基于STEAM教育理念的初中化學實驗設計與實踐研究

徐莉芬

摘要：本文主要探究了如何在STEAM教育理念下開展初中化學實驗設計與實踐，旨在通過探究，促使學生在化學實驗中得到充分的鍛煉，進而促進學生化學核心素養(yǎng)的提升。文章共分為三部分：第一部分主要解讀了STEAM教育理念的內(nèi)涵;第二部分主要以明確實驗問題、利用信息技術、落實實驗過程、創(chuàng)設趣味主題、豐富總結形式、優(yōu)化實驗評價六個具體策略進行了探究;第三部分是總結部分。

關鍵詞：STEAM教育理念;初中化學實驗;設計與實踐

中圖分類號：G633.8? 文獻標識碼：A文章編號：1992-7711（2021）10-031

新課標強調(diào)，教師在開展初中化學教學時，要注意尊重學生的主體地位，給學生更加廣闊的自主探究空間。但在實際教學中，學生的主體地位并沒有凸顯出來;尤其在實驗教學中，總是出現(xiàn)這樣的現(xiàn)象：學生只是根據(jù)實驗的步驟做一遍實驗，然后填寫實驗報告;至于最后的結果是否成功，是否出現(xiàn)其他現(xiàn)象都不關注;因為在做實驗之前，學生就已經(jīng)知道結果了;另外也有的學生只通過視頻觀看實驗過程，不去親手觀察實驗的現(xiàn)象。這些問題導致學生在化學實驗中并沒有得到充分的鍛煉，使學生的化學素養(yǎng)也難以得到有效提升。STEAM教育理念是一種以學生自主探究為主要形式的教育理念，對促進學生主體課堂的落實有著積極意義?；诖?，本文結合教學實踐，就STEAM教育理念下的初中化學實驗設計與實踐策略進行了探究。

一、STEAM教育的內(nèi)涵

什么是STEAM教育呢？S、T、E、A、M分別是科學、技術、工程、藝術和數(shù)學的縮寫，也就是在開展教學時，引導利用技術、工程和數(shù)學進行自主探究，促進學生掌握科學知識，樹立科學探究的理念，藝術則是指使學生感受和利用所學知識創(chuàng)造美感，體會所學知識中蘊含的魅力。簡單來說，STEAM教育理念實際上就是指在開展教學時，通過學科融合，促進學生深度學習知識，同時鍛煉學生各方面的能力，最終提升學生的綜合素質(zhì)[1]。

二、基于STEAM教育理念的初中化學實驗設計與實踐策略

如何在初中化學實驗教學中融入STEAM教育理念，促進學生得到充分地鍛煉呢？本文就以下幾點策略展開了探究。

1.明確實驗問題，把握核心知識

教師在利用STEAM教育理念開展實驗教學時，可以先引導學生明確實驗中存在的問題，使學生抓住化學實驗中的科學本質(zhì)。在明確實驗問題時，教師可以將生活情境引入其中，激發(fā)學生的好奇心，從而使學生在探究中把握核心知識。例如在判斷物質(zhì)的酸堿性實驗之前，教師先布置了這樣一個任務：學生自己從生活中搜集不同水的試樣，可以是雨水，也可以是河水、海水，或者是家庭用水。在實驗中教師引導學生將這些水樣分成幾份放置在不同的試管中，并要求學生猜測這些水是酸性還是堿性，然后分別滴入石蕊試液、酚酞試液。在滴入試液之后，學生發(fā)現(xiàn)這些水樣出現(xiàn)了不同的顏色變化，至此即可判斷不同水樣的酸堿性。但在實驗中有學生發(fā)現(xiàn)自己搜集的淘米水，前兩遍的淘米水滴入石蕊試液是紅色的，后兩遍淘米水滴入的石蕊試液是藍色的。于是該學生結合實驗提出了新的探究問題：不同次數(shù)的淘米水酸堿性不同嗎？兩次之后的淘米水一定會變成堿性嗎？此時的學生產(chǎn)生極大的好奇心，為《物質(zhì)的酸堿性》這部分知識的深入學習帶來了良好的契機，這實際上就是學生深入探究、掌握核心知識的生動體現(xiàn)。教師抓住新的課堂生成引導學生明確實驗問題，促進學生進一步深入探究核心知識，為學生切實掌握化學中的科學知識奠定了基礎[2]。

