探討高中化學(xué)教學(xué)中STEM教育理念的滲透

【摘要】STEM教育理念指的是一種將科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)四門學(xué)科知識(shí)進(jìn)行整合，以突破學(xué)科界限的方式來(lái)鍛煉學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力、培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)、促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展的創(chuàng)新型教育教學(xué)理念。在實(shí)際的教學(xué)工作中，STEM教育理念更加關(guān)注學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐和學(xué)習(xí)體驗(yàn)?；瘜W(xué)是高中階段教育中的重要學(xué)科之一，教師承擔(dān)著培養(yǎng)學(xué)生多種能力、提高學(xué)生綜合素質(zhì)的重任。為了確保高中化學(xué)教育教學(xué)工作能夠緊跟我國(guó)教育事業(yè)發(fā)展的腳步，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，教師在教學(xué)中滲透STEM教育理念就顯得尤為重要?；诖?，本文將從STEM教育理念的內(nèi)涵出發(fā)，對(duì)在高中化學(xué)教學(xué)中滲透STEM教育理念的重要意義進(jìn)行探討，以現(xiàn)階段高中化學(xué)教學(xué)中存在的問題為抓手，提出STEM教育視角下有效開展高中化學(xué)教學(xué)工作的策略。

【關(guān)鍵詞】高中化學(xué);STEM教育理念;滲透策略

作者簡(jiǎn)介：崔領(lǐng)斌（1980—），男，甘肅省定西市通渭縣第一中學(xué)。

化學(xué)作為我國(guó)高中階段教育的重要學(xué)科，主要由理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)兩個(gè)部分構(gòu)成。近幾年來(lái)，隨著我國(guó)教育事業(yè)的不斷發(fā)展，高中化學(xué)學(xué)科的教學(xué)目標(biāo)已不僅僅局限在幫助高中生積累化學(xué)知識(shí)和提升高中生化學(xué)成績(jī)等方面，還包括培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?、?dòng)手操作能力、問題解決能力和自主探究能力等化學(xué)綜合能力。這與STEM教育理念所強(qiáng)調(diào)的教育目標(biāo)十分契合。因此，在高中化學(xué)教學(xué)中有效滲透STEM教育理念，不僅對(duì)提高化學(xué)教學(xué)的有效性、發(fā)展學(xué)生的化學(xué)綜合素質(zhì)具有積極作用，而且有利于推進(jìn)高中化學(xué)學(xué)科教學(xué)改革。

一、STEM教育理念的內(nèi)涵

STEM教育理念最早來(lái)源于美國(guó)，“STEM”是科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineering）和數(shù)學(xué)（Mathematics）四門學(xué)科英文首字母的縮寫。這一理念的內(nèi)涵并不是將科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)學(xué)科的教育內(nèi)容進(jìn)行簡(jiǎn)單疊加，而是將這四門學(xué)科的知識(shí)和內(nèi)容進(jìn)行有機(jī)結(jié)合。STEM教育目標(biāo)是以跨學(xué)科教育的方式發(fā)展學(xué)生的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力等綜合素質(zhì)[1]。

STEM教育具有跨學(xué)科、趣味性、體驗(yàn)性、情境性、協(xié)作性、設(shè)計(jì)性、藝術(shù)性、實(shí)證性和技術(shù)增強(qiáng)性九個(gè)特征。其中，跨學(xué)科是STEM教育的核心特征?？鐚W(xué)科整合的取向主要分為學(xué)科知識(shí)整合取向、生活經(jīng)驗(yàn)整合取向、學(xué)習(xí)者中心整合取向三種。基于STEM教育理念開展跨學(xué)科整合教學(xué)時(shí)，最為關(guān)鍵的工作在于設(shè)計(jì)教學(xué)項(xiàng)目和教學(xué)問題，需要教師注重將各學(xué)科知識(shí)融入具體的問題情境中，以此調(diào)動(dòng)學(xué)生運(yùn)用學(xué)科知識(shí)解決相關(guān)問題的積極性和主動(dòng)性，有效地提高學(xué)生的知識(shí)應(yīng)用能力和問題解決能力。

