浅谈STEM理念在高中化学中的渗透

1、 1 浅谈STEM理念在高中化学中的渗透 摘要：STEM理念是科学、技术、工程和数学四门学科的简称，是当今先进的教育教学思想之一。本文阐述了STEM理念如何渗透在高中化学中，以及该理论在高中化学中的渗透有哪些重要作用。强调了STEM理念的渗透，不但蕴含着科学的教育设计和基础性学科知识，而且能够培养了学生的化学思维能力，并且能为提高学生综合素养和全面发展打下良好的基础。 关键词：STEM理；高中化学；渗透；重要作用 近年来，随着新课程标准的不断改革和完善，培养学生对科学、技术、社会和文化的相互关系的认识，提升学生的科学素养和综合素质越来越受到重视。为此，立足于一些先进的教育教学理论和教学思想的研

2、究并将其应用于高中的化学教育教学当中便应运而生。STEM理念就是这样的先进教育教学理论之一，它是科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）和数学（Mathematics）四门学科的简称1。STEM旨在强调多科学的交叉融合，将四门学科内容组合形成统一的有机整体，以便促使学生综合运用多种学科知识，从而更好的培养学生的创新能力和综合素养2。STEM是科学教育的重要趋势，将其融入到中学化学教学中，从而可以更好地为中学化学的教学服务。 之前，美国国际技术教育协会(International Technology Education Association)提出了

3、STEM课程的基本架构，强调以已有的科学课程为载体，注重教学实施中与科学、技术、工程和数学的有机融合，以培养学生对所学知识的整合，并最终激发学生的学习兴趣3。众所周 2 知，化学是一门与科学技术生活紧密相连的学科。所以，将STEM渗透到中学化学的教学中会更合理、有效。那么，现就从以下几个方面浅谈对STEM理念在高中化学中渗透的认识。 一、科学（Science） 我国全日制义务教育化学课程标准规定，化学课程通过化学知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观三个方面来体现对未来社会公民科学素养的培养，促使学生具有“科学知识、科学方法、科学技能以及他在实践过程中所体现出来的科学能力和思维能力等”。因此

4、科学素养的教育渗透到中学化学教学中具有非常重要而深远的意义。 在化学教学中，要首先科学地聚焦相应的教学目标，围绕主题，从学生角度出发，制定具有针对性且符合实际的教学任务。其次，引导学生运用归纳、演绎、推理、比较等综合的科学研究方法，让学生体验获得知识的过程。最后，科学地带领学生对课堂教学进行反思、总结，认识科学不是一帆风顺的，而是一个充满挫折、顿悟的不断探索的过程。通过探究自主的学习方式，增强学生对科学的情感，认清科学的本质：科学是探究自然的思考方式，科学是探究自然的探究方式，科学是暂时的、动态的不是一成不变的。总之，化学教师在教学过程中要教会学生敬畏科学、尊重科学规律、形成科学的精神态度；帮

5、助学生综合运用科学的知识去积极思考一些与化学相关的社会发展问题，提高科学素养；让学生热爱科学，增强学习化学的兴趣，真正懂得化学在人类的进步中起到重要的作用。 3 二、技术（Technology） 技术尤其是信息技术在中学化学中的应用是非常广泛且有效的。 信息技术主要是指以网络、计算机、多媒体教室以及其他的实物展示等等为主的一门综合技术。而化学是一门主要以研究物质的结构、性质、组成（微观）以及变化规律的实验科学，化学自身的学科特殊性决定了为了提高课堂教学效果其需要借助于信息技术，而先进的技术水平能够保证优质教育资源的覆盖面。 现代技术在化学教学中的渗透离不开硬件的支持，如新型的计算机教室、多媒体

