基于STEAM教育理念的“溶液配制及分析”化學實踐教學

沈曉云

【摘 要】本文以“STEAM教育理念”為教學宗旨，結合化學學科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，以“溶液的配制及分析”教學內(nèi)容為載體，創(chuàng)設特定的教學活動，旨在展現(xiàn)STEAM教育理念的特質、培養(yǎng)學生的化學學科素養(yǎng)。

【關鍵詞】STEAM教育理念;化學學科素養(yǎng);溶液的配制及分析

一、問題的提出

STEAM教育突出了“融合多種課程，全面提升學生綜合能力”的課程理念，關注并利用學生的生活經(jīng)驗，反映學生成長的需要?！镀胀ǜ咧谢瘜W課程標準》（2017年版）也在倡導真實問題情境的創(chuàng)設，開展以化學實驗為主的多種探究活動，重視教學內(nèi)容的結構化設計，旨在激發(fā)學生學習化學的興趣，促進學生學習方式的轉變，培養(yǎng)他們的創(chuàng)新精神和實踐能力。基于STEAM教育理念的“溶液配制及分析”化學實踐教學，提出從真實情境引入問題，依據(jù)探究目的設計實驗的方案，使學生具備善于合作、敢于質疑、勇于創(chuàng)新的意識。

二、認真解讀教材，緊扣STEAM教育理念脈搏

首先，從教材內(nèi)容來看，配制一定物質的量濃度的溶液是2017版《普通高中化學課程標準》中學生9個必修課程必做實驗之一。人教版、蘇教版、魯教版三套教材都在第一章引入物質的量濃度后要求學生初步學會配制一定物質的量濃度溶液的實驗技能。所以我們作為教師必須吃透教材，把握其內(nèi)在教學要求。

其次，從知識儲備來看，高一的學生通過物質的量的學習，已經(jīng)能深入領悟到引入物質的量是為了生產(chǎn)實際和科研的方便，學生初中也學習過利用質量分數(shù)來表示溶液的濃度，有一定的知識基礎和實驗技能。但要進行完整的實驗設計，還存在很大的學習障礙：如：（1）提取信息能力弱，不知如何抓重點;（2）思維活躍，但經(jīng)常無序;（3）喜歡實驗，但實驗操作能力弱且無目的性。這就需要教師搭建一個合適的平臺，使學生能夠完成教學目標。

再次，基于STEAM的教育理念來看，以整合的教學方式培養(yǎng)學生掌握知識和技能，在課堂中進行系統(tǒng)的情境教學，能夠讓學生靈活地遷移應用知識來解決實際問題。因此，我們應該合理設計科學探究活動，使學生感受科學探究的一般過程。另外，在教學中應注重引導學生找到依據(jù)，構建推理的邏輯性和系統(tǒng)性，體現(xiàn)科學探究與創(chuàng)新意識的化學核心素養(yǎng)。

三、創(chuàng)設真實情境、激發(fā)學生學習興趣

我們可以在課前一個星期，先讓學生觀看網(wǎng)紅視頻并布置活動：收集生活中各種溶液的標簽，而后將溶液標簽拍照進行展示。讓學生真正感受到化學來源于生活，與我們的生活息息相關，這也符合STEAM教育的情境性特征。教師根據(jù)學生收集到的標簽歸納表示溶液組成的多種方法，既能探查學生獲取信息和加工信息的能力，也能讓學生得到一個展示自我的機會。

上課時用學生的課前活動導入，再展示體檢報告單，學生發(fā)現(xiàn)體檢報告單中濃度的表示方法與之前自己所歸納的不同，產(chǎn)生疑問，自然引入物質的量濃度概念及表示方法。體檢報告單的展示也能讓學生體驗到物質的量濃度在醫(yī)療保健方面的應用。

四、加強學生小組合作，優(yōu)化實驗設計

（一）確定實驗問題，落實小組合作

從初中溶液的配制方案設計來看，在探討設計過程中需要解決兩個“準確”問題，一是準確計算并稱量所需固體的質量，二是準確控制溶液的最終體積。第一個準確問題可以用分析天平、電子天平解決;然而初中所接觸的實驗儀器，像量筒、燒杯等都解決不了第二個“準確”問題，教師在學生產(chǎn)生疑問，不知如何解決時引入容量瓶，可以引導學生認識容量瓶，講解演示容量瓶的使用方法及注意事項。在這一解決問題的過程中引導學生綜合運用多學科知識的手段，與STEAM教育的跨學科性是不謀而合的。