STEM教育可以理解為基于建構(gòu)主義的教學(xué)實(shí)踐。新時(shí)代的高中化學(xué)教師要想在實(shí)際的教學(xué)中有效滲透STEM教育理念，需要基于建構(gòu)主義，對(duì)各個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，以具體的教學(xué)項(xiàng)目和教學(xué)問題為核心，讓學(xué)生在開展項(xiàng)目和解決問題的過(guò)程中實(shí)現(xiàn)知識(shí)的遷移，構(gòu)建完善、系統(tǒng)化的知識(shí)結(jié)構(gòu)體系，確保學(xué)生的綜合能力能夠得到提升。

二、在高中化學(xué)教學(xué)中滲透STEM教育理念的重要意義

（一）有助于實(shí)現(xiàn)高中化學(xué)教學(xué)改革

在當(dāng)前的學(xué)校教育中，落實(shí)素質(zhì)教育目標(biāo)、促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展已成為重要的教育教學(xué)目標(biāo)[2]。但從現(xiàn)階段高中化學(xué)教學(xué)的情況來(lái)看，部分教師在實(shí)際的教學(xué)過(guò)程中仍然受到傳統(tǒng)的應(yīng)試教育觀念的影響，將教學(xué)重點(diǎn)放在化學(xué)知識(shí)的傳授和高中生化學(xué)成績(jī)的提高上，采用“一言堂”或“滿堂灌”的教學(xué)方式，未能發(fā)揮學(xué)生在課堂中的主體作用。這導(dǎo)致部分高中生在實(shí)際的化學(xué)課堂學(xué)習(xí)中積極性和主動(dòng)性較低，學(xué)習(xí)態(tài)度較為消極，影響了高中化學(xué)教學(xué)的有效性。STEM教育作為基于建構(gòu)主義的教學(xué)實(shí)踐，強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為中心，主要的教學(xué)目的是培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力和綜合素質(zhì)。這符合素質(zhì)教育和教學(xué)改革要求。因此，在高中化學(xué)教學(xué)中合理融入STEM教育理念，有助于改進(jìn)教師的教學(xué)工作，落實(shí)學(xué)生全面發(fā)展的教學(xué)目標(biāo)，從而實(shí)現(xiàn)教學(xué)改革。

（二）有助于發(fā)展學(xué)生的綜合素質(zhì)

在高中化學(xué)教學(xué)中基于建構(gòu)主義，融合STEM教育理念，能夠有效激發(fā)學(xué)生對(duì)化學(xué)學(xué)習(xí)的興趣，使學(xué)生在將理論和實(shí)踐相結(jié)合的過(guò)程中，提升操作能力和知識(shí)應(yīng)用能力，做到學(xué)以致用，實(shí)現(xiàn)全面發(fā)展。在傳統(tǒng)的高中化學(xué)教學(xué)中，部分教師往往會(huì)側(cè)重于向?qū)W生講解理論知識(shí)，不注重對(duì)學(xué)生開展實(shí)踐教學(xué)，導(dǎo)致學(xué)生無(wú)法有效將理論與實(shí)踐結(jié)合起來(lái)，這不僅會(huì)影響學(xué)生的化學(xué)學(xué)習(xí)效果，還會(huì)在一定程度上限制學(xué)生能力的發(fā)展。在時(shí)代不斷發(fā)展與進(jìn)步的背景下，社會(huì)對(duì)高素質(zhì)、全面型人才的需求量越來(lái)越大，如果教師仍采用理論與實(shí)踐相分離的教學(xué)方式，那么學(xué)生就可能難以適應(yīng)社會(huì)發(fā)展需要。而教師運(yùn)用STEM教育理念開展教學(xué)，不僅能夠幫助學(xué)生跨學(xué)科整合知識(shí)，而且能夠?qū)⒗碚撆c實(shí)踐進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，讓學(xué)生從具體的問題出發(fā)，進(jìn)行探究學(xué)習(xí)。采用這種教學(xué)方式，有利于實(shí)現(xiàn)當(dāng)前以能力為本位的高中教育目標(biāo)，促進(jìn)學(xué)生綜合能力和綜合素質(zhì)的提升，為學(xué)生成為能夠滿足未來(lái)社會(huì)需要、適應(yīng)未來(lái)社會(huì)環(huán)境的全面型人才奠定良好的基礎(chǔ)[3]。

