STEAM理念指导下高中化学作业设计优化策略研究

作者简介：林文琼（1979～），女，汉族，福建福清人，福建省福清第二中学，研究方向：化学教育。

摘 要：文章深入探讨基于STEAM理念的高中化学作业设计及其对学生学习成效的影响。从理论基础出发，分析高中化学作业设计的理论依据，强调作业设计对学生认知发展和学习兴趣激发的重要性。案例展示如何将STEAM理念融入化学作业设计中，以及这种融入方式如何促进学生STEAM能力发展。此外，还讨论了真实情境创设在提升学生学习动机和效果中的作用，以及作业讲评在提高教学反馈效率方面的应用。通过详细的理论分析和实际案例研究，本研究旨在促进高中化学教育改革，以适应当代教育的需求。

关键词：STEAM理念；高中化学；作业设计

中图分类号：G633.8 文献标识码：A 文章编号：1673-8918（2024）42-0137-04

STEAM教育，即科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）、艺术（Arts）、数学（Mathematics）的综合教育，是21世纪教育革新的重要方向。STEAM教育强调实践与探究，鼓励学生将理论知识应用于实际问题的解决中，从而提高其综合素质和竞争力。在全球化和信息化的大背景下，STEAM教育理念逐渐被世界各国的教育体系所接纳和推广，其不仅对提升学生的科学素养和创新能力有重要意义，也对促进国家科技进步和社会发展具有深远影响。

化学作为STEAM教育中的重要组成部分，其教学方法和内容的设计对学生科学素养的提升至关重要。然而，当前的高中化学教学实践仍存在一系列问题和挑战。首先，传统的化学教学过于强调知识的传授，而忽视了学生实践能力和创新思维的培养。其次，化学作业往往停留在书面习题的层面，缺乏与现实生ec7d5d61d34725fb849b283c57adc1d3活的联系，不利于学生理解和掌握化学知识的实用价值。此外，教师在作业设计和讲评过程中往往缺乏有效的策略，无法充分激发学生的学习兴趣和参与度。

一、理论框架

（一）STEAM教育理念概述

在21世纪的教育领域，STEAM教育理念以其独特的跨学科视角，正逐渐成为全球教育改革的重要推动力。STEAM不仅仅是各学科简单的并列，而是一种深度融合，旨在培养学生面对未来社会的创新思维和解决问题的综合能力。STEAM教育关注的不仅是知识的传授，更重视能力的培养，化学作为STEAM教育中的一个重要组成部分，其不再仅仅围绕书本和实验室进行，而是要将其与技术、工程、艺术和数学融合，从而为学生提供更为广阔的学习视野和实践平台。这种跨学科的学习模式不仅加深了学生对化学知识的理解，也培养了他们将化学知识应用于解决实际问题的能力，还激发了他们对化学学科的兴趣和热爱。在化学教育中，通过跨学科的融合与创新，不仅能够提高学生的学科兴趣和学习动力，还能有效促进学生关键能力的发展，为他们未来的学习和生活打下坚实的基础。

（二）高中化学作业设计的理论基础

在高中化学教学中，精心设计的作业不仅能够帮助学生巩固所学知识，还能激发他们的探究欲望，培养他们的创新思维。

1. 作业设计依据

高中化学作业设计的首要依据是学生的学习需求和认知发展水平，教师需要根据学生的先前知识、学习能力和兴趣点来设计作业，确保作业难度适中，既能够挑战学生，又不至于让他们感到沮丧。此外，作业设计还应符合化学学科的特点，如强调实验操作、化学反应原理和化学物质的性质等，以确保学生能够在实践中深入理解化学知识。

2. 作业设计流程

有效的作业设计流程包括以下几个关键步骤：一是需求分析。明确学生的学习目标和需要，以及作业设计的目的和预期效果。二是目标设定。根据需求分析的结果，设定具体的作业目标，包括知识目标、能力目标和情感目标。三是活动策划。设计具体的作业活动，包括问题设置、实验设计、资料收集等，确保活动既能够帮助学生达成学习目标，又具有一定的挑战性和趣味性。四是实施。将设计好的作业分发给学生，指导学生进行学习活动，鼓励他们主动探索和思考。五是评估。对学生的作业进行评价，分析作业设计的效果，及时调整和优化作业设计。

