STEM理念下PBL教学法在中学化学教学中的实践

■安徽省亳州市第一中学 姚 辉

一、概念解释及其重要性

（一）STEM教育理念

STEM是科学、技术、工程、数学四个英文单词的首字母缩写，也是横跨这四个学科的教育模式。STEM教育具有跨学科、情境性、合作性等特点，能培养学生的科学、技术、工程、数学等方面的素养。在教学过程中，教师以问题和项目驱动学生的求知欲和动手能力，让学生以合作学习小组的形式亲自实践来验证项目，完成思路的可行性。

（二）PBL教学模式

PBL（Problem-based learning，常被译为“问题式教学”）教学模式集中体现了构建主义思想，教师在尊重学生意愿的基础上组建分工合作学习小组，设计出有现实生活意义的问题情境，学生在合作学习小组内根据已有的生活经验和学科知识，共同讨论、共同实践、共同解决问题。PBL教学模式提高了学生知识融入生活的能力，形成了自主学习习惯，培养了合作能力和与人交际能力。

（三）重要性

基于STEM理念下中学化学课程PBL教学把各学科之间的关联最大化，强调培养学生运用多学科知识解决和分析问题的能力，加深了学生社会生活与学校课堂的有效结合，让实践更有意义，更有社会性。另外，该教学模式下，教师和学生的地位发生了改变，学生成为学习主体，他们在教师的引导下积极主动地参与到化学学科的学习中。

二、STEM理念下PBL教学法在中学化学课程的实践

（一）创设情境，确定学习主题

STEM理念下PBL教学模式开展的第一步就是创设情境，确定项目主题。教师要综合考量教学目标、教材内容、学生已有知识水平，确定在项目中要完善学生的哪些知识结构，达成怎样的社会认知，以此来选定项目主题并确定核心任务。例如，在“富集在海水的元素——氯”教学时，教师可以以《禁止化学武器公约》为引，设置情境：1997年《禁止化学武器公约》签字生效，中国作为原始缔约国，近年来一直在努力推进实现“无化武世界”的目标。氯气是首个被人类用作武器的化学品，在一战比利时战场上，德军阵地上飘来的黄绿色气体给英法联军驻守阵地的士兵带来了大量伤亡。这种黄绿色的气体是我们接下来要重点探究的化学知识——氯气。请大家查找资料，找到更多和氯气相关的知识。教学情境的设立，把社会热点问题、战争影视片中的毒气战结合到一起，学生对氯气的好奇心被完全激发，开始投入饱满的热情查找资料。

（二）发现问题，规划问题解决方案

在教学情境设置以后，学生就要在小组范围内讨论情境模式中出现的问题、学生要解决的问题以及解决这些问题的安排。例如，“富集在海水的元素——氯”的教学，教师设置情境后，让学生找到更多和氯气相关的知识。学生就要在小组内进行讨论，确定需要解决的问题。经过讨论和教师的提示，学生逐渐达成一致：结合前面对金属及其化合物的学习经验，和氯气相关的知识包含了氯气的物理性质、化学性质、制备方法、用途四个方面。问题的发现和解决完成了，教师和学生就要共同商定课时安排，确定每个课时具体解决的问题和活动，优化课堂教学内容，做到合理的教学安排。

（三）学生展示交流，教师进一步进行引导

明确了情境模式中问题及解决方法后，学生就要按照合作学习小组内部分工进行资料查找，教师可以引导学生以教材为基础，结合网络搜索技术找到问题的答案，并在课上进行展示交流。学生展示交流完成后，教师就要进行补充，确定哪些内容是学习重点，是学生必须掌握的基础知识。课堂导入情境中的问题被解开了，教师要在接下来的教学活动中创设新的问题情境，进一步引导学生进行思考，巩固新学知识内容。例如，在教学“富集在海水的元素——氯”时，教师可以利用多媒体展示氯原子的构成图，并提问氯在化学反应中的表现是氧化还是还原？如果你是一名军人，正在战场执行任务，如何避免或者减小对方氯气攻击的伤害？日常生活中饮用水的消毒通常会用到氯，那么到底是氯气还是含氯化合物？学生根据这些问题进一步收集资料和讨论，形成解决方案，并以小组形式汇报答案，不仅进一步加深了学生对氯的认识和理解，还在无形中培养了学生表达自己的能力。

（四）结合生活实际，确立学生实践项目

基于STEM理念下中学化学PBL教学，问题的设置是逐级递增的，在不同问题的衔接上要有科学性和逻辑性，有助于学生利用所学化学知识解决生活中的实际问题。为达到这一目的，教师就要设置一定的项目，利用现有的、生活中常见的素材，通过学生的简单操作就可以重现某些具体应用场景。例如，“富集在海水的元素——氯”的教学，教师可以设立“节约水资源就是给城市做贡献”的项目。教师引导学生查阅资料总结水资源的知识，利用活动探究形式探究生活中饮用水的质量，评估学生所在校区水质的好坏，结合刚刚学到的氯知识和身边的材料制作简易的净水器，并检测净水效果，最后在城市饮用水来源背景下设计一个迷你的自来水处理厂，优化简易净水器使之成为自来水处理厂可用的净水工艺。这个项目的确立，让学生对全球水资源有了一个更加直观的了解，激发学生水资源短缺的认知，同时把物理、化学两个学科综合起来考虑问题解决方案，尤其是在最后的自来水处理厂设计中，又加入了工程领域的知识，可以说让学生通过一次项目实践达到了融合学科、融合生活的目的。

（五）教学评价

基于STEM理念下中学化学PBL教学既要有教师的评价，又要有学生的评价。教师的评价是对学生学习过程、活动过程、项目实践过程的肯定，有需要教师指出过程中出现的小瑕疵，并以此确定每个合作学习小组和每个学生的最终表现成绩。学生互评主要针对小组内部成员之间，衡量每个同学的课堂表现，是否真正做到贡献、合作。教师根据两个评价就可以很清晰地看到学生在学习中的参与程度，可以有针对性地进行后续教育。

三、结语

基于STEM理念下中学化学PBL教学能让学生切实感受到学习、思考、实践的乐趣，把在课堂被动接受化学知识为主动探究构建化学知识体系，培养了学生的主动学习的习惯和独立思考的能力。中学化学教师要积极开发STEM理念下PBL教学新方案，努力提升学生的综合素养。