，重點是金屬活動性的順序，難點是順序的初步探究。教師在教學的時候可以嘗試結合蘊含在其中的科學原理為學生講化學故事，讓學生認識到學習化學過程中的文學性，在講解的過程中要注意使用詼諧幽默的語言。教師可以為學生講解拿破侖與鋁的故事，在具體的講授過程中，教師要善于借助疑問引導學生思考，從而激發(fā)學生的探究興趣。比如，教師可以向學生提問：很多人為了顯示自己崇高的地位，在用餐的時候使用的是黃金器皿，但是只有拿破侖一個人使用的是鋁制器皿，這是為什么呢？當教師發(fā)現學生陷入沉思之后，可以適當提醒學生：結合鋁的發(fā)現時間與時代背景進行考慮。教師在最后要為學生講解與鋁有關的復雜知識，不僅要讓學生知道鋁是地殼中含量最多的金屬元素，并且要提到，在當時的時代，人們還沒有發(fā)現單質鋁，鋁的存在形式一直是鋁的相關化合物。在這時，教師還可以聯系鋁的化學性質引導學生展開更為深入的思考，讓學生明了因為鋁的化學性質比較活潑，而且是一種比較輕的元素，很容易就和其他物質融合了，比如說和氧氣結合就會形成三氧化二鋁。最后，教師比較金元素與鋁元素的異同，這樣的方式可以讓學生輕松了解到金和鋁的化學性質[2]。另外，教師在講述的過程中和學生頻繁互動，學生也在教師的引導下逐漸明白了事物之間存在的聯系。這種教學方法實現了化學學科與其他文史類學科的融合，提升了學生多學科的綜合運用能力。

（二）利用STME教育提升學生知識運用能力

STME教育的本質是多學科的交叉融合，除此之外，還重視學科知識的綜合運用，即將所學的知識合理運用在生活之中，進而提升學生的綜合能力。在具體的教學中，教師可以從生活實際出發(fā)，引導學生進行小組之間的交流合作，共同進行知識的遷移和運用，幫助學生提升解決問題的能力和自主創(chuàng)新的能力。

例如：在教學“生活中常見的有機物”時，教師首先要對本節(jié)課的內容進行分析：這節(jié)課本身和我們的日常生活就有很多的聯系，因此教師可以引導學生在自由分組的基礎上完成學習任務——發(fā)現自己身邊生活中的有機物的特點。學生很快進行了分組，然后開始了思考。各個小組的組長要善于觀察生活，而且要學會深入挖掘這些有機物的化學性質。在探究的過程中，有一個小組找到了生活中常見的酒精這一物質，當教師詢問的時候，他們表示這兩種物質都是生活中十分常見的有機物，即乙醇。教師對學生的發(fā)現表示肯定之后，進一步引導學生借助小組合作的方式共同探究乙醇的化學性質，或者是更深一步了解清楚結構和性質之間的關系。在教師的指導下，學生會深入探索。但是筆者在實踐中發(fā)現學生由于之前并未嘗試過這種學習方法，在和其他人進行交流的過程中也出現了問題，不懂得如何和其他人進行探索和學習，導致合作的效率反而不如獨自學習的效率。而小組長之前沒有帶領小組成員一起學習的經驗，因此在具體實踐的時候也無法合理進行任務的分工[3]。這時候教師就需要引導小組長學習如何分工和帶領小組成員更好地合作交流。就從乙醇這個小組來說，教師可以引導學生了解到我們生活中的酒精和乙醇這兩種物品的異同點，這一點可以讓一個小組成員開展探究。在這個成員探究的基礎上可以讓另兩個成員嘗試計算其中水的比例，還有醋酸的分配任務的方法也是如此。每一步雖然是不同的學生完成的，但是在具體的操作中，當某個同學遇到問題的時候小組長要組織大家一起探索和談論，并鼓勵大家對其中的問題進行實際操作和實踐，去驗證和了解問題。在這一過程中，還有小組也找到了生活中其他的有機物。雖然很多學生找的比較重復，但是在實際操作過程中卻有著不一樣的做法。教師既不要過多干擾學生，也要學會適時指導和幫助學生，給學生自信心，提升學生知識的整體運用和遷移的能力。

（三）利用STME教育促進學生思維的轉變

STME教育是在促進多學科交融的基礎上促進學生思維發(fā)展的一種教育方式。從高中生的化學思維學習分析，很多學生在學習化學的時候一板一眼，具體表現為在犯錯誤的時候無法快速轉換思維解決問題。當學生犯錯誤時，教師不可直接批評或者苛責，而是要善于引導，幫助學生實現思維的轉變。