遵循这一流程，教师可以设计出既符合学生学习需求，又能够促进其认知发展的高质量化学作业，不仅能够帮助学生巩固所学知识，还能激发他们的探究兴趣和创新能力，为他们的未来学习和发展打下坚实的基础。

（三）真实情境创设的理论与实践

在教育领域，真实情境创设的理论与实践被视为增强学习体验和效果的重要策略。特别是在STEAM教育和高中化学教学中，通过在真实或接近真实的情境中进行学习，可以显著提高学生的学习动机、参与度和知识转移能力，帮助学生更好地理解学科内容，同时培养他们解决问题的能力。

在高中化学教学中，真实情境的创设可以通过多种方式实现，如项目式学习，设计与真实世界问题相关的化学项目，让学生在探索解决方案的过程中应用化学知识。也可以开展实地考察和实验，组织学生参观化工企业、环保站或科学博物馆，让他们见证化学知识在实际工作中的应用。还可以开展合作与交流，鼓励学生与同学、教师甚至是化学领域的专业人士合作，通过讨论和交流解决实际问题，提升他们的沟通能力和团队合作能力。

（四）作业的功能与评价

作业具有多重功能，主要包含以下几个方面。一是知识巩固与能力提升。作业是学生巩固课堂所学知识、技能的有效手段，通过解决作业中的问题，学生能够加深对化学概念、原理的理解，提升实验技能和问题解决能力。二是激发学习兴趣。设计富有创意和挑战性的作业能够激发学生的学习兴趣。三是培养自主学习和批判性思维。良好的作业设计鼓励学生自主寻找资料、分析问题，并从中培养批判性思维。四是促进师生互动和反馈。作业是教师了解学生学习情况、提供个性化反馈的重要途径，通过作业，教师可以及时发现学生的学习难点，调整教学策略。

作业评价是教学过程的重要组成部分，它不仅反映学生的学习成效，还影响学生的学习动机和自信心。因此，作业评价应当公正、全面，能够准确反映学生的学习状态。一是多维度评价。作业评价不应仅限于学生答案的正确与否，还应考虑学生的解题过程、思维方式和创新性。二是形成性评价。形成性评价强调在学习过程中进行持续的、建设性的反馈，而非仅在学习结束时进行总结性评价。三是同伴评价和自我评价。引入同伴评价和自我评价不仅可以减轻教师的负担，还能增加学生的参与度和责任感。同时，学生能够从不同的视角审视问题，促使学生反思自己的学习过程和成果。

二、案例分析

（一）基于STEAM理念的化学实验作业设计

在探索如何将STEAM理念融入高中化学教育中，我们选取了一个典型案例——基于STEAM理念的化学实验作业设计，此案例不仅体现了STEAM跨学科的教育理念，而且展现了如何通过真实情境的创设激发学生的学习兴趣和提升其学习成效。

设计此化学实验作业的首要依据是STEAM教育理念，特别是强调实践、探究和跨学科整合的特点。设计流程遵循以下步骤：①需求分析：基于学生的学习需求和化学课程的教学目标，分析化学实验作业中需要涵盖的STEAM元素。②目标设定：设定具体的学习目标，包括知识掌握、技能提升、创新思维和问题解决能力的培养。③活动策划：结合化学与其他学科，如数学的数据分析能力、艺术的创造性思维等，设计实验作业。④实施与评估：实施实验作业之后，根据学生的反馈和作业成果进行评估，以优化后续的作业设计。

2020年以来，随着新冠疫情的蔓延，医用酒精、84消毒液、二氧化氯、过氧乙酸等消毒剂进入了大众的视野，在防疫抗疫中发挥了重要作用。其中，过氧乙酸是一种广谱高效的消毒剂，它是无色液体，有强烈刺激性气味，熔点：0.1 ℃；沸点：105 ℃；易溶于水、醇、醚、硫酸。教师创设疫情消毒剂的真实情境，激发学生学习的兴趣与探究欲望，让其体会到化学与生活的密切关系。借助化学结构模型，表征陌生的化学物质，促使学生对过氧乙酸的结构有更深入的了解。通过球棍模型认识有机化合物，书写有机物的各种表示方法，掌握化学用语的精准表达。通过电负性及电子对的偏移，学会分析共价化合物特别是有机物中各元素的化合价。

