浅谈STEM理念在化学课堂上的科学应用

钟进华

【内容摘要】本文首先阐述STEM理念的概念简介，以此确立研究基点;然后简述践行STEM理念的重要性，直接展示研究价值;接着详细论述STEM理念在化学课堂上的科学应用：借助知识讲解践行STEM理念、借助课堂探究践行STEM理念、借助实验活动践行STEM理念、借助现实生活践行STEM理念;最后概述STEM理念应用于化学课堂的再思考。

【关键词】STEM理念 化学课堂 科学应用 高中生

在新课程改革和素质教育的大力推进下，广大教师开始致力于新理念、新资源和新方法在化学课堂教学过程中的有效应用和科学探究，以此为高中生的化学认知、合作探究、快乐交流和全面发展创设一个最优化的全新环境。在此过程中，STEM理念逐渐在高中化学课堂教学过程中风生水起，逐渐展示出强大的生命力、发展力和实效力，为高中生的化学认知带来了全新的认知体验。

一、STEM理念的概念簡介

STEM理念是指教师在化学课堂教学过程中打破课程界限，积极立足S（科学）、T（科学技术）、E（教育）和M（数学）四大学科的基础知识，帮助高中生从多个课程角度去全面分析、集中探究和整合处理教材内容中的研究对象。STEM理念是一种较为先进的课程整合理念，特别适用于理科知识的全面剖析和课程知识之间融会贯通，是引导高中生进行化学认知的“神兵利器”。

二、践行STEM理念的重要性

STEM理念是一种新型的先进理念，是立足四大课程去审视化学知识的讲解方法、认知角度和思维方式，以此促进高中生从多个课程角度去认知、感知和掌握化学知识，力求帮助高中生实现各类课程知识之间的融会贯通、浑然一体。因此，STEM理念能够帮助高中生全面理解和精准把握化学课堂上的体系性知识，能够让高中生在化学课堂上学得更多更好更快，真正实现高中生的兼收并蓄、快乐成长，圆满完成新课程改革对化学课堂的实施要求。

三、STEM理念在化学课堂上的科学应用

STEM理念是一种体系性理念，能够有效训练高中生的综合思维能力、全局考量习惯和多角度审视问题能力，因而对于高中生的全面发展意义重大。

1.借助知识讲解践行STEM理念

课堂教学是STEM理念的“演武场”，因此，教师应该从最基础的知识讲解开始就为高中生渗透STEM理念，让高中生一点点地适应STEM理念、熟悉STEM理念和掌握STEM理念，自然就会运用STEM理念对化学教材内容上的课本知识进行全面考量和综合理解了。思维一旦被STEM理念开启，认知就会焕然一新。知识讲解是教师引领高中生进行知识积累、合作探究、快乐交流和全面发展的第一步，因而教师应特别注意在知识讲解部分对高中生进行STEM理念的启迪工程，为高中生的化学认知积累下足够多的STEM理念信息，力求在潜移默化中时时刻刻影响着高中生的思维方式和知识学习。

以“离子反应”为例：

教师可以从“化学”的角度将其定义为“在溶液状态下离子与离子之间发生的化学反应，生成了新物质”;教师可以“教育”的角度将其解释为“两种具有结合倾向的元素在共同努力、共同奋斗中相互结合，形成新的物质”;教师可以从“数学”的角度将其解释为“两种颗粒在溶液状态下的重新分组的结合过程”。

以“置换反应”为例：

教师可以从“化学”的角度将其定义为“两种物质在溶液状态下，相互交换组成元素而形成新物质的化学变化过程”;教师可以从“教育”的角度将其定义为“物质在溶液状态下的重新优化组合，将两个具有结合可能的元素汇集在一起，形成了新物质”;教师可以从“数学”的角度将其定义为“颗粒的再次分组组合，但是，颗粒的总数不变”。

2.借助课堂探究践行STEM理念

教师不仅要在知识讲解的起点位置渗透STEM理念，还要在课堂探究过程中渗透STEM理念。课堂探究是师生一起合作，共同进行课堂认知的重要过程，自然也需要STEM理念的有机融入，让师生之间借助集体智慧和团队合力在互帮互助中使用STEM理念去积极探究化学知识殿堂的另一番风景。也就是说，教师要引领高中生在课堂探究过程中一点点践行STEM理念，在切实使用中一点点习惯STEM理念，一点点地掌握STEM理念。俗话说，熟能生巧，高中生具有较高的发展性、可塑性和上升性，自然能够在逐渐感悟中一点点掌握STEM理念的核心精髓，借助个人的主观能动性的多次探究，慢慢发展成为STEM理念的主人。

以“石油”为例：

师生可以从“化学”的角度将其定为“各种油料如汽油、柴油、煤油等的混合物，且汽油密度小，易燃易爆，主要适用于汽车行业的发动机。柴油密度大，性质虽较为稳定，也属于易燃油料，主要应用于拖拉机的发动机使用。高质量的煤油现多使用于飞机发动机之中”。师生也可以从“数学”的角度将其理解为“多种油料按照一定比例混合后的液体，且汽油、柴油和煤油等油料各自都具有非常具体的百分含量”，更可以从“科学技术”的角度将其理解为“多种可燃液体的组合体，且可以进行分馏，得到多种高价值的油料产品，对于我国的交通运输、航空航天、日常生活息息相关”。师生还可以从“教育”的角度将其定义为“一种非可再生资源，在人类历史发展过程中曾经扮演过极其重要的资源角色。不过，汽油、柴油和煤油等油料物质既是人们日常现实生活中的消费品，也是影响环境、污染环境的主要来源，因而石油既是一个有功于人类社会发展的功臣，也是一个泛滥使用后危害环境的罪人”。