2.利用信息技術，展示化學美感

教師在開展實驗教學時，還可以利用信息技術為學生展示化學的美感，促進學生感知化學的魅力。例如在引導學生利用P試紙感知不同物質(zhì)的酸堿性時，教師利用信息技術為學生展示了這樣一個視頻：在桌子上放著一張已經(jīng)勾勒出美麗圖案的試紙，和幾瓶不同的溶液;然后拿起試管汲取溶液，滴在試紙不同的部位;由于滴下的液滴大小以及溶液本身酸堿度的不一，試紙不同部位的色塊也各有差別;在這一過程完結之后，展現(xiàn)出來的是一幅美麗的百花綻放圖。在觀看視頻的過程中，學生感受到了化學的魅力，甚至產(chǎn)生了自己創(chuàng)作這樣一幅畫的欲望;并且在學習該部分知識時，學生產(chǎn)生了極大的熱情，積極地投入到了實驗探究中。信息技術可以有效記錄化學實驗中的每一個步驟，同樣也包括化學中迷人的部分。教師利用信息技術，為學生展示實驗的細節(jié)，結合學生所學的化學知識，為學生展示化學實驗中創(chuàng)造的美好事物，促進學生對化學魅力的感知;而當在觀察到最后成果的時候，學生關于化學的審美觀也會建立起來，這實際上就是STEAM教育中藝術融入化學的具體體現(xiàn)[3]。

3.落實實驗過程，搜集實驗數(shù)據(jù)

在前文中筆者提到，在當前的化學實驗教學中，出現(xiàn)學生按照流程走、不關注實驗結果的現(xiàn)象。針對這一問題，教師在開展化學實驗教學時，要注意落實實驗過程，促進學生全身心地投入到化學實驗中，在化學實驗中培養(yǎng)嚴謹、科學的實驗精神。在落實化學實驗的過程中，教師可以鼓勵學生搜集實驗的數(shù)據(jù)，制作數(shù)據(jù)表格，利用相關數(shù)學知識解釋化學知識，進而深入掌握某些化學原理。例如在利用信息技術為學生播放了由酸堿度不同的液體畫出百花盛開圖的視頻、激發(fā)學生的興趣之后，教師利用科學趣味拓展課程組織了“化學繪畫活動”。在這一活動中學生就需要了解并搜集不同事物的酸堿度。為了創(chuàng)作出比較完美的作品，教師要求學生利用酸度計測量搜集到的溶液具體的酸堿度，并以表格的形式記錄下來;而在滴到P試紙上之后，試紙顏色是什么程度，也需要對比色度表記錄下來;然后在課堂上進行交流。通過這樣的方式，學生在課堂交流時就比較容易意識到問題所在。例如同樣是滴入檸檬汁，而且滴入的是同一顆檸檬，在試紙上反應的顏色就不太相同。于是學生就開始研究，究竟是試紙的原因，還是檸檬的原因。在這一過程中，學生對酸堿度就會產(chǎn)生更加清晰的認知。教師引導學生以數(shù)據(jù)搜集、表格制作的方式，落實實驗過程，實際上就是將數(shù)學有效融入到了化學實驗中，這對促進學生在實驗中發(fā)現(xiàn)問題，解決問題產(chǎn)生了積極意義[4]。

4.創(chuàng)設趣味主題，激發(fā)創(chuàng)造欲望

教師在開展實驗教學時，還可以設計趣味主題，激發(fā)學生的創(chuàng)造欲望。在這一過程中，學生會應用到相關技術，這對促進學生的拓展延伸，鍛煉學生的動手能力有著積極意義。像前文中筆者提到的“化學繪畫活動”實際上就屬于趣味主題的一種。而在利用P試紙和酸堿溶液進行繪畫時，有的學生發(fā)現(xiàn)強酸會造成P試紙的腐蝕，于是就需要探究如何解決這一問題。有的學生嘗試利用酸度計、試管、滴管等調(diào)適溶液的酸度;“濃硫酸的稀釋”這個知識點和操作技能在這部分就得到了很好地落實。這實際上就是實驗室技術運用的具體體現(xiàn)。教師創(chuàng)設趣味性主題，激發(fā)學生的創(chuàng)造欲望，讓學生在利用化學實驗和化學知識創(chuàng)造有趣的事物時，促進學生對技術的掌握，也促進了STEAM教育理念中技術理念和工程理念的落實[5]。