设置实验情境，考查溶液两种浓度的转化：溶质质量分数与物质的量浓度；一定溶质质量分数溶液的配制；根据量筒的精度确定计算结果保留的小数；仪器的选择；计算能力。

考查图表读取与分析能力，通过图表分析得出结论，并分析可能原因。本小节情境化主题作业：初探消毒剂过氧乙酸双向细目，如下图所示。

（二）跨学科的化学探究作业设计

在STEAM教育理念指导下，跨学科的化学探究作业设计不仅能够深化学生对化学知识的理解，还能够培养其综合运用各学科知识解决问题的能力。

本案例的设计依据主要是STEAM教育的核心理念，即通过跨学科融合促进学生综合素质的发展。设计流程包括：①需求分析：考虑到化学与日常生活的紧密联系，分析学生对化学及其与其他学科结合应用的学习需求。②目标设定：明确目标，包括学生对化学概念的理解、跨学科知识的应用能力、创新和批判性思维的培养。③活动策划：设计跨学科的化学探究活动，如环境科学、生物化学、艺术化学等，要求学生应用多学科知识。④实施与评估：实施设计的作业，通过观察、学生反馈和成果评价，调整后续作业设计，以更好地达成教学目标。

跨学科的化学探究作业设计在多个层面发挥作用，一是综合知识应用。此类作业让学生在实际情境中综合应用化学、数学、生物等学科知识，加深理解并提高应用能力。二是创新与批判性思维。通过解决开放式问题，鼓励学生思考创新解决方案，培养其批判性思维。三是社会意识与责任感。探究作业常涉及环境保护、健康等社会问题，有助于提高学生的社会意识和责任感。

三、STEAM理念化学作业设计影响分析

（一）作业设计在促进学生STEAM能力发展中的作用

作业设计，特别是那些融入STEAM理念的作业，对促进学生在科学、技术、工程、艺术和数学方面能力的发展起着至关重要的作用。通过跨学科的作业设计，学生被鼓励以综合的视角来理解问题，运用不同学科的方法和知识进行探究和解决问题。这种方法不仅增强了学生对各学科知识的掌握，而且培养了他们的创新思维，提升了他们解决问题的能力以及团队协作和沟通能力。

（二）真实情境创设对学习动机和效果的影响

通过模拟或构建贴近现实生活的学习环境，极大地提高了学习的吸引力和学习动机。在这种情境下，学生能够直观地看到学习内容在现实中的应用，从而更容易激发他们探究未知、解决问题的兴趣。同时，真实情境下的学习活动往往需要学生主动寻找信息、协作交流和反思总结，这些过程都有助于提升学生的自主学习能力和批判性思维。

（三）作业讲评在提高教学反馈效率中的应用

作业讲评是教学过程中的重要环节，它为教师提供了了解学生学习状况和及时调整教学策略的机会。通过有效的作业讲评，教师可以给予学生及时、具体、建设性的反馈，帮助学生认识到自己的优点和不足，激发他们改进学习的动力。在这个过程中，教师可以利用讲评来强化教学内容，解答学生疑问，促进学生深层次的思考，从而提高教学反馈的效率和效果。

四、结论

将STEAM理念融入化学作业设计能够有效促进学生对跨学科知识的综合应用，培养其创新思维和解决问题的能力。通过跨学科的探究活动，学生能够更深刻地理解化学知识，并将其应用于实际问题解决中。在真实或贴近真实的情境中进行学习，能够显著提升学生的学习兴趣和动机，使学生理解和应用化学知识，从而提高学习效果。通过作业讲评，教师能够及时给予学生具体和建设性的反馈，同时也能够促进师生间的沟通和互动，提高学生的学习动力和教学效果。

参考文献：

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