STEAM教育理念在高考化学复习中的应用——以“无机工艺流程题”为例

李申申，崔继文

(佳木斯大学，黑龙江 佳木斯 154007)

《普通高中化学课程标准(2017年版)》(以下简称《新课标》)规定了化学学科核心素养，其要求更加凸显了综合性和跨学科性，对学生未来的发展具有重要的意义。而STEAM(Science,Technology,Engeering,Arts and Mathmatics)教育理念，与之不谋而合。但是，就查阅文献资料来看，将STEAM教育理念与高考化学复习相融合，并且可供参考的案例并不多，因此本文对此部分进行研究，以无机工艺流程题为例。

1 STEAM教育理念的含义与特点

1.1 含义

STEAM教育是集科学、技术、工程、艺术和数学多领域融合的综合教育，是一种强调突破学科之间的，通过在真实情境综合运用学科知识解决实际问题，培养学生的核心素养[1]的教育理念。

1.2 特点

1)跨学科性与整合性：STEAM教育理念注重跨学科融合与对多学科知识的整合，注重培养学生的创新精神和实践能力。2)情境性与探究性：STEAM教学注重情境创设，以实际生产生活为背景，注重与生产生活相联系，设置有梯度的问题，层层递进，帮助学生形成解决问题的思维模型。3)开放性与可操作性：以开放型的视角，在开放性问题的驱动下，培养学生的动手操作能力和解决复杂问题的思维能力。4)体验性和逻辑性：在STEAM教育理念的指导下，学生只有在课堂上具有良好的体验感，才能更好的培养学生逻辑思维能力。

2 当下高考化学复习模式存在的问题

目前，全国普遍实行的高考复习模式一般为三轮：一轮进行单元复习。二轮进行专题模块复习。注重学生对实际问题的解决，并通过分析、推理等方法认识事物的本质特征、构成要素及其相互关系，建立认知模型。三轮复习则是模拟题的反复练习，对学生综合能力的进一步强化。传统的高考复习模式，一般由教师对高考题目，或者是模拟题等典型题目，进行整理，发放给学生进行训练，再由教师进行讲解。这样的复习模式在新高考的评价体系下，不利于学生对必备知识的掌握，与关键能力的发展。因此，在此背景下，急需新的教学模式来促进学生全面发展。

3 STEAM教育理念的项目式教学在无机工艺流程题中的应用

3.1 无机工艺流程题的特点

工艺流程题因情境真实、具有较强的综合性和应用性、能充分体现化学学科特点等优势，已成为高考中命题者推崇的一种题型[2]。考试的内容借助真实的文献情境为背景，以元素化合物为素材，重点考察物质的转化及应用、化学反应原理与应用、物质的分离与除杂，以及物料的循环使用和绿色化学的相关知识，着重考察学生提取信息、分析信息、整合信息，以及利用该信息解决问题的能力，最终全面落实化学学科核心素养的考察。学生普遍反映此类题型较难，因此该题型也成为教师关注的重点。

3.2 基于STEAM教育理念的项目式教学无机工艺流程题解题分析

3.2.1 教学项目的选择及教学目标的确定

现在高考试题的命制：以真实情境为测试载体，以实际问题为测试任务，以化学知识为解题工具，从而达到测试核心素养的宗旨[3]。让学生了解化学知识在现代化工生产中的应用，凸显化学学科与实际生产生活的联系。另外“无机工艺流程”题是二轮复习中一个重要的模块，既是学生在解题过程中的一个难点，也是教师教学中的一个难点。基于此，本文选择了2021年全国乙卷的26题作为研究对象，并设计以下教学目标。

1)知识目标：能够运用所学习元素化合物的知识，物质的分离、提纯与转化，氧化还原反应，化学反应原理等相关知识分析流程图[4]。

2)能力目标：通过对流程图的分析，强化学生对化学概念理论的迁移能力，逐步提升学生证据推理的逻辑思维能力，以及构建认知模型的能力。

3)素养目标：通过对题目的分析，结合真实情境中的应用实例，将知识和认识转化为解决问题的能力、科学态度与社会责任，形成基于无机元素化合物知识和经验的学科核心素养。

例题(全国乙卷2021年高考工能艺流程题节选)磁选后的炼铁高钛炉渣，主要成分有TiO2、SiO2、Al2O3、MgO、CaO以及少量的Fe2O3。为节约和充分利用资源，通过如下工艺流程回收钛、铝、镁等。

该工艺条件下，有关金属离子开始沉淀和沉淀完全的见表1。

表1 各金属离子开始沉淀和沉淀完全的pH值

回答下列问题：

1)“焙烧”中，TiO2、SiO2几乎不发生反应，Al2O3、MgO、CaO、Fe2O3转化为相应的硫酸盐。写出Al2O3转化NH4Al(SO4)2为的化学方程式。2)“水浸”后“滤液”的pH约为2.0，在“分步沉淀”时用氨水逐步调节pH至11.6，依次析出的金属离子是。3)“酸溶”后，将溶液适当稀释并加热，TiO2+水解析出TiO2·xH2O沉淀，该反应的离子方程式是。4)将“母液①”和“母液②”混合，吸收尾气，经处理得，循环利用。

3.2.2 教学项目方案的设计与实施见表2。

强化学生的计算能力，能够学会运用化学平衡常数进行定量的分析，并最终能够形成解答此类题目的认知模型。

表2 问题、解决方案与目的

表2(续)

1)审题干。提取有效信息，明确该工艺流程的目的。2)看流程。明确每一步的反应物与生成物，明确每一步添加物质的作用与目的，对所学习过的以元素化合物为基础的学科知识进行整合。3)读问题。提取关键信息，将知识和认知结合，进行证据推理形成认知模型。4)写答案。正确使用化学符号对化学方程式、离子方程式、物质进行表征；注意方程的配平，能够运用所学知识对问题进行表述。

4 结语

通过分析近5年的高考题，发现工艺流程题近几年来的出题方式，更加注重基于真实情境的背景，重点考察学生的证据推理能力和必备知识，注重化学知识与实际生活的联系。STEAM教育理念下的项目式教学可以很好地将学生置身于情境中，可以相对较好地锻炼学生的综合能力。这样的教学模式可以更好地促进学生核心素养的发展，有利于培养复合型创造性的人才。