STEM教育理念视域下的高中化学教学研究

谢国芳

摘 要：STEM教育指的是科学、技术、数学、工程四者实现有机融合的教育模式，其核心在于有效整合各个学科，意在弥补单个学科的局限性，帮助学生打开思维，提升学习能力。笔者将在分析当前化学课堂教学的现状、践行STEM理念的重要性基础上探究STEM教育在高中化学教学中的实践措施。

关键词：STEM教育;高中化学;教学实践

化学是一门以实验为基础的学科，学生能够在实践的过程中提升动手能力。但是需要注意的是，化学本身就具有很强的学科性质，因此学生在学习时无法实现较为全面的发展，而STEM教育理念能够有效解决这一问题。

一、高中化学课堂教学的现状

提高化学课堂的教学效率与质量，是每一名教师追求的目标。学生的能力发展离不开教师的正确引导和沟通，而高中化学涉及的理论与实验课程较为复杂，仅凭借教师的讲解，学生无法深入把握其中的深意，教师一直占据主导地位并不能很好地利用课堂教學帮助学生吸收知识点，会让化学课堂教学的问题日益严重。

（一）忽视实验教学，学生动手操作能力较差

在高中化学课堂教学中，教师总是忽略实验教学的重要性，新课改明确要求要培养学生的动手操作能力，以及化学核心素养，但是受到高考的压力及传统教育观念的影响，教师仍然秉承古板的教学观念，依然将化学课等同于知识讲解课，忽视新课改中对培养学生动手能力的要求，没有培养学生对于实验学习的兴趣。因此首先需要做的就是积极开展相关实验课程[1]。

（二）学生学习热情比较低，很难达到教学目标

学生是课堂教学的主体，所有的教学活动都应该围绕学生展开。化学作为一门实践性较强的学科，需要学生展开探究式的学习活动，但是由于学生的日常学习任务比较繁重，教师无法展开有趣的实验探究，因此学生的抽象思维逻辑能力也没有得到充分的发展，从而导致他们对化学学习的积极性与主动性日渐降低，缺乏内在的学习动力，自然而然不会对知识点形成深刻的印象，这种教学现象无法帮助学生养成良好的学习习惯。

二、践行STEM理念的重要性

STEM理念是一种比较先进的教学理念，是立足于科学、技术、数学、工程四大课程去审视化学知识的讲解办法以及思维方式，从而促进高中生能够从多个角度感知化学基础知识点，能够帮助他们实现各个学科之间的融会贯通。所以，基于STEM理念开展化学课堂教学能够帮助他们更加全面地掌握化学基础知识点，能够让学生在轻松愉悦的课堂教学中学得更好更快，真正实现快乐成长，在快乐中收获知识，完成新课改对于化学课堂的教学要求。高中学习是人生非常重要的一个阶段，对于学生今后的发展具有十分重要的推动作用。教师需要本着立德树人的教学原则，积极开发学生的逻辑思维，让学生在化学课堂中了解事物发展的本质。而STEM教育理念运用跨学科的观念能够解决当前化学课堂存在的问题，它也能够对教师的教学产生如虎添翼的作用，提高化学整体课堂教学的质量，激发学生主动学习的兴趣，夯实学生的基础，从而提升他们的化学核心素养。

三、基于STEM理念开展化学课堂教学的策略

（一）利用STEM教育提升多学科综合能力

多学科综合能力是目前高中生急需提升和培养的能力。教师要善于利用STEM教学法引导学生进行良好的知识融合。在具体教学中可以采用讲故事的形式激发学生的兴趣，进而将文学性质的内容与化学知识融合。这样的方法既可以提升学生的学习能力，又能激发学生的学习兴趣。

例如：在教学“金属的化学性质”时，教师可以运用此类教学方法。教师首先进行教学内容的分析：本节课的教学目标是金属活动性，重点是金属活动性的顺序，难点是顺序的初步探究。教师在教学的时候可以尝试结合蕴含在其中的科学原理为学生讲化学故事，让学生认识到学习化学过程中的文学性，在讲解的过程中要注意使用诙谐幽默的语言。教师可以为学生讲解拿破仑与铝的故事，在具体的讲授过程中，教师要善于借助疑问引导学生思考，从而激发学生的探究兴趣。比如，教师可以向学生提问：很多人为了显示自己崇高的地位，在用餐的时候使用的是黄金器皿，但是只有拿破仑一个人使用的是铝制器皿，这是为什么呢？当教师发现学生陷入沉思之后，可以适当提醒学生：结合铝的发现时间与时代背景进行考虑。教师在最后要为学生讲解与铝有关的复杂知识，不仅要让学生知道铝是地壳中含量最多的金属元素，并且要提到，在当时的时代，人们还没有发现单质铝，铝的存在形式一直是铝的相关化合物。在这时，教师还可以联系铝的化学性质引导学生展开更为深入的思考，让学生明了因为铝的化学性质比较活泼，而且是一种比较轻的元素，很容易就和其他物质融合了，比如说和氧气结合就会形成三氧化二铝。最后，教师比较金元素与铝元素的异同，这样的方式可以让学生轻松了解到金和铝的化学性质[2]。另外，教师在讲述的过程中和学生频繁互动，学生也在教师的引导下逐渐明白了事物之间存在的联系。这种教学方法实现了化学学科与其他文史类学科的融合，提升了学生多学科的综合运用能力。

