STEAM理念指導下高中化學作業(yè)設(shè)計優(yōu)化策略研究

作者簡介：林文瓊（1979～），女，漢族，福建福清人，福建省福清第二中學，研究方向：化學教育。

摘 要：文章深入探討基于STEAM理念的高中化學作業(yè)設(shè)計及其對學生學習成效的影響。從理論基礎(chǔ)出發(fā)，分析高中化學作業(yè)設(shè)計的理論依據(jù)，強調(diào)作業(yè)設(shè)計對學生認知發(fā)展和學習興趣激發(fā)的重要性。案例展示如何將STEAM理念融入化學作業(yè)設(shè)計中，以及這種融入方式如何促進學生STEAM能力發(fā)展。此外，還討論了真實情境創(chuàng)設(shè)在提升學生學習動機和效果中的作用，以及作業(yè)講評在提高教學反饋效率方面的應(yīng)用。通過詳細的理論分析和實際案例研究，本研究旨在促進高中化學教育改革，以適應(yīng)當代教育的需求。

關(guān)鍵詞：STEAM理念；高中化學；作業(yè)設(shè)計

中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：A 文章編號：1673-8918（2024）42-0137-04

STEAM教育，即科學（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineering）、藝術(shù)（Arts）、數(shù)學（Mathematics）的綜合教育，是21世紀教育革新的重要方向。STEAM教育強調(diào)實踐與探究，鼓勵學生將理論知識應(yīng)用于實際問題的解決中，從而提高其綜合素質(zhì)和競爭力。在全球化和信息化的大背景下，STEAM教育理念逐漸被世界各國的教育體系所接納和推廣，其不僅對提升學生的科學素養(yǎng)和創(chuàng)新能力有重要意義，也對促進國家科技進步和社會發(fā)展具有深遠影響。

化學作為STEAM教育中的重要組成部分，其教學方法和內(nèi)容的設(shè)計對學生科學素養(yǎng)的提升至關(guān)重要。然而，當前的高中化學教學實踐仍存在一系列問題和挑戰(zhàn)。首先，傳統(tǒng)的化學教學過于強調(diào)知識的傳授，而忽視了學生實踐能力和創(chuàng)新思維的培養(yǎng)。其次，化學作業(yè)往往停留在書面習題的層面，缺乏與現(xiàn)實生ec7d5d61d34725fb849b283c57adc1d3活的聯(lián)系，不利于學生理解和掌握化學知識的實用價值。此外，教師在作業(yè)設(shè)計和講評過程中往往缺乏有效的策略，無法充分激發(fā)學生的學習興趣和參與度。

一、理論框架

（一）STEAM教育理念概述

在21世紀的教育領(lǐng)域，STEAM教育理念以其獨特的跨學科視角，正逐漸成為全球教育改革的重要推動力。STEAM不僅僅是各學科簡單的并列，而是一種深度融合，旨在培養(yǎng)學生面對未來社會的創(chuàng)新思維和解決問題的綜合能力。STEAM教育關(guān)注的不僅是知識的傳授，更重視能力的培養(yǎng)，化學作為STEAM教育中的一個重要組成部分，其不再僅僅圍繞書本和實驗室進行，而是要將其與技術(shù)、工程、藝術(shù)和數(shù)學融合，從而為學生提供更為廣闊的學習視野和實踐平臺。這種跨學科的學習模式不僅加深了學生對化學知識的理解，也培養(yǎng)了他們將化學知識應(yīng)用于解決實際問題的能力，還激發(fā)了他們對化學學科的興趣和熱愛。在化學教育中，通過跨學科的融合與創(chuàng)新，不僅能夠提高學生的學科興趣和學習動力，還能有效促進學生關(guān)鍵能力的發(fā)展，為他們未來的學習和生活打下堅實的基礎(chǔ)。

（二）高中化學作業(yè)設(shè)計的理論基礎(chǔ)

在高中化學教學中，精心設(shè)計的作業(yè)不僅能夠幫助學生鞏固所學知識，還能激發(fā)他們的探究欲望，培養(yǎng)他們的創(chuàng)新思維。

1. 作業(yè)設(shè)計依據(jù)