以“電解熔融氧化鎂與三氧化二鋁”的教學為例。教師在引導學生學習電解熔融氧化鎂與三氧化二鋁的時候發(fā)現產生了兩種物質，一種是金屬，一種是氧氣，氯化鎂的兩極分別得到的是鎂和氯氣。學生已經對這個電解非常熟悉。但是在之后學習電解熔融氯化銀的時候，教師提問了這樣一個問題：你們覺得會得到什么樣的結果？這時候一位學生突然提到上次學習過電解熔融氧化鎂與三氧化二鋁，得到的是一種氧氣和一種金屬，因此這次也會得到同樣的結果，只不過鎂換成了鋁。很顯然學生這樣的推斷是不正確的，但是當筆者詢問其他學生意見的時候，竟然有大部分學生同意這個想法，其他表示不同意的學生也不是非常確定。這時候教師只要認真分析就會發(fā)現學生是陷入了一種思維慣性的怪圈。教師這時候一方面要直接指出學生的錯誤，一方面要引導學生轉變思維。學生在聽到自己的推斷是錯誤的時候很不理解。這時候教師要引導學生從兩種物質的性質入手，前者是離子晶體，后者是共價化合物，兩者之間到底有什么不同。學生在得到提示之后立刻反應過來是怎么回事，并否認了自己之前的看法，重新展開了思考。教師再告知學生要認識到任何一種物質都有其化學性質和屬性，不能單純從字面上理解每一種化學物質。筆者非常理解學生的推斷，因為從“長相上”分析，氯化鎂和氯化銀似乎完全一模一樣，只不過換了一種金屬。這樣一種形式迷惑了學生的雙眼，誤導了學生的判斷。因此教師要從這一個錯誤中讓學生學會反思，學會思維的轉變，并且認識到化學學科的本質。還有一部分學生表示因為慣性和懶惰，在心理上已經對這個變化有了一個基本的判斷，再加上之前學過的知識，因此才有了錯誤的認識。其實從本質上來說是一種思維的慣性和對化學知識探索興趣的不足，教師也要注意學生化學學習興趣的激發(fā)和培養(yǎng)，讓學生勇于并善于思考[4]。

（四）利用STEM教育引導學生知識遷移

遷移是學習的一種方式。這種學習方式能夠讓學生實現知識的拓展和延伸。STEM教育中也包含遷移的元素。但是目前高中化學教師對于學生知識遷移的能力并不重視，導致學生無法靈活運用知識，也就無法提升自身的學習效率。從化學學科的角度分析，遷移是必然會發(fā)生的，教師要利用STEM教育引導學生學會遷移。在實際教學中，教師可以從某一個生活現象出發(fā)，讓學生進行解釋，教師則從學生的某一話語中開展引導性的分析。

例如：在教學“葡萄糖”這部分內容時，教師可以向學生拋出一個趣味性的問題引導學生思考。比如，教師讓學生帶一些“銀”到學校中，這時，學生往往會陷入思考之中，并積極地列舉生活中含有“銀”的物品，比如，“水銀、暖瓶”等，當學生回答出“暖瓶”這一答案以后，教師安排一位學生在下節(jié)課從家中帶一點“銀”到化學課堂上使用。這種提前預習的方式能夠極大地調動學生對新知識的學習興趣，并能夠幫助學生意識到生活與化學學科的緊密性。在下一節(jié)課中，教師便借助“廢棄暖瓶”開展實驗教學，教師蘸取一些“銀色物質”引導學生進行思考，去鼓勵學生猜想其構成與作用。當學生做出回答以后，教師進一步引導學生思考這些用作保溫材料的“銀色物質”的制作方法，并借此引導學生開展相關的實驗[5]。這時，學生的學習興趣被極大地調動，他們愿意參與到實驗過程中。在開展具體的實驗操作之前，教師可以讓學生進行大膽的猜測，鼓勵學生分析實驗所包含的原理，并給予學生相關資料，引導學生自主學習，在進行相關了解之后，學生會發(fā)現葡萄糖和銀氨溶液進行反應得到了該物質，具體的化學反應方程式是：葡萄糖和銀氨溶液生成氫氧化鈣及銀沉淀、葡萄糖酸和水。然后，教師便組織學生開展具體的化學實驗，學生首先將試管清洗干凈，然后配制好銀氨溶液，之后向試管里面加入了銀氨溶液，稍微振蕩之后進行了水浴加熱（提示學生注意安全），三分鐘到五分鐘之后取出。學生看到試管壁上出現了大量的銀，經過這種操作，學生能夠感受到化學的奇妙，銀在燈光的照耀下閃閃發(fā)光，學生也會獲得較大的成就感。當然，教師要引導實驗失敗的學生分析其中的原因，并再次展開實驗?？傊?，這種教學方法使得學生順利實現了知識的遷移，并且進一步深入挖掘其中的原理，獲得了前所未有的成就感。

結束語

綜上所述，STEM教育是一種綜合學科和能力的方法，并且與生活實際相聯系，能夠提升學生解決問題和探索實踐的能力。教師要善于結合本學校實驗室的條件和學生的學習情況進行具體策略的探索，當然，最為重要的是教師的教學方式和教學理念的轉換要做到以學生為主體為核心，以提升學生化學素養(yǎng)為目標，夯實學生的化學知識和實驗的基礎，為今后的學習打下堅實的基礎。

參考文獻

[1]陳彩紅.STEM理念下開展高中化學實驗課的實踐研究[J].中學教學參考，2019（32）：65-66.

[2]龐娟.在高中化學實驗課中滲透新課改的理念：淺談如何開展高中化學實驗課教學[J].高考，2014（9）：38.

[3]吳曉紅，田小蘭.中學化學教學中滲透STEM理念的教學設計：以“人工固氮技術：合成氨”為例[J].化學教與學，2016（11）：47-51.

[4]于琛，張治仁.基于STEM理念的高中化學教學研究[J].理科考試研究（高中版），2022（1）：52-54.

[5]許亮亮，鄒正，吳可威.基于STEM理念的中學化學創(chuàng)新實驗研究：以“自制電解水芯片實驗室”為例[J].化學教育，2017（5）：62-65.