STEM理念下PBL教學法在中學化學教學中的實踐

■安徽省亳州市第一中學 姚 輝

一、概念解釋及其重要性

（一）STEM教育理念

STEM是科學、技術、工程、數(shù)學四個英文單詞的首字母縮寫，也是橫跨這四個學科的教育模式。STEM教育具有跨學科、情境性、合作性等特點，能培養(yǎng)學生的科學、技術、工程、數(shù)學等方面的素養(yǎng)。在教學過程中，教師以問題和項目驅動學生的求知欲和動手能力，讓學生以合作學習小組的形式親自實踐來驗證項目，完成思路的可行性。

（二）PBL教學模式

PBL（Problem-based learning，常被譯為“問題式教學”）教學模式集中體現(xiàn)了構建主義思想，教師在尊重學生意愿的基礎上組建分工合作學習小組，設計出有現(xiàn)實生活意義的問題情境，學生在合作學習小組內根據(jù)已有的生活經(jīng)驗和學科知識，共同討論、共同實踐、共同解決問題。PBL教學模式提高了學生知識融入生活的能力，形成了自主學習習慣，培養(yǎng)了合作能力和與人交際能力。

（三）重要性

基于STEM理念下中學化學課程PBL教學把各學科之間的關聯(lián)最大化，強調培養(yǎng)學生運用多學科知識解決和分析問題的能力，加深了學生社會生活與學校課堂的有效結合，讓實踐更有意義，更有社會性。另外，該教學模式下，教師和學生的地位發(fā)生了改變，學生成為學習主體，他們在教師的引導下積極主動地參與到化學學科的學習中。

二、STEM理念下PBL教學法在中學化學課程的實踐

（一）創(chuàng)設情境，確定學習主題

STEM理念下PBL教學模式開展的第一步就是創(chuàng)設情境，確定項目主題。教師要綜合考量教學目標、教材內容、學生已有知識水平，確定在項目中要完善學生的哪些知識結構，達成怎樣的社會認知，以此來選定項目主題并確定核心任務。例如，在“富集在海水的元素——氯”教學時，教師可以以《禁止化學武器公約》為引，設置情境：1997年《禁止化學武器公約》簽字生效，中國作為原始締約國，近年來一直在努力推進實現(xiàn)“無化武世界”的目標。氯氣是首個被人類用作武器的化學品，在一戰(zhàn)比利時戰(zhàn)場上，德軍陣地上飄來的黃綠色氣體給英法聯(lián)軍駐守陣地的士兵帶來了大量傷亡。這種黃綠色的氣體是我們接下來要重點探究的化學知識——氯氣。請大家查找資料，找到更多和氯氣相關的知識。教學情境的設立，把社會熱點問題、戰(zhàn)爭影視片中的毒氣戰(zhàn)結合到一起，學生對氯氣的好奇心被完全激發(fā)，開始投入飽滿的熱情查找資料。

（二）發(fā)現(xiàn)問題，規(guī)劃問題解決方案

在教學情境設置以后，學生就要在小組范圍內討論情境模式中出現(xiàn)的問題、學生要解決的問題以及解決這些問題的安排。例如，“富集在海水的元素——氯”的教學，教師設置情境后，讓學生找到更多和氯氣相關的知識。學生就要在小組內進行討論，確定需要解決的問題。經(jīng)過討論和教師的提示，學生逐漸達成一致：結合前面對金屬及其化合物的學習經(jīng)驗，和氯氣相關的知識包含了氯氣的物理性質、化學性質、制備方法、用途四個方面。問題的發(fā)現(xiàn)和解決完成了，教師和學生就要共同商定課時安排，確定每個課時具體解決的問題和活動，優(yōu)化課堂教學內容，做到合理的教學安排。

（三）學生展示交流，教師進一步進行引導

明確了情境模式中問題及解決方法后，學生就要按照合作學習小組內部分工進行資料查找，教師可以引導學生以教材為基礎，結合網(wǎng)絡搜索技術找到問題的答案，并在課上進行展示交流。學生展示交流完成后，教師就要進行補充，確定哪些內容是學習重點，是學生必須掌握的基礎知識。課堂導入情境中的問題被解開了，教師要在接下來的教學活動中創(chuàng)設新的問題情境，進一步引導學生進行思考，鞏固新學知識內容。例如，在教學“富集在海水的元素——氯”時，教師可以利用多媒體展示氯原子的構成圖，并提問氯在化學反應中的表現(xiàn)是氧化還是還原？如果你是一名軍人，正在戰(zhàn)場執(zhí)行任務，如何避免或者減小對方氯氣攻擊的傷害？日常生活中飲用水的消毒通常會用到氯，那么到底是氯氣還是含氯化合物？學生根據(jù)這些問題進一步收集資料和討論，形成解決方案，并以小組形式匯報答案，不僅進一步加深了學生對氯的認識和理解，還在無形中培養(yǎng)了學生表達自己的能力。

（四）結合生活實際，確立學生實踐項目

基于STEM理念下中學化學PBL教學，問題的設置是逐級遞增的，在不同問題的銜接上要有科學性和邏輯性，有助于學生利用所學化學知識解決生活中的實際問題。為達到這一目的，教師就要設置一定的項目，利用現(xiàn)有的、生活中常見的素材，通過學生的簡單操作就可以重現(xiàn)某些具體應用場景。例如，“富集在海水的元素——氯”的教學，教師可以設立“節(jié)約水資源就是給城市做貢獻”的項目。教師引導學生查閱資料總結水資源的知識，利用活動探究形式探究生活中飲用水的質量，評估學生所在校區(qū)水質的好壞，結合剛剛學到的氯知識和身邊的材料制作簡易的凈水器，并檢測凈水效果，最后在城市飲用水來源背景下設計一個迷你的自來水處理廠，優(yōu)化簡易凈水器使之成為自來水處理廠可用的凈水工藝。這個項目的確立，讓學生對全球水資源有了一個更加直觀的了解，激發(fā)學生水資源短缺的認知，同時把物理、化學兩個學科綜合起來考慮問題解決方案，尤其是在最后的自來水處理廠設計中，又加入了工程領域的知識，可以說讓學生通過一次項目實踐達到了融合學科、融合生活的目的。

（五）教學評價

基于STEM理念下中學化學PBL教學既要有教師的評價，又要有學生的評價。教師的評價是對學生學習過程、活動過程、項目實踐過程的肯定，有需要教師指出過程中出現(xiàn)的小瑕疵，并以此確定每個合作學習小組和每個學生的最終表現(xiàn)成績。學生互評主要針對小組內部成員之間，衡量每個同學的課堂表現(xiàn)，是否真正做到貢獻、合作。教師根據(jù)兩個評價就可以很清晰地看到學生在學習中的參與程度，可以有針對性地進行后續(xù)教育。

三、結語

基于STEM理念下中學化學PBL教學能讓學生切實感受到學習、思考、實踐的樂趣，把在課堂被動接受化學知識為主動探究構建化學知識體系，培養(yǎng)了學生的主動學習的習慣和獨立思考的能力。中學化學教師要積極開發(fā)STEM理念下PBL教學新方案，努力提升學生的綜合素養(yǎng)。