基于STEM理念的高中化学实验设计研究

基于 STEM 理念的高中化学实验设计研究

张明霞

莆田第九中学

摘要：高中化学是一门实践性比较强的课程，而且知识点比较多，具有一定的难度。为了方便学生更好的学习化学知识，引入STEM教育理念，可以把科学、技术、工程和数学等各方面内容整合在一起，系统梳理化学知识点，使学生更好的理解化学知识，提高学习效率，本文对此进行了相关探讨。

关键词：STEM理念；高中化学；教学研究

STEM是一种先进的教学方法，它把知识和具体情境开展有效结合，从而培养了学生独立学习的能力，而且还可以把化学知识同其他科目进行融合，不光学会了化学知识，对其他学科的学习也有促进效果，并锻炼了学生处理实际问题的能力，本文分析了STEM理念在高中化学中的具体应用。

一、高中化学引入STEM理念提升学生多学科交叉融合能力

随着新课改的实施，STEM教学模式在高中化学中得到了有效应用，发挥了很好的作用。STEM模式有机融合了不同学科知识，目的是提高学生的综合素质。例如，在学习“金属的化学性质”这节课的时候，它的重点内容是金属活动性顺序，学生需要理解的部分是梳理金属活动性顺序。因此，要掌握这节课需要熟悉金属活动性知识。对这个知识点，教师要指导学生弄清楚其中的科学原理，可以举出几个例子。例如，在法国的一次宫廷宴会中，大部分贵族为了突出自己的地位，都选择使用黄金制作的器具用餐，只有当时的皇帝拿破仑使用铝制餐具，那么这是怎么回事呢？然后教师要给学生讲解其中的科学原理，原因是在这个时期金属铝比黄金还具有更高的价值，所以拿破仑使用铝制器具。尽管在地壳中铝是一种含量最丰富的金属元素，但那个时期人们没有发现纯度高的铝元素，在自然环境中铝都是存在于化合物中，原因是铝的化学性质非常活泼，而且质量比较轻，它大多处于地表上层，和其他元素都能够融合在一起，铝同氧气相互接触会变成三氧化二铝，但黄金具有稳定的化学性质，不会和其他物质相互融合，而且因为黄金的元素比较重，一般出现在地心，所以黄金的发掘比较困难。所以，教师要把黄金、铝两种金属的化学性质告诉学生，从而帮助学生更好的认识金属化学性质。

二、STEM模式能够培养学生的知识运用和迁移能力

STEM教学模式中，S指的是科学（Science），T指的是技术（Technology），E指的是的工程（Engineering），M指的是数学（Mathematics），这种模式突出了多个学科的相互融合。但是STEM教学模式不是简单的把不同学科知识累加在一起，而是开展项目化学习，目的是解决问题，并开展任务式教学。STEM将跨学科知识和生活知识进行了融合，锻炼了学生灵活运用知识的能力，它可以锻炼学生在具体情境中应用知识，并提高社会迁移能力，从而提高学生的创新意识，还能掌握解决实际问题的能力。例如，在学习“生活中两种常见的有机物”这节内容的时候，在学习这个知识点的时候，教师要运用任务式教学培养学生灵活运用知识，掌握知识迁移能力。教师要给学生安排相应的学习任务，比如生活中比较普遍的有机物都有什么。学生根据这个问题搜集资料，例如，乙醇包含酒精、醋酸两种物质，这都属于生活中非常普遍的有机物。教师要指导学生探究乙醇具有的化学性质，使学生发现物质结构和性质的特点，还要安排给学生一个任务，对酒精中水分的含量进行检验并计算，在这个过程中不但学习了化学知识，还让学生熟悉了数学计算，培养了学生不同学科的交叉能力。

三、STEM 实验教学提高了学生协调互助创新能力

随着新课改的实施，高中化学教学对于实验教学有了足够重视，它能够培养学生的动手能力和解决具体问题的能力。STEM模式是一种实践+实验的全新教学模式，它对于拓展性实验教学具有重要作用。例如，在学习“氧化还原反应”这节内容的时候，教师要通过实验的形式给学生进行讲解，通过做实验学生能够熟悉氧化还原反应的具体步骤，提高学生对知识点的认识程度，还能让学生更好的理解科学知识、工程知识和数学知识。通过做实验 ，学生能够看到化学反应过程中，物质有电子转移现象，这就是氧化还原反应。

四、要运用STEM 理念提升学生的创新能力

创新是目前高中生一个重要的核心能力，在新课改背景下，教师要重点提升学生的创新实力。化学学习中，实验是核心教学内容。教师要合理应用STEM模式，找到实践和实验的结合点，鼓励学生独立设计实验内容。学生在实验设计过程中，能够丰富自己的化学思维，将自己的看法融入日常实践中，并确定好科学的实验方案。例如，在学习“乙酸乙酯的制备”这个实验的时候，主要内容是要求学生分析丙炔酸甲酯的制备方程式和注意要点，从而确定有效的实验方案。教师要认真检查学生的实验方案，确定可以执行，进行实验准备，最后安排学生根据实验方案制备丙炔酸甲酯。在实验过程中，教师要制定学生开展严谨的科学探讨。安排实验小组做实验，做好实验数据记录，分析结果，从而发现生产乙酸乙酯的最佳醇酸比，要让学生把化学理论和实际问题联系在一起，提高学生解决具体问题的能力，从而提升学生的核心素养。

结论：

通过上面的探讨，可以看出将STEM理念引入高中化学实验教学中，具有很好的教学效果。在具体的教学中，由于很多教师仍然采取传统的教育理念，不能有效运用STEM理念。STEM模式是一种项目化教学，它融合了科学、技术、工程和数学，起到了相互促进的效果，最终提升了教学水平。在高中化学中应用STEM理念，要给学生营造有效的情境，将化学知识和日常生活联合在一起，提高学生的主体性，培养学生的学习热情，从而促进学生综合素养的提升。

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