6、教室的投入使用，多功能黑板的配置等；也少不了软件的支持，如适合教师和学生的网络平台的搭建；同时化学教师也应具备基本的计算机能力，如幻灯片的制作、微课的制作等。这些现代信息技术深刻的改变这学生的思维和学习方式。网络在线课堂教学与传统的教育教学手段相比，能够很好的扩充学生的学习资源，使得解决稳定的方法多样化，并还能实现学生自主选择和自我学习，教师有收有放和高效引导的效果4。信息技术在中学化学教学的有效应用充分利用了技术的优点，不但培养学生的学科思想、探究学习、实践创新等等的核心素养，而且促使学生以科学的态度去分析化学学科的发展问题。增强了学生的独立性、自主性和创新意识，发展了他们的技术素养。 三、

7、工程（Engineering） 科学重在发现探索，技术侧重发明革新，而工程则强调设计建造。在化学教学中，学生是教学的主体，实际上更是课堂的主体。作为教 4 师应提供合适的机会，让学生切实感受到自己是主动参与教学而不是被动接受。例如在化学反应条件的优化工业合成氨该章节中可以让学生从原料选取、温度、压强、成本比较、设备承受能力、环境影响等因素出发全面思考合成氨在实际生产中的最佳条件。学生通过负责整个探究的目的、步骤要求、归纳比较总结实验的结论，不但了解掌握了合成氨市场过程中的基本装置和流程，而且通过学生主动的思考调动了他们的积极性和学习化学的兴趣，体现了新课标中以学生为主的理念。同时，让学生自己积

8、极主动的参与课堂教学的构建和设计，增强了学生的工程素养，提高了STEM在化学教学中渗透的有效性。 四、数学（Mathematics） 数学是研究人类思维方式的一门学科，几乎在一切的人类活动中，都离不开数学。数学是科学的工具和语言，数学是工程的基础，强调逻辑推理。STEM教育理念中，数学素养是指学生在发现、表达、解释和解决多种情景下的数学问题时进行分析、推断和有效交流思想的能力5。 数学方法已经深入到化学的各个领域之中。在高考化学中，除了基本的加减乘除四则运算要熟练掌握外，还经常涉及溶液酸碱性的判断及溶液pH、溶度积常数Ksp相关计算，所以学生对对数的变换要快速准确。另外，高中化学中还渗透数学的

9、归纳法，如推导原子核外各个电子层最多容纳的电子数。我们熟悉的K、L、M层最多容纳的的电子数依次为2、8、18，那余下的电子层容纳的电子数是多少， 5 就可以借助数学归纳法进行推导，最后总结核外电子分层排布且每层最多容纳的电子数为2n2。高中化学中还渗透数学的数列和极值思想。如有机化学中烷烃、烯烃、炔烃、芳香烃、饱和一元醇等等通式的推断常借助于数列。晶体中晶胞的研究也需要很好的利用数学模型才能更为直观和有效。除此之外，在高考非选择题部分还经常涉及对数据的记录和处理，例如数据取舍后再求平均值；表格数据和从图像中提取数据等等。故在平时的化学教学中，应加强对学生的分析能力和数学能力训练。这样，不仅培养

10、了学生的数学素养，还有利于提高学生的化学素养。同时，还加深了学生对科学概念和科学探究的认识，促进了化学问题的顺利有效的解决。 将STEM理念渗透到高中化学课堂的教学中，使学生意识到化学总是与科学、技术、工程及数学紧密相连的。它不但使学生获得科学的教育设计和基础性学科知识；还能让学生体验化学与真实世界的联系；而且能够培养了学生的化学思维能力，并且能为提高学生综合素养和全面发展打下良好的基础。STEM理念在化学教学中的应用也对新课标体系下的教师的教学提出了严峻的挑战，只有教师不断学习充分完善自己才能构建科学的知识体系，从而带领学生遨游在知识的海洋中。所以，化学教学与科学、技术、工程与数学之间的融汇贯通，需要学生和教师之间相互协作配合才能取得理想的效果。只有这样，才能拓展了学生的知识领域和思维方式，体现了跨学科整合下的STEM教育教学理念。 6 参考文献 1王旭卿. 面向STEM教育的创客教育模式研究J.电化学教育研究,(2015)8：36-41. 2余胜全，胡翔. STEM教育理念与跨学科整合模式J.开放教育研究, (2015)4：13-1