解決兩大“準確”問題后教師布置任務，讓學生通過分組討論完成規(guī)定的學習任務。這種讓學生交流討論設計出自己小組的實驗步驟，培養(yǎng)學生團隊意識、合作意識的做法，也體現(xiàn)了STEAM教育的協(xié)作性。

具體來說，要求學生按自己小組設計的實驗步驟完成配制實驗，同時每組指定一名“觀察員”交換到另一組觀察其整個配制過程。學生在配制溶液時會出現(xiàn)各種不規(guī)范操作，要求“觀察員”及時做好記錄。配制完成后用電導儀測定溶液的電導率。STEAM教育不僅主張通過自學或教師講授習得抽象知識，更強調學生動手、動腦，參與學習過程。分組實驗為學生提供了動手做的學習體驗，有助于培養(yǎng)學生的動手能力及小組協(xié)作精神，小組在協(xié)同中相互幫助、相互啟發(fā)，體現(xiàn)了STEAM教育的體驗性特征，且落實了實驗探究的化學核心素養(yǎng)。

（二）交流討論對實驗步驟進行優(yōu)化

所測電導率的數(shù)據(jù)與標準溶液不相同，這就會引起學生的思考：實驗操作過程中有沒有出現(xiàn)問題？這時“觀察員”總結自己觀察到的不規(guī)范操作，并在組內(nèi)及組間進行交流反饋。例如：轉移溶液時有少量液體流出;未洗滌燒杯及玻璃棒;定容時未改用膠頭滴管滴加水;定容時水加多了用膠頭滴管吸出等。通過組內(nèi)、組間的交流，學生反思自己的操作并對實驗步驟進行優(yōu)化。本環(huán)節(jié)的設計在于培養(yǎng)學生思維的條理性和提高學生嚴肅認真的科學態(tài)度。最終，整個實驗探究有序突破，同時在分析結果改進方案的過程中把誤差分析一并解決。

五、加強課后實踐，實現(xiàn)知識的遷移應用

通過本課的學習之后，我們還可以要求學生設計配制500mL0.100mol·L的NaOH溶液、配制950mL0.200m

ol·L的H2SO4溶液的實驗操作。感興趣的學生也可以通過網(wǎng)絡查找物質的量濃度在工業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)療保健、環(huán)境監(jiān)測和科學實驗等方面的應用，使學生從中體驗化學科學的發(fā)展對當代社會可持續(xù)發(fā)展的重要意義。讓學生在課后進行延伸性學習，能夠促使其萌發(fā)新的學習動機，培養(yǎng)其遷移創(chuàng)新的能力、嚴謹?shù)目茖W態(tài)度以及強烈的社會責任感。

六、及時進行感悟，在教學實踐中不斷提高

在教學實踐過程中，學生參與度高，不僅突出了學生的主體地位，而且緊扣化學科學探究的學科素養(yǎng)。學生在解決問題的過程中，不僅獲得了知識，還獲得了知識遷移運用的能力。讓我們真正體會到“STEAM教育”旨在以整合的教學方式培養(yǎng)學生掌握知識和技能，是一種多元學科文化的融合創(chuàng)新，對培養(yǎng)學生的問題解決和綜合能力具有重要價值。因此，我們應該反復揣摩課題需要解決的問題，抓住教學核心內(nèi)容，及時做好各種鋪墊，包括：教學活動和任務布置，從而引領學生將新舊知識有機結合，在最近發(fā)展區(qū)幫助學生完善知識體系，構建有序思維，促進學生的核心認識發(fā)展，使整節(jié)課具備STEAM教育的情境性、跨學科、趣味性、體驗性、協(xié)作性等核心特征。這些認識上的感悟在我們?nèi)蘸蟮钠渌虒W中也能得到滲透和體現(xiàn)，對我們的教學和成長將起到良好的促進作用。

【參考文獻】

[1]中華人民共和國教育部制定.普通高中化學課程標準（2017版）[M].北京：人民教育出版社，2017

[2]喬鳳天.STEAM教育：提升孩子哪些能力？有哪些核心特征[J].中國科技教育

[3]高云峰，師保國.跨學科創(chuàng)新視角下創(chuàng)客教育與STEAM教育的融合[J].華東師范大學學報（教育科學版），2017（04）