STEM教育理念在高中化学教学中的运用

■江苏省宜兴市官林中学 沈素芳

STEM理念是科学、技术、工程、数学四门学科的简称，其旨在推动交叉融合，将四门学科形成体系，以促进学生学习更多知识，这无疑为我国高中化学教育的革新和学生创新能力、综合素养的提升打下了基础。基于此种背景，下文从以下四个层次浅谈STEM教育理念如何与高中化学进行融合。

一、STEM研究实践提升学生交叉互通能力

随着教育事业的不断发展，具有前瞻意义的STEM教学能够实现化学与其他学科知识的有机整合，从而使学生在学习过程中不仅能接触到化学知识，还能接触到科学、工程、数学等其他学科的知识，这无疑为学生交叉互通能力的发展打下了基础。基于此，高中化学教师在教学过程中要根据教材内容解析知识的重难点，并以此为基础不断地引入相关知识，以促进各个知识之间的融合，从而让学生在学习过程中不仅能够获得新的化学知识，还能够了解化学在我国社会中的作用以及经历化学知识的发现过程。

例如，教师在引领学生学习人教版高中化学“金属的化学性质”时，为了推动STEM教学理念的融合，教师在教学之前首先要进行教材分析和学情分析，即抓住钠是碱金属中的代表，它能够使初中化学与高中化学建立起联系，从而减轻学生学习压力，还能够帮助学生巩固氧化反应和离子反应等知识。再结合高一学生对钠的其他化合物已经接触过，所以只要教师有效引导，必然能激起学生的求知欲和兴趣，从而使学生更加轻松地学习。如此，教师就可将本次的教学重难点设置为：引领学生了解金属钠和过氧化钠的化学性质，并且引领学生了解关于金属钠的相关反应。基于以上理论，教师可以有效借助STEM理念下的工程内容帮助学生理解相关实验反应，教师可以呈现元素的提取过程，从而让学生在大规模的工程引领下产生好奇心，提取如此多的金属钠元素有何效用，如此一步步推动学生去了解钠的物理性质和化学性质，进而引领学生经历钠受热熔化，说明钠的熔点低，钠在氧气中燃烧生成淡黄色固体过氧化钠，以此使学生获得相关知识，并且加深学生对金属化学性质和物理性质的认识。

二、STEM研究实践构建课堂任务多元模式

STEM教学模式，即代表科学、技术、工程、数学等学科的交叉互通，但这并不意味着教师在教学过程中沉醉于将每科知识单独地呈现给学生，让学生能够了解到各科知识，而旨在考验教师的整合能力，以化学教学为重点，以解决问题为导向，构建学生相互合作、自主探索的学习任务，以构建高中化学课堂。首先，教师要利用这些知识之间的融合性以及学生的以往认知经验，从而呈现出任务，以提高学生的思维能力。其次，教师要创设相关情境，让学生在情境问题的解决过程中完成对知识的深刻理解，以此促进学生自学能力的提高。最后，教师可以有效借助学生对任务的评价，让学生在评价过程中实现能力的提升。

例如，教师在引领学生学习人教版高中化学内容“生活中两种常见的有机物”时，本课旨在带领学生掌握乙醇的分子结构、物理性质、化学性质，并了解乙醇的相关用途。首先，教师可以创设工程活动：“乙醇，俗名酒精，是酒中的主要成分，我国是世界上最早酿酒和发明蒸馏技术的国家，我国酒文化也是丰富多彩的，著名诗句‘借问酒家何处有，牧童遥指杏花村’早已深入人心，请同学们扮演调查者，借助课后收集到的关于乙醇的信息进行课堂交流”，从而让学生了解乙醇的基本性质和用途。其次，教师可以创设科学情境，激励学生推测：“乙醇的性质是由什么决定的？”进而引领学生通过查阅资料和动手操作完成乙醇化学性质探索，即完成乙醇与金属钠和氧的反应。最后，教师可呈现乙醇化学结构，并在其结构部位标上数字，让学生参与数学活动，以此探究乙醇发生化学反应时断键部位有何不同，让学生接触乙醇与活泼金属的反应和催化氧化，从而了解乙醇的断键不同，再次升华对乙醇化学性质和结构的认知。

三、STEM实践研究促进实验教学拓展深化

在新课改背景下要求高中化学教师教学必须推动高中化学走向实践操作，由此就需要教师重视高中化学实验，并且以新颖的材料推动高中化学实验新颖化、趣味化、拓展化，进而为学生能力提升打下基础。而STEM教学实践的研究，无疑促进了实验教学的拓展化，它能够促进实践与实验的有机整合，这无疑使传统枯燥的高中化学实验走向了趣味化，即学生可以通过经历化学实验的操作过程获得具体感知，教师又可借助新颖的材料推动高中化学实验的拓展化，进而让学生在完成实验的过程中实现创新设计能力的进一步提升。

例如，教师在带领学生学习人教版高中化学内容“硫及其化合物”时，本文在于引领学生了解硫及其化合物的主要性质，由此教师可以基于STEM教学理念的引领丰富实验操作的内容和结论。首先，教师可以借助二氧化硫的实验操作，让学生经历二氧化硫的化学反应，进而使学生认识到二氧化硫的性质，并且体验科学研究的过程，以此引导学生树立良好的食品安全意识。由此，教师可以引领学生完成实验活动：让学生把一支充满二氧化硫、塞有橡胶塞的试管倒立在水槽当中，立即打开橡胶塞观察现象并用pH试纸测定溶液pH值，进而让学生通过实验操作完成硫酸型酸雨的形成，并对其提出相应的防治措施，以此培养学生的绿化意识。其次，为了改变传统实验当中的枯燥性，教师可以创设创新型的探究活动，引领学生利用二氧化硫的性质设计并动手完成家庭常见食品中二氧化硫残留量的检测实验，进而让学生在检测的过程中体会到知识的应用，并且关注生活当中二氧化硫超量使用会产生何种问题，以此认识到化学物质是一把双刃剑，既可以造福人类，又可以危害人类生命。最后，教师要呈现实验拓展环节，帮助学生再次对硫元素及其化合物进行回顾，以促进学生知识的迁移，让学生在实践当中获得创新思维，并且提升迁移能力。

四、结语

简而言之，新形势下的STEM教学模式推动了高中化学走向趣味化、任务化、实践化、生活化，无疑为学生知识的理解、知识的应用提供了优质服务。由此，高中化学教师必须抓住教学理念的新模式，切实地结合学生的发展情况和认知规律，为学生呈现多元任务，创设生活情境，构建实验模式，推动学生在各种活动当中获得成长，进而使学生的综合素质真正得到提升。