3.借助实验活动践行STEM理念

教师不仅需要在知识讲解和课堂探究过程中渗透STEM理念，更要在实验活动中一起研究和验证STEM理念。实验活动是高中生进行化学认知、合作探究、快乐交流和全面发展不可缺失的重要区域，因而STEM理念的融入能够为高中生的化学认知创设一个体系化、全面化、渐进化的崭新认知范畴。实验活动是高中生进行化学认知过程中不可缺失的重要途径，而实验过程则是一个多种知识相互融合、交织重合的复杂过程，也恰好是STEM理念切入化学课堂的最佳区域。因此，教师在实验活动过程中格外注意STEM理念在课堂教学过程中的融入，以此为高中生创设出多种知识的混合盛宴，让高中生“一次吃个够”。高中生在实验活动过程中要观察实验物品、溶解过程、加速溶解、实验现象和实验结果，因而需要动眼观察、动手交流、动脑思考、动嘴交流，从而能够真正让高中生活起来、动起来、学起来、乐起来，自然也会利用STEM理念去理解和解释实验过程中遇到的各类问题。

以“硫酸”为例：

对于实验中使用的“硫酸”而言，从“化学”角度来说就是“纯硫酸与水的混合物，因为燃液里面既有硫酸分子，也有水分子，因而是混合物”;从“数学”的角度来说就是“硫酸和水两种物质按照一定酸水比例配置好的溶液，且溶液的密度或浓度可以根据实际需要而随意调配”;从“科学技术”的角度来说就是“利用一定化工原料生产出来的酸性产品，应用于化工产业或实验室之中”。从“物理”的角度来说就是“水分子与硫酸分子相结合的稀释溶液，且水分子与硫酸分子处于不停运动之中，即分子热运动。”

4.借助生活现象践行STEM理念

教师不仅要引导高中生在实验室之中积极践行STEM理念，用STEM理念去解释实验物品、物品溶解、实验现象、实验过程和实验结果，教师还要鼓励高中生在现实生活中将STEM理念应用于解释一些生活现象。化学实验来源于现实生活，又高于现实生活，因此，教师可以在课堂上引进一些生活现象让高中生进行集体讨论，在一边进行课堂讨论中，一边用STEM理念去集体探究生活现象之中隐含的化学知识。生活现象是多个化学实验的整合发生，因而要比化学实验室中的实验知识、实验现象、实验过程和实验结论更加复杂多变，因而也更具探究性、不确定性和全面性，正好是培养高中生STEM理念的“磨刀石”。

以“饺子醋”为例：

“饺子醋”作为一种食用调味品，因此，教师可以与高中生在化学课堂上一起用“STEM理念”去分析“饺子醋”。教师与高中生利用“化学知识”将“饺子醋”定义为“水与醋酸的混合物，即溶液中既有水分子，也有醋酸分子，因为是多分子的并存状态，因而饺子醋属于混合物”。教师与高中生利用“物理知识”将“饺子醋”定义为水分子与醋酸分子的聚合物，二者在溶液中无时无刻不在进行分子热运动。饺子醋作为液体也有自己的沸点、凝固点，自然也会有随时都在进行的蒸发现象，且蒸发的速度与表面积、空气流通速度、液体温度等因素息息相关。教师与高中生利用“数学知识”将“饺子醋”定义为“人们为了达到调味的目的，而使用醋酸与水按照一定比例进行调配的产物，且醋酸越多，酸味越大，醋酸越少，醋味就越小”。教师与高中生利用“教育知识”将“饺子醋”定义为“饺子是我国的传统食物，且是传统美食，而饺子醋自然沾饺子的光而成为一种独立存在的醋酸产品。且饺子醋与普通醋完全不一样，普通食用醋就是酸酸的味道，而饺子醋却是甜中微微有点酸，略有点醋饮料的风格”。

四、STEM理念应用于化学课堂的再思考

STEM理念是一种全新理念和先进理念，还没有完全成熟、拥有广阔发展前景和提升空间的应用策略，因而在化学课堂教学过程中使用STEM理念时还具有一定的不确定性。因此，教师既要在化学课堂教学中积极践行STEM理念，以此为高中生的课堂认知提供另一番别有洞天的认知角度和认知信息，还要对STEM理念进行深入研究和大胆探究，有效促进STEM理念日益走向成熟，也将STEM理念在化学课堂上的科学应用在层次上、质量上和水平上实现有效提升。STEM理念属于利用全局观念去审视一个化学问题，因而对高中生提出的思维要求和观察场面的要求都较高，因此，就是要对高中生循循善诱地指引高中生循序渐进。

结语

教师不仅是化学课堂的承载者、实施者和完善者，也是STEM理念的研究者、践行者和推广者，更是高中生进行知识积累、课堂合作、快乐交流和主动探究的关注者、指导者和促进者。因此，教师以STEM理念为研究对象，积极开发STEM理念在化学课堂上的教育价值，并在化学课堂上借助知识讲解践行STEM理念、借助课堂探究践行STEM理念、借助实验活动践行STEM理念，以此为高中生的知识学习和全面发展创设一个最优化的发展平台。

【参考文献】

[1]崔领斌.基于STEM教育理念的高中化学教学研究[J].新一代：理论版，2020（2）：173-173.

[2]罗广文.STEM教育理念下的高中化学教学探究[J].传奇故事：百家讲堂，2020（8）：293.

[3]陈彩红.STEM理念下开展高中化学实验课的实践研究[J].中学教学参考，2019（32）：65-66.

[4]向英才.STEM理念在“鎂的提取及应用”中的应用[J].中学生数理化：高考理化，2018（1X）：86.

（作者单位：广西玉林市福绵高级中学）