高中化學作業(yè)設(shè)計的首要依據(jù)是學生的學習需求和認知發(fā)展水平，教師需要根據(jù)學生的先前知識、學習能力和興趣點來設(shè)計作業(yè)，確保作業(yè)難度適中，既能夠挑戰(zhàn)學生，又不至于讓他們感到沮喪。此外，作業(yè)設(shè)計還應(yīng)符合化學學科的特點，如強調(diào)實驗操作、化學反應(yīng)原理和化學物質(zhì)的性質(zhì)等，以確保學生能夠在實踐中深入理解化學知識。

2. 作業(yè)設(shè)計流程

有效的作業(yè)設(shè)計流程包括以下幾個關(guān)鍵步驟：一是需求分析。明確學生的學習目標和需要，以及作業(yè)設(shè)計的目的和預期效果。二是目標設(shè)定。根據(jù)需求分析的結(jié)果，設(shè)定具體的作業(yè)目標，包括知識目標、能力目標和情感目標。三是活動策劃。設(shè)計具體的作業(yè)活動，包括問題設(shè)置、實驗設(shè)計、資料收集等，確?；顒蛹饶軌驇椭鷮W生達成學習目標，又具有一定的挑戰(zhàn)性和趣味性。四是實施。將設(shè)計好的作業(yè)分發(fā)給學生，指導學生進行學習活動，鼓勵他們主動探索和思考。五是評估。對學生的作業(yè)進行評價，分析作業(yè)設(shè)計的效果，及時調(diào)整和優(yōu)化作業(yè)設(shè)計。

遵循這一流程，教師可以設(shè)計出既符合學生學習需求，又能夠促進其認知發(fā)展的高質(zhì)量化學作業(yè)，不僅能夠幫助學生鞏固所學知識，還能激發(fā)他們的探究興趣和創(chuàng)新能力，為他們的未來學習和發(fā)展打下堅實的基礎(chǔ)。

（三）真實情境創(chuàng)設(shè)的理論與實踐

在教育領(lǐng)域，真實情境創(chuàng)設(shè)的理論與實踐被視為增強學習體驗和效果的重要策略。特別是在STEAM教育和高中化學教學中，通過在真實或接近真實的情境中進行學習，可以顯著提高學生的學習動機、參與度和知識轉(zhuǎn)移能力，幫助學生更好地理解學科內(nèi)容，同時培養(yǎng)他們解決問題的能力。

在高中化學教學中，真實情境的創(chuàng)設(shè)可以通過多種方式實現(xiàn)，如項目式學習，設(shè)計與真實世界問題相關(guān)的化學項目，讓學生在探索解決方案的過程中應(yīng)用化學知識。也可以開展實地考察和實驗，組織學生參觀化工企業(yè)、環(huán)保站或科學博物館，讓他們見證化學知識在實際工作中的應(yīng)用。還可以開展合作與交流，鼓勵學生與同學、教師甚至是化學領(lǐng)域的專業(yè)人士合作，通過討論和交流解決實際問題，提升他們的溝通能力和團隊合作能力。

（四）作業(yè)的功能與評價

作業(yè)具有多重功能，主要包含以下幾個方面。一是知識鞏固與能力提升。作業(yè)是學生鞏固課堂所學知識、技能的有效手段，通過解決作業(yè)中的問題，學生能夠加深對化學概念、原理的理解，提升實驗技能和問題解決能力。二是激發(fā)學習興趣。設(shè)計富有創(chuàng)意和挑戰(zhàn)性的作業(yè)能夠激發(fā)學生的學習興趣。三是培養(yǎng)自主學習和批判性思維。良好的作業(yè)設(shè)計鼓勵學生自主尋找資料、分析問題，并從中培養(yǎng)批判性思維。四是促進師生互動和反饋。作業(yè)是教師了解學生學習情況、提供個性化反饋的重要途徑，通過作業(yè)，教師可以及時發(fā)現(xiàn)學生的學習難點，調(diào)整教學策略。

