STEM教育理念在初中化学教学中的运用

文/广州市南国学校

一、提出问题

目前，我国STEM教育还处于起步阶段，对STEM课程开发的研究还在摸索中，多数研究集中在“基于项目的STEM教育”，多数学校还没开设专门的STEM课程，也没有专业的STEM教师队伍 ，使得STEM 教育难以大规模实施。如何将STEM理念落实到课堂已成为一个急需解决的难题。新课标其实与STEM教育的目标有很多相通之处。基于现有的初中化学课程，增加STEM元素，有利于将STEM教育科学落地，形成有“STEM特色”的化学课程，将STEM理念落到实处。

二、化学STEM课程的构建

(一)教学目标的确定

人教版2012年版九年级化学上册第四单元《自然界的水》包含了四个课题，本研究选取了前面的三个课题：爱护水资源、水的净化与水的组成作为此次的教学内容。爱护水资源课题主要介绍水资源概况和保护两部分内容；水的净化课题是了解自来水厂的实际净水流程，初步形成水净化的原理和常用方法；水的组成是通过氢气的燃烧与水的电解两个实验了解水是由氢氧两种元素组成。水资源STEM课程的教学目标设定为认识水的组成，污水的形成与水的净化等各种化学知识；通过对身边水资源的调查研究，感受关注与水资源有关的社会问题，自己动手去尝试解决一些实际问题，形成主动参与社会决策的意识；逐步树立珍惜资源、爱护环境观念，具备适应未来生存和发展所必需的科学素养。

(二)教学内容分析

根据STEM教育理念，结合本校地处珠江边的实际情况，确定了“认识水的内心世界”“了解身边的水”和“水资源的可持续管理”三个模块作为本研究的教学素材。“认识水的内心世界”模块整合了化学、物理与地理等学科的知识，主要是让学生了解水资源的核心知识，为后续学习奠定认知基础。“了解身边的水”模块主要以珠江水为研究对象，引导学生从其独特的自然特征、人文特征和水管理等角度去了解经济文化社会生态等方面对水资源状况的影响。“水资源的可持续管理”模块是让学生在生活中去发现水问题，并尝试自己想办法解决水问题。

(三)水资源STEM课程的实施

模块一“了解水的内心世界”的教学过程：1.通过观察水的沸腾、水结冰等物理现象，体会水的三态变化。2.通过“水的通电分解”的化学实验，分析水的化学成分与微观组成。3.让学生自己查阅资料，了解水能参与的化学反应。4.指导学生绘制水循环的示意图，说明水循环在自然形态构造中的意义。

模块二“了解身边的水”的教学过程：1.运用地图，了解珠江的水系。2.查阅资料，了解珠江的水文特征。3.制定计划，开展珠江水质监测活动，让学生学习水样的采集与分析方法，比较不同区域水质的差异。4.开展珠江边生态环境的实地调查活动，了解常见河流生物群的种类，并引导学生举例说明水环境的变化对物种形成的影响。5.邀请专家进行专题讲解，了解广州市政府对珠江水采取了哪些管理措施。

模块三“水资源的可持续管理”的教学过程：1.收集有关图片资料，了解目前我国及世界存在的水危机。2.组织学生实地走访猎德污染水、广州市自来水厂等，了解污水的形成与处理过程，认识各种净水材料等。3.在全校范围内开展家庭用水量调查活动，通过征集家庭节水小窍门等形式了解居民日常节水减污的基本办法。4.尝试搭建水重复利用模型，设计节约用水、保护水资源的宣传标志与主题海报。5.举办校内和社区的“聚焦水资源”的科普图文展。

(四)水资源STEM课程的评价

STEM课程的评价包括对课程本身的评价和对学生学业的评价两方面。从课程本身分析，课程目标、教学内容与教学实施过程，都是围绕着解决实际问题而进行，基本能达到STEM课程的要求。而学生的表现评价主要侧重过程性评价，设置多维度级机制，即在课程实施过程中通过学生自评、小组互评、老师评价对学习态度、动手实验能力、参与合作意识、创新能力等进行过程评价及效果评价。

三、水资源STEM课程的反思

水资源STEM课程的实施，将STEM理念落实到真实的基础教育课堂，使STEM教育与初中化学教学实现零对接成为一种可能。在实施过程中教师对课程目标、课程的设计与实施有了独特的看法，增强了教师的课程意识。更重要的是学生在研究身边水环境的过程中，激发了学生对环境问题、生存问题的关注，拓展了学生对生活对社会的视野，提高了学生解决实际问题的能力，促进了学生的科学素养发展。