（二）利用STME教育提升学生知识运用能力

STME教育的本质是多学科的交叉融合，除此之外，还重视学科知识的综合运用，即将所学的知识合理运用在生活之中，进而提升学生的综合能力。在具体的教学中，教师可以从生活实际出发，引导学生进行小组之间的交流合作，共同进行知识的迁移和运用，帮助学生提升解决问题的能力和自主创新的能力。

例如：在教学“生活中常见的有机物”时，教师首先要对本节课的内容进行分析：这节课本身和我们的日常生活就有很多的联系，因此教师可以引导学生在自由分组的基础上完成学习任务——发现自己身边生活中的有机物的特点。学生很快进行了分组，然后开始了思考。各个小组的组长要善于观察生活，而且要学会深入挖掘这些有机物的化学性质。在探究的过程中，有一个小组找到了生活中常见的酒精这一物质，当教师询问的时候，他们表示这两种物质都是生活中十分常见的有机物，即乙醇。教师对学生的发现表示肯定之后，进一步引导学生借助小组合作的方式共同探究乙醇的化学性质，或者是更深一步了解清楚结构和性质之间的关系。在教师的指导下，学生会深入探索。但是笔者在实践中发现学生由于之前并未尝试过这种学习方法，在和其他人进行交流的过程中也出现了问题，不懂得如何和其他人进行探索和学习，导致合作的效率反而不如独自学习的效率。而小组长之前没有带领小组成员一起学习的经验，因此在具体实践的时候也无法合理进行任务的分工[3]。这时候教师就需要引导小组长学习如何分工和带领小组成员更好地合作交流。就从乙醇这个小组来说，教师可以引导学生了解到我们生活中的酒精和乙醇这两种物品的异同点，这一点可以让一个小组成员开展探究。在这个成员探究的基础上可以让另两个成员尝试计算其中水的比例，还有醋酸的分配任务的方法也是如此。每一步虽然是不同的学生完成的，但是在具体的操作中，当某个同学遇到问题的时候小组长要组织大家一起探索和谈论，并鼓励大家对其中的问题进行实际操作和实践，去验证和了解问题。在这一过程中，还有小组也找到了生活中其他的有机物。虽然很多学生找的比较重复，但是在实际操作过程中却有着不一样的做法。教师既不要过多干扰学生，也要学会适时指导和帮助学生，给学生自信心，提升学生知识的整体运用和迁移的能力。

（三）利用STME教育促进学生思维的转变

STME教育是在促进多学科交融的基础上促进学生思维发展的一种教育方式。从高中生的化学思维学习分析，很多学生在学习化学的时候一板一眼，具体表现为在犯错误的时候无法快速转换思维解决问题。当学生犯错误时，教师不可直接批评或者苛责，而是要善于引导，帮助学生实现思维的转变。

以“电解熔融氧化镁与三氧化二铝”的教学为例。教师在引导学生学习电解熔融氧化镁与三氧化二铝的时候发现产生了两种物质，一种是金属，一种是氧气，氯化镁的两极分别得到的是镁和氯气。学生已经对这个电解非常熟悉。但是在之后学习电解熔融氯化银的时候，教师提问了这样一个问题：你们觉得会得到什么样的结果？这时候一位学生突然提到上次学习过电解熔融氧化镁与三氧化二铝，得到的是一种氧气和一种金属，因此这次也会得到同样的结果，只不过镁换成了铝。很显然学生这样的推断是不正确的，但是当笔者询问其他学生意见的时候，竟然有大部分学生同意这个想法，其他表示不同意的学生也不是非常确定。这时候教师只要认真分析就会发现学生是陷入了一种思维惯性的怪圈。教师这时候一方面要直接指出学生的错误，一方面要引导学生转变思维。学生在听到自己的推断是错误的时候很不理解。这时候教师要引导学生从两种物质的性质入手，前者是离子晶体，后者是共价化合物，两者之间到底有什么不同。学生在得到提示之后立刻反应过来是怎么回事，并否认了自己之前的看法，重新展开了思考。教师再告知学生要认识到任何一种物质都有其化学性质和属性，不能单纯从字面上理解每一种化学物质。笔者非常理解学生的推断，因为从“长相上”分析，氯化镁和氯化银似乎完全一模一样，只不过换了一种金属。这样一种形式迷惑了学生的双眼，误导了学生的判断。因此教师要从这一个错误中让学生学会反思，学会思维的转变，并且认识到化学学科的本质。还有一部分学生表示因为惯性和懒惰，在心理上已经对这个变化有了一个基本的判断，再加上之前学过的知识，因此才有了错误的认识。其实从本质上来说是一种思维的惯性和对化学知识探索兴趣的不足，教师也要注意学生化学学习兴趣的激发和培养，让学生勇于并善于思考[4]。