5.豐富總結形式，展示探究成果

學生利用實驗探究化學知識，最終要展示出探究成果，這樣才有利于教師對學生學習情況的掌握。因此教師在開展化學實驗教學時，要注意成果展示活動的開展;而在鼓勵學生展示成果時，教師可以豐富學生的總結形式;也就是說學生呈現(xiàn)出來的不一定是數(shù)據(jù)模型或化學結論，也可以是在實驗中創(chuàng)作出的一些成品。例如在前面的“化學繪畫活動”中，學生在最后實驗結束之后，可以展現(xiàn)出繪畫作品;也可以是繪畫過程中的“寥寥數(shù)語”的心得體會;然后各小組的學生可以進行評比，哪個小組的繪畫作品使用的顏色最豐富，色塊控制最為精確。當然，在展示這些作品的過程中，教師應該引導學生將實驗中用到的數(shù)據(jù)一一展示出來，例如在稀釋強酸時，用了多少毫升的水，酸度為多少時不會再對試紙產(chǎn)生腐蝕作用，此時在試紙上形成的色塊與其他色塊的色度是否有相同之處等等。相較于單純地填寫實驗表格，完成實驗報告，這種形式更加有趣，有效打破了課堂的束縛;學生在匯報成果時也會更加積極。教師鼓勵學生以豐富的形式進行總結和展示，使學生在總結中得到充分地鍛煉，最終促進了學生綜合素質(zhì)的發(fā)展。

6.優(yōu)化實驗評價，培養(yǎng)良好習慣

評價不僅僅有檢測、查漏補缺的作用，好的評價還具有引導作用。因此教師在開展化學實驗教學、培養(yǎng)學生的綜合意識時，還要注重對化學實驗的評價，通過評價引導學生培養(yǎng)良好的習慣。在評價過程中，教師要注意遵循過程性和綜合性原則。例如在“化學繪畫活動”中，有的學生表現(xiàn)比較積極，而且提出了許多建議;雖然有些建議不太成熟，也沒有取得很好的效果;但教師在總結評價環(huán)節(jié)還是可以進行表揚，支持學生這種積極創(chuàng)新的態(tài)度，并引導他們?nèi)绾芜M行科學地實驗，并提出有效建議。在這種教學模式下，學生會逐漸養(yǎng)成大膽創(chuàng)新的思維。另外像有的小組最后交出的作品很好，但是在實驗過程中，有的學生渾水摸魚，而其他學生也沒有嘗試將該學生融入到小組中;教師在總結階段就可以提出批評，并指出在實驗中要具有團隊精神、合作精神、互幫互助的精神。在這種評價方式下，學生的側重點將不會只放在實驗成果方面，其他方面也會獲得發(fā)展。教師優(yōu)化實驗評價方式和內(nèi)容，促進學生在評價引導下加強自身建設，最終有效促進學生的綜合發(fā)展。

綜上所述，本文從把握核心知識、展示化學美感、搜集實驗數(shù)據(jù)、激發(fā)創(chuàng)造欲望、展示探究成果和培養(yǎng)良好習慣六個角度，就基于STEAM教育理念的初中化學實驗設計與實踐策略進行了探究。教師基于STEAM教育理念設計和開展初中化學實驗教學，有利于學生逐漸養(yǎng)成自主探究的好習慣，也有利于學生思維品質(zhì)的提升。因此希望本文關于STEAM教育理念下初中化學實驗教學設計與實踐的相關研究，可以起到拋磚引玉的作用，以促進學生在STEAM教育理念下獲得長足發(fā)展。

參考文獻：

[1]湯敏敏.基于新課程標準理念下初中化學實驗教學的探索與實施[J].文理導航（中旬），2021（2）：60+62.

[2]胡秀玲.初中化學實驗教學中的環(huán)保意識教育研究[J].科學咨詢（科技·管理），2021（1）：272-273.

[3]陸明芹.基于學科核心素養(yǎng)的初中化學實驗教學探討[J].文理導航（中旬），2021（1）：61+70.

[4]金美蘭.淺談初中化學實驗教學中如何彰顯學生主體性[J].中學課程輔導（教師教育），2020（24）：21.

[5]周勝英.基于信息化視野下初中化學實驗教學模式探究[J].科學咨詢（教育科研），2020（12）：193.

（作者單位：浙江省杭州市錢塘新區(qū)學正中學，浙江 杭州 310000）