作業(yè)評價是教學過程的重要組成部分，它不僅反映學生的學習成效，還影響學生的學習動機和自信心。因此，作業(yè)評價應(yīng)當公正、全面，能夠準確反映學生的學習狀態(tài)。一是多維度評價。作業(yè)評價不應(yīng)僅限于學生答案的正確與否，還應(yīng)考慮學生的解題過程、思維方式和創(chuàng)新性。二是形成性評價。形成性評價強調(diào)在學習過程中進行持續(xù)的、建設(shè)性的反饋，而非僅在學習結(jié)束時進行總結(jié)性評價。三是同伴評價和自我評價。引入同伴評價和自我評價不僅可以減輕教師的負擔，還能增加學生的參與度和責任感。同時，學生能夠從不同的視角審視問題，促使學生反思自己的學習過程和成果。

二、案例分析

（一）基于STEAM理念的化學實驗作業(yè)設(shè)計

在探索如何將STEAM理念融入高中化學教育中，我們選取了一個典型案例——基于STEAM理念的化學實驗作業(yè)設(shè)計，此案例不僅體現(xiàn)了STEAM跨學科的教育理念，而且展現(xiàn)了如何通過真實情境的創(chuàng)設(shè)激發(fā)學生的學習興趣和提升其學習成效。

設(shè)計此化學實驗作業(yè)的首要依據(jù)是STEAM教育理念，特別是強調(diào)實踐、探究和跨學科整合的特點。設(shè)計流程遵循以下步驟：①需求分析：基于學生的學習需求和化學課程的教學目標，分析化學實驗作業(yè)中需要涵蓋的STEAM元素。②目標設(shè)定：設(shè)定具體的學習目標，包括知識掌握、技能提升、創(chuàng)新思維和問題解決能力的培養(yǎng)。③活動策劃：結(jié)合化學與其他學科，如數(shù)學的數(shù)據(jù)分析能力、藝術(shù)的創(chuàng)造性思維等，設(shè)計實驗作業(yè)。④實施與評估：實施實驗作業(yè)之后，根據(jù)學生的反饋和作業(yè)成果進行評估，以優(yōu)化后續(xù)的作業(yè)設(shè)計。

2020年以來，隨著新冠疫情的蔓延，醫(yī)用酒精、84消毒液、二氧化氯、過氧乙酸等消毒劑進入了大眾的視野，在防疫抗疫中發(fā)揮了重要作用。其中，過氧乙酸是一種廣譜高效的消毒劑，它是無色液體，有強烈刺激性氣味，熔點：0.1 ℃；沸點：105 ℃；易溶于水、醇、醚、硫酸。教師創(chuàng)設(shè)疫情消毒劑的真實情境，激發(fā)學生學習的興趣與探究欲望，讓其體會到化學與生活的密切關(guān)系。借助化學結(jié)構(gòu)模型，表征陌生的化學物質(zhì)，促使學生對過氧乙酸的結(jié)構(gòu)有更深入的了解。通過球棍模型認識有機化合物，書寫有機物的各種表示方法，掌握化學用語的精準表達。通過電負性及電子對的偏移，學會分析共價化合物特別是有機物中各元素的化合價。

設(shè)置實驗情境，考查溶液兩種濃度的轉(zhuǎn)化：溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)與物質(zhì)的量濃度；一定溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)溶液的配制；根據(jù)量筒的精度確定計算結(jié)果保留的小數(shù)；儀器的選擇；計算能力。

考查圖表讀取與分析能力，通過圖表分析得出結(jié)論，并分析可能原因。本小節(jié)情境化主題作業(yè)：初探消毒劑過氧乙酸雙向細目，如下圖所示。

（二）跨學科的化學探究作業(yè)設(shè)計

在STEAM教育理念指導下，跨學科的化學探究作業(yè)設(shè)計不僅能夠深化學生對化學知識的理解，還能夠培養(yǎng)其綜合運用各學科知識解決問題的能力。

