STEM视角下的初中化学实验教学

丁玉霞

STEM教育是当前国际上颇有影响的教育思想。所谓“STEM”，是科学、技术、工程与数学的总称，其价值旨趣在于为培养学生创新意识和实践能力。在初中化学教学中实施“STEM”教育，能够引导学生将化学书本知识与生活世界对接，与社会生产结合，由此培育学生化学核心素养。所谓“核心素养”，是指学生应该具备的、能够适应终身发展和未来社会需要的关键能力和必备品格。在化学教学中，实验是实施STEM教育良好的课程载体。

一、在演示性化学实验中，培养学生感知力

化学实验的类型很多，有演示型实验、探究型实验、验证型实验、创造性实验等等。在实验过程中，教师要引导学生舒展感官，不仅用眼睛，而且用耳朵、用大脑进行观察、思考，用双手进行操作，等等。从而在化学实验过程中培养学生对化学现象的观察力、思考力，对化学探究的实践力和创造力。实验过程中，学生往往容易关注显性的现象，而忽视一些生成物。为此，教师要引导学生展开多角度观察、思考。

例如在氧气中燃烧的铁丝，学生往往只关注显性的强烈现象如火星四射等，而忽视黑色固体生成物（四氧化三铁）；又如酸碱中和反应实验，当酸与碱发生中和反应到达等当点时，指示剂酚酞变色时间极短，因此需要学生主动捕捉瞬间现象，记录瞬间现象。在某些化学实验过程中，学生不仅仅需要用眼睛“看”，而且还需要用手去“摸”（如反应中的放热、吸热现象），用鼻子去“闻”（气体的气味，如氨气、二氧化硫等）。通过这样的多感官感知，丰富学生的感性认识，让学生形成对现象的本质理解。

二、在探究性化学实验中，发展学生实践力

基于STEM教育的理论视角，化学探究性实验教学应当以“问题”为载体，以“现象”为凭借，以“方法”为要素，让学生自行思考、设计、探究，从而不断发展学生的综合实践力。教学中，教师要引发学生的化学认知冲突，激发学生化学认知内驱力。通过教师的启发和学生的自主实验，让学生认识到现象背后的化学本质。

例如教学《氧气》，我为学生准备了几种化学药品，诸如氯酸钾、高锰酸钾、过氧化氢等。然后让学生自行设计实验方案，根据自己设计的实验方案，展开探究性实验。在学生探究过程中，教师要适时介入，促进学生的化学思考。如在搜集氧气的环节，教师可以设问：“收集氧气是用‘排水法好还是用‘排气法好？”在实验时，引导学生将试管倾斜，并及时追问，“为什么试管口要比底部略低一些呢？”引发学生深度的化学思考。实验结束，让学生思考，“我们是先拿走导管还是先拿走酒精灯呢？”……如此，学生做思共生、学创合一，他们在教师导引下，对自我化学实验展开有意识地反思、讨论、交流等。学生不仅对化学知识掌握到位，而且养成了边动手实践边进行化学思考、反思的良好实验习惯。

三、在思维性化学实验中，发展学生思想力

化学实验不仅包括外显实验，而且包括内隐的思想，即化学思维实验。许多时候，学生在动手实验前、动手实验过程中以及动手实验活动后的思考、反思等都必须看成是化学实验完整的、有机的组成部分。某种意义上，思维实验比操作实验更具化学意义。在“STEM”视域下，学生化学素养的生成不仅是对现象进行观察、操作，更是对现象进行假设、设计、反思。

例如在做“铁和硫酸铜的反应”实验时，教师必须在实验前启发学生思考、猜测，只有这样学生的化学实验才更具效果。如“实验过程中可能出现的反应？”“反应会有什么现象？”等问题，学生在问题导引下，对实验现象的观察才能更具指向性、针对性。同样，在学生进行化学实验后，也必须启发学生思考，如“为什么硫酸铜和铁的反应总量没有发生改变？”“这样的实验结果说明了什么问题？”等。这样的问题介入，让学生对实验现象的分析、理解更加深刻。

四、在创新性化学实验中，发展学生创造力

在化学实验过程中培育学生的创造力是实施STEM化学教育根本的价值诉求。创新性实验，能够让学生突破化学思考的惯习，挣脱思维的固有束缚、牢笼，突破理解的障碍。学生在化学实验中玩，在玩中展开化学实验，从而不断激发学生的“创想意识”。在这个过程中，教师要给予学生的创造性思考和实践以扶持、众筹。通过创新性化学实验，引发学生的主动之意，呈现学生的理解之美，彰显学生的解放之趣。

例如对于“CO2的性质”，一般学生总是认为“CO2不助燃任何物质”。其实，只有在一般情况下才是如此。那么，在什么情况下对于什么物质CO2还能够助燃呢？笔者引导学生进行了创新性实验。从学生实验需求出发，首先需要收集CO2气体，怎样在短时间内制取大量的CO2气体呢？有学生认为可以用大理石和稀盐酸；有学生认为可以用碳酸钠粉末和稀盐酸等。学生间展开了激烈的争论，最后学生用少量洗洁精、碳酸钠粉末和浓盐酸，产生了大量的气泡，快速向烧杯口上升并即将涌出。此时，教师用事先备好的燃烧着的木条放入泡沫中，木条一下熄灭，然后将燃烧的镁条放入泡沫，镁条燃烧更加剧烈，并且在表面上横撑了黑色固体。实验结果证明，燃烧的镁在CO2中燃得更旺。创新性化学实验为学生的化学认识向纵深推进打开了一扇窗。在创新性化学实验过程中，学生感性观察与理性分析交织。他们群智群力，敢想、感创、能创，化学实验由此演变成学生的创想空间站、化学创客坊！

在初中化学实验教学过程中，让我们融入STEM理论，緊扣学生的化学核心素养，和学生一起探究，进而让化学课程成为学生最有魅力的课程。

（作者单位：江苏省南通市启秀市北学校）