初三化學綜合復習課中融合STEM理念的嘗試

摘要：STEM是科學、技術、工程和數(shù)學四門課程的簡稱，它強調學科各種知識的交叉融合，旨在培養(yǎng)學生跨學科的綜合素養(yǎng)。文章以復習課“實驗室制取氧氣中關于‘少量的探討”為例，從實驗室高錳酸鉀制取氧氣反應原理出發(fā)，圍繞著實驗目的核心，利用數(shù)學計算探索發(fā)現(xiàn)實驗過程中探索高錳酸鉀的正確使用量，將STEM理念滲透到教學設計中，融合各學科知識，以期更好地培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題，分析問題，解決問題綜合實踐能力以及實驗素養(yǎng)。

關鍵詞：STEM理念;初中化學;實驗室制取氧氣;少量

文章編號：1008-0546（2021）03-0077-03 中圖分類號：G632.41 文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2021.03.018

STEM教育是科學（Science）、技術（Technology）、工程（Engineering）和數(shù)學（Mathematics）四門學科的簡稱。強調學科的融合交叉，往往通過任務驅動使得四門學科結合成一個有機整體，它促使學生綜合運用多學科知識來更好地解決實際問題，以更好地培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神與實踐能力[1]。將STEM理念融入中學化學教學中，使學生不僅獲得與科學、技術、工程和數(shù)學等相關的知識，還能與真實世界聯(lián)系起來，將知識文化和當前的社會生產生活等緊密結合，充分理解科學、技術、工程與數(shù)學之間的交互關系，為提高學生綜合素養(yǎng)及全面發(fā)展打下良好基礎[2]。

化學學科的基本觀念體系，包含了知識類、方法類和情感類三個基本面。宋心琦教授指出：“學生能否牢固地、準確地、哪怕只是定性地建立起基本的化學觀念，應當是中學化學教學的第一目標”[3]。但在我們初中化學教學當中，單一零散的知識點往往很難形成一個又一個的知識體系。因為化學基本觀念既不是具體的化學知識，也不是化學知識的簡單組合，而是揭示某些知識規(guī)律的重要工具，更是解決問題時自覺運用的基本思想和方法。

在義務教育階段，大部分學生們可以較好掌握單一的基本知識與技能，但利用所學到的綜合知識去解決實際問題方面還是相對薄弱。這也說明了學生的總體認知水平尚屬初級階段，還需要進一步培育化學學科素養(yǎng)。本文以復習課“實驗室制取氧氣中有關‘少量的探討”為例，探討在初三化學綜合復習課中融合STEM理念，培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的綜合能力和化學學科素養(yǎng)。

一、教學目標與學情分析

人教版初中化學上冊課本P45的“實驗活動1氧氣的實驗室制取與性質”主要目的除了要求學生對化學基本實驗操作、氧氣的實驗室制取和氧氣性質的綜合應用提升到一個新的階段之外，還隱藏了一個定量的任務：收集兩瓶氧氣以進行性質檢驗。然而，其實驗步驟一的第（2）步中，高錳酸鉀用量只寫了“少量”。很多同學根據(jù)課本P18“資料卡片”中的描述：“如果沒有說明用量……固體只需蓋滿試管底部即可。”致使大部分學生不能收集后面性質檢驗所需的至少兩瓶氧氣而倍感失望。

在初三備考的小專題“氣體的制備與收集”之前，學生已經具備了一定的基礎知識和技能，實驗研究過程與方法，同時也對利用化學方程式的簡單定量計算已有了一定的認識。因此，我們可以通過設計實驗“高錳酸鉀的用量到底由什么決定？”為問題切入點開展一系列的實驗交流。

二、教學思路設計

（1）創(chuàng)設情景并設置問題：探究高錳酸鉀的用量（足量且不浪費），制取兩瓶氧氣需要多少高錳酸鉀？

（2）實驗引導：①數(shù)據(jù)分析;②探究方案;③探究實踐;④實驗整合;⑤反思評價。

（3）完成實驗報告，總結提升。

三、教學環(huán)節(jié)

從教學內容上來看，本課時分成四個環(huán)節(jié)如表1所示。

1.教學環(huán)節(jié)一：創(chuàng)設情境，設置問題

2.教學環(huán)節(jié)二：引導探究，數(shù)據(jù)數(shù)學分析

3.教學環(huán)節(jié)三：制定方案，開展實驗探究

4.教學環(huán)節(jié)四：實驗總結與反思

四、課后反思

W長達一個多月的一輪基礎知識以及二輪小專題復習期間，這次課把實驗主題回歸到了真正的實驗室，同學們興奮不已，都拿出了最好的狀態(tài)，取得了平時課堂的理論實驗課所不能收獲的效果。

（2）這節(jié)課立足于課本，是教材內容的拓展與延伸，是理論指導實踐的實驗綜合復習課，既培養(yǎng)了學生的化學計算思維能力，又培養(yǎng)了學生的實驗操作能力。體現(xiàn)了化學知識內涵學習教育功能，又體現(xiàn)了化學知識外延社會生產功能。

五、小結

我們要注重教學方法的合理性，在教學實踐中不斷總結經驗，針對化學學科包含的綜合素養(yǎng)，科學合理地將科學素養(yǎng)培養(yǎng)融入到教學中[a]。初三綜合復習階段，我們結合小專題來設計切入點，讓學生從STEM的科學（反應基本原理）、技術（實驗的基本操作）、工程（最優(yōu)化實驗方案綜合）和數(shù)學（原料用量及產率計算）四個維度對所學知識的綜合運用，及時發(fā)現(xiàn)和解決實踐活動中存在的問題，進而激發(fā)學生學習化學的興趣，加深對化學的晴感，使學生具有良好的科學素養(yǎng)。

參考文獻

[1]余勝全，胡翔.STEM教育理念與跨學科整合模式[J].開放教育研究，2015（4）：13-14

[2]丁杰，蔡蘇江，豐光.科學、技術、工程與數(shù)學教育創(chuàng)新與跨學科研究[J].開放教育研究，2013（2）：41-43

[3]宋心琦，胡美玲.對中學化學的主要任務和教材改革的看法[J].北學教育，2001（9）：9-13

[4]羅思陽.STEM理念下初中化學實驗教學中培養(yǎng)學生科學素養(yǎng)的探討——以實驗室制取氧氣為例[J].教育科學，2020（4）：66-68