STEM教学视野下化学深度学习设计研究—以粗盐提纯为例

陈 军

（江苏省靖江市滨江学校，江苏靖江 214500）

引 言

STEM教育理念打破学科与学科之间的界限，让多个学科进行融合，在无形中提升学生对知识的运用能力，使学生运用多门学科的知识进行学习，提高自身的科学素养[1]。化学是一门较为枯燥的学科，蕴含的知识晦涩难懂，学生在学习时经常会遇到困难。STEM教学视野下的化学教学能够将实际生活与学生的学习联系到一起，充分调动学生的学习积极性，加深学生对化学知识的理解，明确科学、技术、工程、数学这四者之间的密切联系，促进学生综合素质的发展。

一、STEM教育在化学教学中的作用

粗盐提纯的实验目的是让学生通过实验学会如何除去粗盐中的难溶性物质，要求学生熟练掌握溶解、过滤、蒸发等实验步骤，实验过程中有许多值得探究的地方，如为何实验过程需要多次用到玻璃棒等，运用STEM教育开展这次教学，能够引导学生结合已经学过的知识来学习粗盐的提纯实验，加深学生对知识的理解，使得学生能够将所学知识运用到实际生活之中，激发学生的探究意识，让学生从STEM的角度主动探索粗盐提纯背后的原理，引导学生讨论粗盐提纯的不足之处与改进方法，培养学生的科研精神，提高学生的综合素质和学习质量，激发学生对化学的学习兴趣，带着兴趣去研究化学。

二、STEM教学视野下化学深度学习策略

（一）高瞻远瞩——科学了解粗盐提纯原理

STEM中的“S”指的是科学，是指让学生运用科学知识来理解自然界中的种种现象，培养学生的科学素养。这种理念运用到粗盐提纯的教学中，就是引导学生对粗盐提纯的原理进行研究，结合所学知识探索粗盐提纯实验，从粗盐提纯的现象研究其原理。在化学教学中，理解实验的原理对于学生来说意义重大，能够促进学生学习质量的提升。若是教师在教学中没有引导学生探索化学实验中的原理，也没有向学生讲解实验的原理，学生就只会照本宣科地记忆这些实验步骤与过程，在学习时毫无乐趣可言，并且难以灵活地运用所学知识解决实际生活中的问题，影响学生的学习质量。因此，在进行粗盐提纯的教学时，教师要注意让学生科学地了解粗盐提纯的原理，促进学生的学习。例如，在课堂上，教师可以先创设教学情境。这样设计开场白：“我们每个人在生活中都离不开盐，有的人在吃饭时需要的盐多，有的人需要的盐少，但是没有完全不放盐的，那么盐是怎么得来的呢？今天，我们就要学习盐的一种提纯方法——粗盐提纯。”用教学情境完成课堂导入，吸引学生的注意力，调动学生的学习积极性，随后用多媒体为学生展示粗盐提纯的原理，即粗盐中具有许多泥沙等难溶性杂质，用过滤的方法可以将这些难溶性杂质去除，对粗盐进行初步提纯，得到较为精纯的盐。用直观的教学方法吸引学生的注意，让学生更加科学地了解粗盐提纯的原理，明确其中的化学反应式BaCl2+Na2SO4=BaSO4↓+2NaCl,MgCl2+2NaOH=Mg(OH)2↓+2NaCl，Na2CO3+CaCl2=CaCO3↓+2NaCl以及Na2CO3+BaCl2=BaCO3↓+2NaCl，为学生的下一步学习打下良好基础，促进学生学习质量的提升。

（二）细致入微——正确认知提纯技术要素

STEM中的“T”指的是技术，是指让学生明确理解所要进行的操作步骤的意义，并能够准确地完成操作，促进学生实验素养的提升。这种理念运用到粗盐提纯的教学中，就是引导学生认真分析实验中的每一个步骤，明确提纯实验的每一步所代表的含义，在进行实验时准确地按照实验步骤完成实验。在化学实验教学中，学生对操作步骤的理解能够在一定程度上影响学生的学习质量，若是学生在进行实验时只知道实验的每一个步骤，却不明白这些操作的意义，那么就难以从实验中学到知识，影响学生的学习质量。例如，教师可以在课前将粗盐提纯实验的步骤制作成课件，在课堂上用多媒体为学生播放，加深学生对实验步骤的记忆，确保学生不会在实验中出错，随后引导学生逐步分析实验步骤所蕴含的知识，讨论每一个步骤的意义，让学生认识到取盐的数量要精确到0.1克的意义，知道为何在实验中要多次用到玻璃棒，每一次用到玻璃棒的作用又是什么，在取得与预期结果不符的实验现象后应该怎么做等。随后教师可以对学生进行提问：为什么在实验中需要加入固定量的水？加入的水过多或过少会对实验结果造成怎样的影响？以此加深学生对知识的理解，从而提高学生的学习质量。

（三）权衡利弊——耗能成本多维选择方案

STEM中的“E”指的是工程，是指让学生在充分了解实验过程的基础上进行知识的延伸，深入理解实验设计，这样能够促进学生创新思维的发展，提高学生的实践能力。将这种理念运用到粗盐提纯教学中，就是让学生从消耗、成本、实验结果等各个方面进行斟酌，选择出粗盐提纯的最佳方案。在化学实验教学中，探索最合适的方案能够提高学生对粗盐提纯相关知识的运用能力，使得学生能够灵活地运用相关知识解决实际生活中的问题。因此，教师在进行教学时要注意引导学生从资源耗费、提纯度、环境影响等多方面进行考虑，选择出合适的提纯方案。

（四）融会贯通——运用数学计算解释分析

STEM中的“M”指的是数学，是指让学生运用数学来解释不同情境下的问题，能够培养学生运用知识的能力，促进学生数学素养的发展。运用到粗盐提纯教学中，就是让学生运用数学知识与化学知识来计算一些提纯中的问题，顺利地按照要求完成实验。在化学教学中，有许多地方需要用到数学计算，如盐的提纯率、制作的化学制品的纯度以及制作固定纯度的化学制品所需要的材料的量等，将数学计算与化学知识结合起来，能够在发展学生数学素养的同时，促进学生学习质量的提高。因此，教师在进行教学时要注意引导学生运用数学计算分析。例如，教师可以向学生提出一个问题，若现在要将粗盐提纯，并将提纯的精盐配置50g质量分数为8%的氯化钠溶液，那么需要多少氯化钠与水？学生展开运算后，得出需要氯化钠的质量是50g×8%=4g，需要的水是50g-4g=46g。也可以在实验结束后让学生计算提纯后的精盐的质量，运用公式p=m/M×100%计算粗盐提纯的产率，分析此次实验是否存在误差以及存在误差的原因，进行实验的总结，从而提高学生的学习质量。

结 语

STEM教育将粗盐提纯划分成科学、技术、工程、数学四个部分开展教学，分别锻炼学生的不同素质。教学中各部分紧密相连，相互支撑，促进学生综合素质的发展，对化学教学有着积极的影响。因此，在化学教学中，教师要积极研究STEM教学视野下的化学教学，激发学生的学习兴趣，调动学生的学习积极性，逐步引导学生进行自主学习，发挥学生的主观能动性，促进学生综合素质的发展。