三、高中化學(xué)教學(xué)中存在的問題及原因分析

（一）教師缺乏對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重視

理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)是高中化學(xué)教學(xué)重要的組成部分。其中，開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)既是幫助學(xué)生夯實(shí)理論知識(shí)基礎(chǔ)、整合新舊知識(shí)的重要教學(xué)手段，也是發(fā)展學(xué)生化學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Α⑻岣邔W(xué)生動(dòng)手操作能力、培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力的有效途徑。然而，目前部分教師在開展高中化學(xué)教學(xué)工作時(shí)，對(duì)理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重視程度不同，在實(shí)際的教學(xué)過(guò)程中往往會(huì)將教學(xué)重點(diǎn)放在理論部分上，而忽視了實(shí)驗(yàn)部分，致使學(xué)生的綜合素養(yǎng)難以實(shí)現(xiàn)質(zhì)的提升。有的教師雖然意識(shí)到了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要性，但從他們開展教學(xué)的整體情況來(lái)看，實(shí)驗(yàn)教學(xué)的內(nèi)容以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，以探究性實(shí)驗(yàn)為輔;并且，在進(jìn)行驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)教學(xué)的過(guò)程中，由于受到各方面的限制，學(xué)生的主體作用難以得到充分發(fā)揮，這對(duì)其化學(xué)綜合能力和綜合素質(zhì)的發(fā)展產(chǎn)生了阻礙作用。出現(xiàn)上述問題的主要原因是部分學(xué)校和教師對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)不夠重視，未全面認(rèn)識(shí)高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)發(fā)展學(xué)生能力和素質(zhì)的重要性，導(dǎo)致高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)工作仍存在一些問題，無(wú)法滿足學(xué)生實(shí)際的發(fā)展需要。

（二）教師的教學(xué)方式不當(dāng)

在當(dāng)前的高中化學(xué)教學(xué)中，部分高中化學(xué)教師為了減輕自身的教學(xué)壓力，盡快提高學(xué)生的化學(xué)成績(jī)，往往采用“一刀切”“填鴨式”等教學(xué)方式開展教學(xué)活動(dòng)。筆者通過(guò)自身的教學(xué)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，這些教學(xué)方式主要存在兩個(gè)弊端：一是限制學(xué)生的發(fā)展。以“一刀切”的教學(xué)方式為例，教師采用這種缺乏針對(duì)性的方式，不但會(huì)忽視學(xué)生之間存在的差異，限制學(xué)生的個(gè)性發(fā)展，還會(huì)對(duì)激發(fā)學(xué)生的潛力、提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力產(chǎn)生消極影響;二是不利于發(fā)展學(xué)生的綜合素質(zhì)。以“填鴨式”的教學(xué)方式為例，教師采用這種不利于提升學(xué)生學(xué)習(xí)效果的方式，難以發(fā)揮學(xué)生的課堂主體作用，導(dǎo)致學(xué)生在學(xué)習(xí)中長(zhǎng)期處于被動(dòng)地位，對(duì)學(xué)生養(yǎng)成良好的自主學(xué)習(xí)習(xí)慣、發(fā)展綜合素質(zhì)產(chǎn)生阻礙作用。

