初三化学综合复习课中融合STEM理念的尝试

摘要：STEM是科学、技术、工程和数学四门课程的简称，它强调学科各种知识的交叉融合，旨在培养学生跨学科的综合素养。文章以复习课“实验室制取氧气中关于‘少量的探讨”为例，从实验室高锰酸钾制取氧气反应原理出发，围绕着实验目的核心，利用数学计算探索发现实验过程中探索高锰酸钾的正确使用量，将STEM理念渗透到教学设计中，融合各学科知识，以期更好地培养学生发现问题，分析问题，解决问题综合实践能力以及实验素养。

关键词：STEM理念;初中化学;实验室制取氧气;少量

文章编号：1008-0546（2021）03-0077-03 中图分类号：G632.41 文献标识码：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2021.03.018

STEM教育是科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）和数学（Mathematics）四门学科的简称。强调学科的融合交叉，往往通过任务驱动使得四门学科结合成一个有机整体，它促使学生综合运用多学科知识来更好地解决实际问题，以更好地培养学生的创新精神与实践能力[1]。将STEM理念融入中学化学教学中，使学生不仅获得与科学、技术、工程和数学等相关的知识，还能与真实世界联系起来，将知识文化和当前的社会生产生活等紧密结合，充分理解科学、技术、工程与数学之间的交互关系，为提高学生综合素养及全面发展打下良好基础[2]。

化学学科的基本观念体系，包含了知识类、方法类和情感类三个基本面。宋心琦教授指出：“学生能否牢固地、准确地、哪怕只是定性地建立起基本的化学观念，应当是中学化学教学的第一目标”[3]。但在我们初中化学教学当中，单一零散的知识点往往很难形成一个又一个的知识体系。因为化学基本观念既不是具体的化学知识，也不是化学知识的简单组合，而是揭示某些知识规律的重要工具，更是解决问题时自觉运用的基本思想和方法。

在义务教育阶段，大部分学生们可以较好掌握单一的基本知识与技能，但利用所学到的综合知识去解决实际问题方面还是相对薄弱。这也说明了学生的总体认知水平尚属初级阶段，还需要进一步培育化学学科素养。本文以复习课“实验室制取氧气中有关‘少量的探讨”为例，探讨在初三化学综合复习课中融合STEM理念，培养学生发现问题、分析问题、解决问题的综合能力和化学学科素养。

一、教学目标与学情分析

人教版初中化学上册课本P45的“实验活动1氧气的实验室制取与性质”主要目的除了要求学生对化学基本实验操作、氧气的实验室制取和氧气性质的综合应用提升到一个新的阶段之外，还隐藏了一个定量的任务：收集两瓶氧气以进行性质检验。然而，其实验步骤一的第（2）步中，高锰酸钾用量只写了“少量”。很多同学根据课本P18“资料卡片”中的描述：“如果没有说明用量……固体只需盖满试管底部即可。”致使大部分学生不能收集后面性质检验所需的至少两瓶氧气而倍感失望。

在初三备考的小专题“气体的制备与收集”之前，学生已经具备了一定的基础知识和技能，实验研究过程与方法，同时也对利用化学方程式的简单定量计算已有了一定的认识。因此，我们可以通过设计实验“高锰酸钾的用量到底由什么决定？”为问题切入点开展一系列的实验交流。

二、教学思路设计

（1）创设情景并设置问题：探究高锰酸钾的用量（足量且不浪费），制取两瓶氧气需要多少高锰酸钾？

（2）实验引导：①数据分析;②探究方案;③探究实践;④实验整合;⑤反思评价。

（3）完成实验报告，总结提升。

三、教学环节

从教学内容上来看，本课时分成四个环节如表1所示。

1.教学环节一：创设情境，设置问题

2.教学环节二：引导探究，数据数学分析

3.教学环节三：制定方案，开展实验探究

4.教学环节四：实验总结与反思

四、课后反思

W长达一个多月的一轮基础知识以及二轮小专题复习期间，这次课把实验主题回归到了真正的实验室，同学们兴奋不已，都拿出了最好的状态，取得了平时课堂的理论实验课所不能收获的效果。

（2）这节课立足于课本，是教材内容的拓展与延伸，是理论指导实践的实验综合复习课，既培养了学生的化学计算思维能力，又培养了学生的实验操作能力。体现了化学知识内涵学习教育功能，又体现了化学知识外延社会生产功能。

五、小结

我们要注重教学方法的合理性，在教学实践中不断总结经验，针对化学学科包含的綜合素养，科学合理地将科学素养培养融入到教学中[a]。初三综合复习阶段，我们结合小专题来设计切入点，让学生从STEM的科学（反应基本原理）、技术（实验的基本操作）、工程（最优化实验方案综合）和数学（原料用量及产率计算）四个维度对所学知识的综合运用，及时发现和解决实践活动中存在的问题，进而激发学生学习化学的兴趣，加深对化学的晴感，使学生具有良好的科学素养。

参考文献

[1]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）：13-14

[2]丁杰，蔡苏江，丰光.科学、技术、工程与数学教育创新与跨学科研究[J].开放教育研究，2013（2）：41-43

[3]宋心琦，胡美玲.对中学化学的主要任务和教材改革的看法[J].北学教育，2001（9）：9-13

[4]罗思阳.STEM理念下初中化学实验教学中培养学生科学素养的探讨——以实验室制取氧气为例[J].教育科学，2020（4）：66-68