本案例的設(shè)計依據(jù)主要是STEAM教育的核心理念，即通過跨學科融合促進學生綜合素質(zhì)的發(fā)展。設(shè)計流程包括：①需求分析：考慮到化學與日常生活的緊密聯(lián)系，分析學生對化學及其與其他學科結(jié)合應(yīng)用的學習需求。②目標設(shè)定：明確目標，包括學生對化學概念的理解、跨學科知識的應(yīng)用能力、創(chuàng)新和批判性思維的培養(yǎng)。③活動策劃：設(shè)計跨學科的化學探究活動，如環(huán)境科學、生物化學、藝術(shù)化學等，要求學生應(yīng)用多學科知識。④實施與評估：實施設(shè)計的作業(yè)，通過觀察、學生反饋和成果評價，調(diào)整后續(xù)作業(yè)設(shè)計，以更好地達成教學目標。

跨學科的化學探究作業(yè)設(shè)計在多個層面發(fā)揮作用，一是綜合知識應(yīng)用。此類作業(yè)讓學生在實際情境中綜合應(yīng)用化學、數(shù)學、生物等學科知識，加深理解并提高應(yīng)用能力。二是創(chuàng)新與批判性思維。通過解決開放式問題，鼓勵學生思考創(chuàng)新解決方案，培養(yǎng)其批判性思維。三是社會意識與責任感。探究作業(yè)常涉及環(huán)境保護、健康等社會問題，有助于提高學生的社會意識和責任感。

三、STEAM理念化學作業(yè)設(shè)計影響分析

（一）作業(yè)設(shè)計在促進學生STEAM能力發(fā)展中的作用

作業(yè)設(shè)計，特別是那些融入STEAM理念的作業(yè)，對促進學生在科學、技術(shù)、工程、藝術(shù)和數(shù)學方面能力的發(fā)展起著至關(guān)重要的作用。通過跨學科的作業(yè)設(shè)計，學生被鼓勵以綜合的視角來理解問題，運用不同學科的方法和知識進行探究和解決問題。這種方法不僅增強了學生對各學科知識的掌握，而且培養(yǎng)了他們的創(chuàng)新思維，提升了他們解決問題的能力以及團隊協(xié)作和溝通能力。

（二）真實情境創(chuàng)設(shè)對學習動機和效果的影響

通過模擬或構(gòu)建貼近現(xiàn)實生活的學習環(huán)境，極大地提高了學習的吸引力和學習動機。在這種情境下，學生能夠直觀地看到學習內(nèi)容在現(xiàn)實中的應(yīng)用，從而更容易激發(fā)他們探究未知、解決問題的興趣。同時，真實情境下的學習活動往往需要學生主動尋找信息、協(xié)作交流和反思總結(jié)，這些過程都有助于提升學生的自主學習能力和批判性思維。

（三）作業(yè)講評在提高教學反饋效率中的應(yīng)用

作業(yè)講評是教學過程中的重要環(huán)節(jié)，它為教師提供了了解學生學習狀況和及時調(diào)整教學策略的機會。通過有效的作業(yè)講評，教師可以給予學生及時、具體、建設(shè)性的反饋，幫助學生認識到自己的優(yōu)點和不足，激發(fā)他們改進學習的動力。在這個過程中，教師可以利用講評來強化教學內(nèi)容，解答學生疑問，促進學生深層次的思考，從而提高教學反饋的效率和效果。

四、結(jié)論

將STEAM理念融入化學作業(yè)設(shè)計能夠有效促進學生對跨學科知識的綜合應(yīng)用，培養(yǎng)其創(chuàng)新思維和解決問題的能力。通過跨學科的探究活動，學生能夠更深刻地理解化學知識，并將其應(yīng)用于實際問題解決中。在真實或貼近真實的情境中進行學習，能夠顯著提升學生的學習興趣和動機，使學生理解和應(yīng)用化學知識，從而提高學習效果。通過作業(yè)講評，教師能夠及時給予學生具體和建設(shè)性的反饋，同時也能夠促進師生間的溝通和互動，提高學生的學習動力和教學效果。

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