（三）學(xué)生對(duì)化學(xué)學(xué)習(xí)的積極性較低

高中階段學(xué)生對(duì)化學(xué)學(xué)習(xí)的積極性不高主要有以下兩個(gè)原因：其一，部分學(xué)生在高中化學(xué)課堂學(xué)習(xí)中表現(xiàn)得比較被動(dòng)，未養(yǎng)成自主學(xué)習(xí)化學(xué)知識(shí)、思考化學(xué)問題的良好習(xí)慣，所采用的化學(xué)學(xué)習(xí)方法較為單一，對(duì)新知識(shí)也缺乏主動(dòng)探索的欲望，只是一味按照教師的要求完成學(xué)習(xí)任務(wù);其二，相較于初中階段的化學(xué)學(xué)習(xí)，高中階段的化學(xué)學(xué)習(xí)對(duì)學(xué)生的抽象思維能力、理解能力等要求更高，使得部分學(xué)生未能掌握正確的化學(xué)學(xué)習(xí)方法，對(duì)化學(xué)學(xué)習(xí)產(chǎn)生畏難心理，缺乏信心，難以激發(fā)學(xué)習(xí)熱情，這不利于提高高中化學(xué)學(xué)習(xí)的有效性。

四、在高中化學(xué)教學(xué)中有效滲透STEM教育理念的策略

（一）構(gòu)建問題情境，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

興趣是學(xué)生學(xué)會(huì)主動(dòng)學(xué)習(xí)、提高學(xué)習(xí)效率的重要內(nèi)驅(qū)力[4]。為了提高高中化學(xué)教學(xué)的有效性，教師在開展化學(xué)教學(xué)活動(dòng)時(shí)，需要結(jié)合高中階段學(xué)生的認(rèn)知水平、學(xué)習(xí)特點(diǎn)和發(fā)展需求等，對(duì)教學(xué)方式進(jìn)行創(chuàng)新，最大限度地激發(fā)學(xué)生對(duì)化學(xué)學(xué)習(xí)的興趣和熱情，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)知識(shí)的積極性和主動(dòng)性。教師可以采用構(gòu)建問題情境的方式，為學(xué)生設(shè)計(jì)具有引導(dǎo)性和趣味性的教學(xué)問題，讓學(xué)生在教師的引導(dǎo)下更好地理解與掌握相關(guān)的化學(xué)知識(shí)，進(jìn)而體會(huì)到化學(xué)學(xué)習(xí)的樂趣，在接下來(lái)的化學(xué)學(xué)習(xí)中充分發(fā)揮自身的主觀能動(dòng)性，形成良好的自主學(xué)習(xí)習(xí)慣。

例如，在“鈉及其化合物”一課的導(dǎo)入環(huán)節(jié)，教師在向?qū)W生講解過(guò)氧化鈉的化學(xué)性質(zhì)知識(shí)點(diǎn)時(shí)，先借助多媒體設(shè)備為學(xué)生播放關(guān)于消防員滅火的視頻，以此吸引學(xué)生的注意力。然后，教師向?qū)W生提出問題：“發(fā)生火災(zāi)時(shí)，我們可以采用哪些方法滅火？其滅火原理是什么？”在學(xué)生說(shuō)出用水和滅火器滅火的原理之后，為了激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)本課知識(shí)的興趣，教師繼續(xù)提問：“水和二氧化碳雖然可以滅火，但是它們同樣會(huì)引發(fā)火災(zāi)，你們知道這是為什么嗎？”最后，教師向?qū)W生演示實(shí)驗(yàn)過(guò)程，并導(dǎo)入本課內(nèi)容。教師通過(guò)構(gòu)建上述問題情境，提出一些引導(dǎo)性問題，能夠讓學(xué)生快速地參與到課堂學(xué)習(xí)中，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，有效提高課堂教學(xué)的有效性。