（四）利用STEM教育引导学生知识迁移

迁移是学习的一种方式。这种学习方式能够让学生实现知识的拓展和延伸。STEM教育中也包含迁移的元素。但是目前高中化学教师对于学生知识迁移的能力并不重视，导致学生无法灵活运用知识，也就无法提升自身的学习效率。从化学学科的角度分析，迁移是必然会发生的，教师要利用STEM教育引导学生学会迁移。在实际教学中，教师可以从某一个生活现象出发，让学生进行解释，教师则从学生的某一话语中开展引导性的分析。

例如：在教学“葡萄糖”这部分内容时，教师可以向学生抛出一个趣味性的问题引导学生思考。比如，教师让学生带一些“银”到学校中，这时，学生往往会陷入思考之中，并积极地列举生活中含有“银”的物品，比如，“水银、暖瓶”等，当学生回答出“暖瓶”这一答案以后，教师安排一位学生在下节课从家中带一点“银”到化学课堂上使用。这种提前预习的方式能够极大地调动学生对新知识的学习兴趣，并能够帮助学生意识到生活与化学学科的紧密性。在下一节课中，教师便借助“废弃暖瓶”开展实验教学，教师蘸取一些“银色物质”引导学生进行思考，去鼓励学生猜想其构成与作用。当学生做出回答以后，教师进一步引导学生思考这些用作保温材料的“银色物质”的制作方法，并借此引导学生开展相关的实验[5]。这时，学生的学习兴趣被极大地调动，他们愿意参与到实验过程中。在开展具体的实验操作之前，教师可以让学生进行大胆的猜测，鼓励学生分析实验所包含的原理，并给予学生相关资料，引导学生自主学习，在进行相关了解之后，学生会发现葡萄糖和银氨溶液进行反应得到了该物质，具体的化学反应方程式是：葡萄糖和银氨溶液生成氢氧化钙及银沉淀、葡萄糖酸和水。然后，教师便组织学生开展具体的化学实验，学生首先将试管清洗干净，然后配制好银氨溶液，之后向试管里面加入了银氨溶液，稍微振荡之后进行了水浴加热（提示学生注意安全），三分钟到五分钟之后取出。学生看到试管壁上出现了大量的银，经过这种操作，学生能够感受到化学的奇妙，银在灯光的照耀下闪闪发光，学生也会获得较大的成就感。当然，教师要引导实验失败的学生分析其中的原因，并再次展开实验。总之，这种教学方法使得学生顺利实现了知识的迁移，并且进一步深入挖掘其中的原理，获得了前所未有的成就感。

结束语

綜上所述，STEM教育是一种综合学科和能力的方法，并且与生活实际相联系，能够提升学生解决问题和探索实践的能力。教师要善于结合本学校实验室的条件和学生的学习情况进行具体策略的探索，当然，最为重要的是教师的教学方式和教学理念的转换要做到以学生为主体为核心，以提升学生化学素养为目标，夯实学生的化学知识和实验的基础，为今后的学习打下坚实的基础。

参考文献

[1]陈彩红.STEM理念下开展高中化学实验课的实践研究[J].中学教学参考，2019（32）：65-66.

[2]庞娟.在高中化学实验课中渗透新课改的理念：浅谈如何开展高中化学实验课教学[J].高考，2014（9）：38.

[3]吴晓红，田小兰.中学化学教学中渗透STEM理念的教学设计：以“人工固氮技术：合成氨”为例[J].化学教与学，2016（11）：47-51.

[4]于琛，张治仁.基于STEM理念的高中化学教学研究[J].理科考试研究（高中版），2022（1）：52-54.

[5]许亮亮，邹正，吴可威.基于STEM理念的中学化学创新实验研究：以“自制电解水芯片实验室”为例[J].化学教育，2017（5）：62-65.