（二）注重對(duì)學(xué)科知識(shí)進(jìn)行整合，發(fā)展學(xué)生的綜合能力

跨學(xué)科整合既體現(xiàn)了STEM教育的核心特征，也是發(fā)展學(xué)生綜合素質(zhì)、促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展的重要教學(xué)手段。高中化學(xué)教師要想在實(shí)際的教學(xué)過(guò)程中有效滲透STEM教育理念，需要重視各學(xué)科之間的聯(lián)系，善于將其他學(xué)科的知識(shí)與化學(xué)知識(shí)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，這有利于學(xué)生在學(xué)習(xí)化學(xué)知識(shí)的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)化學(xué)學(xué)科與其他學(xué)科之間的內(nèi)在聯(lián)系，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力，發(fā)展學(xué)生的綜合素質(zhì)。

例如，在教學(xué)“化學(xué)反應(yīng)與電能”一章的內(nèi)容時(shí)，教師可以引導(dǎo)學(xué)生從物理的視角對(duì)化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行分析與探究。具體而言，學(xué)生可以根據(jù)物理學(xué)中的電荷守恒定律來(lái)探討化學(xué)反應(yīng)中各個(gè)元素電子的得失，也可以運(yùn)用電學(xué)知識(shí)和能量守恒定律來(lái)探討原電池和電解池這兩個(gè)裝置的工作原理，還可以運(yùn)用電學(xué)知識(shí)自主開展電鍍實(shí)驗(yàn)，等等。又如，教師可以引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用函數(shù)思想、數(shù)形結(jié)合思想等數(shù)學(xué)思想與相關(guān)的數(shù)學(xué)解題方法，對(duì)化學(xué)問題進(jìn)行探索與研究。具體而言，學(xué)生可以在進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)速率和反應(yīng)熱的計(jì)算時(shí)運(yùn)用函數(shù)思想解決相應(yīng)問題，在學(xué)習(xí)有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)時(shí)運(yùn)用數(shù)形結(jié)合思想展開問題的探究，等等。為了更好地發(fā)展學(xué)生的綜合能力，高中化學(xué)教師在實(shí)際的課堂教學(xué)中應(yīng)該積極整合各門學(xué)科的知識(shí)，合理設(shè)計(jì)相應(yīng)的教學(xué)問題，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用其他學(xué)科的知識(shí)和學(xué)習(xí)方法認(rèn)識(shí)化學(xué)，了解化學(xué)，解決化學(xué)問題，確保學(xué)生能夠在學(xué)習(xí)化學(xué)知識(shí)的過(guò)程中，對(duì)各學(xué)科知識(shí)之間的關(guān)聯(lián)性有更深入的了解。教師有效整合學(xué)科知識(shí)，能夠提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和問題解決能力，進(jìn)而有利于發(fā)展學(xué)生的綜合能力和綜合素質(zhì)。

結(jié)語(yǔ)

總而言之，在高中化學(xué)教學(xué)中合理滲透STEM教育理念，對(duì)培養(yǎng)高中階段學(xué)生的各項(xiàng)能力、提升高中化學(xué)課堂的教學(xué)效果具有積極作用。因此，新時(shí)代的高中化學(xué)教師應(yīng)該合理、有效地將STEM教育理念運(yùn)用到實(shí)際的教學(xué)過(guò)程中，在促進(jìn)學(xué)生綜合素質(zhì)提升和全面發(fā)展的同時(shí)，為推動(dòng)我國(guó)高中化學(xué)教學(xué)工作的創(chuàng)新與發(fā)展貢獻(xiàn)自己的一份力。

【參考文獻(xiàn)】

[1]甘思華.探討高中化學(xué)教學(xué)中STEM教育理念的滲透[J].中學(xué)教學(xué)參考，2020（17）：72-73.

[2]蔣授榮.試析高中化學(xué)教學(xué)中STEM教育理念的滲透[J].中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2019（12）：15-16.

[3]趙舒昱，趙銘.滲透STEM教育理念的中學(xué)化學(xué)教學(xué)模式探討：以“有機(jī)化學(xué)復(fù)習(xí)”為例[J].物理之友，2018，34（09）：39-41.

[4]韓盼盼.基于STEM理念的高中化學(xué)教學(xué)實(shí)踐研究[D].大連：遼寧師范大學(xué)，2018.