核心素养视域下STSE 教育理念在高中化学教学中的应用

李诗文 王秀艳

当前我国的课程改革仍在不断推进,传统的教育理念和教学模式早已不能满足社会发展的需求。核心素养的理论与实践为高中化学教学开辟了新的路径。切实加强学生核心素养的培育能够对学生的终身发展产生良好而深远的影响。目前高中阶段的化学教学仍然存在许多问题,如学生的主体地位体现得不够明确,知识学习与实际应用脱节等。尽管教师在化学教学过程中注重运用多种方法避免学生机械记忆,但由于学时有限、知识点繁杂等原因也会造成学生记忆内容较多、理解内容较少的现象。因此,我们提倡并探索STSE 教育理念与社会发展、生活环境相融合,使学生将所学到的专业知识进行连接与扩充,激发自身探索新知的欲望,获得自身能力的不断提升。

在化学教学中结合STSE 教育理念是一种新的探索,STSE 教育理念的不断完善与合理应用能够有效促进学生化学核心素养目标的实现。因此,高中化学教师应将核心素养与STSE 教育理念有机融合,引导学生在掌握化学学科知识的基础上实现高效学习和综合运用,获得自身的全面发展。

一、化学学科核心素养内涵

核心素养是为了适应新时代发展要求而提出的,它是全体国民必不可少的关键素养。在当前的国际形势下,核心素养是全面教育、素质教育以及三维目标的凝练与升华。高中化学学科核心素养主要包括“宏观辨识与微观探析”“变化观念与平衡思想”“证据推理与模型认知”“科学探究与创新意识”“科学精神与社会责任”五个方面。化学学科核心素养是在理论学习和实验操作中逐渐形成的,它是核心素养大方向之下向化学学科提出的更加具有针对性的培养目标。

二、STSE 教育理念

20 世纪60 年代末至70 年代初,美国提出了STS 教育理念。它的出现主要是为了解决西方发达国家的教学变革危机,推动学校教育教学工作迅速跟上社会与科技的快速发展。20 世纪90 年代,我国对环境教育的认识达到了新的高度,STS 教育也由此扩充为STSE 教育,即科学(Science)、技术(Technology)、社会 (Society)、环境 (Environment)。高中化学教师应在化学教学中融入上述四个领域的相关知识,使学生能以化学视角去分析生活环境及社会中遇到的问题,并利用所学知识探索具体的解决方案。

在2019 版化学必修教材的方法导引、资料卡片、思考与讨论、化学与职业、科学史话等板块的设置中,都已不同程度地体现出化学教育与STSE教育理念的高度结合。STSE 教育不是几个学科知识之间的简单融合,也不是书本理论知识的机械应用,而是以提升核心素养为方向,以生活中实际问题为起点,消除各个学科之间的界限,综合多学科知识去帮助学生解决日常生活中遇到的问题。这样不仅可以使学生学得灵活、学得轻松,还可以加强对学生科学精神、思维能力的培养,树立学以致用的意识,不断提升学生的化学学科核心素养。

三、核心素养视域下STSE 教育理念在高中化学教学中的应用

为了实现学生综合素质的全面发展,教师在落实化学学科核心素养的过程中应积极渗透STSE 教育理念,并将互联网辅助教学、生活化教学以及绿色主题教学进行有机融合,使科学研究态度、沟通协作意识、绿色生态理念能够深入学生内心,帮助学生树立正确的价值观念。

(一)互联网辅助教学

1.课堂教学中的互联网应用

互联网的诞生与应用给教师和学生提供了一个超越时间与空间的学习交流场所。在课堂教学中适当运用互联网辅助教学可以提高学生的课堂参与感,优化教学效果。例如,教师在引课时,可以展示图片或播放微视频,引导学生迅速进入上课状态,集中注意力,提高教学效果。例如,教师在讲解分散系及其分类时,可以让学生观察阳光透过树叶射到树林中的图片,引导学生对“胶体”这个新概念有更加清晰直观的认识。

化学实验是培养学生探究思维和创新能力的有效途径。教师应尽可能地让学生亲自动手实验,借助化学实验的独特魅力,来促进学生对化学知识的深入理解。但化学实验中也会有一些存在风险的实验,如氯气的制备实验、硫在空气中的燃烧实验。如果操作不当,就会对学生和教师的身体造成一定的危害。对于这种情况,教师可以提前在通风条件良好的实验室录制视频,然后在课堂上播放视频并配以适当的讲解。借助互联网的教学资源来确保师生的生命安全,并营造出直观且生动的课堂氛围。

对于一些实验中演示现象时间过短的情况,也可发挥网络的作用。例如,“喷泉实验”有效地激发了学生的学习兴趣,课堂气氛非常活跃。但是喷泉现象过于短暂,犹如昙花一现。为了让实验继续发挥余热,教师可以将实验视频上传到互联网平台,学生可以随时下载,反复观看。当实验现象不便于观察或出现时间较短,可设置慢动作播放,将精彩瞬间反复呈现,对教学起到事半功倍的作用。

2.网络在线教学

互联网的高速发展推动了教育教学方式的改革创新。慕课、钉钉、企业微信等线上教育平台应运而生。尤其是在疫情期间,网络教学不仅能够保证学生在家停课不停学,教师也可以通过网课内设置的签到打卡、抢答、课后作业、完成度评价等板块去督促学生认真学习,提高学生学习的主动性,帮助学生形成灵活利用碎片时间的意识。在后疫情时代,网络教学仍然在多种教育形式中扮演重要角色,“互联网+”教育形式也逐渐深入人心。我们要随时做好线上教学的准备,不断总结经验,提高应对风险的教学组织应变能力。

教师可以从把握学生学习情况、加强课后师生互动、提升信息化应用能力三个方面出发,充分发挥网络在线教学的优势。

第一,教师在课前要与学生进行有效沟通,了解学生对于本节知识的预习情况,合理设置教学环节。

第二,教师应认真、及时地批改学生的作业,有效地进行课后答疑。对于学生提出的问题应进行合理的筛选与分析,并提取重要信息分享给全班同学,促进教学相长。

第三,教师应吸取疫情期间线上大规模教学实践的经验,总结教学中存在的短板与不足,提升线上课程软件的开发与使用能力,建设有利于学生理解的课程流程与教学内容。

学生可以从课前预习、加强自制力、端正学习态度三个方面出发,确保对所学知识的高效吸收。

第一,学生应进行课前预习,记录下自己不懂的问题,带着疑问去听课。这样不仅有利于加强学生对知识点的理解,而且能够将自己的想法与教师的观点加以比较,以达到启迪思维的良好效果。

第二,在学习过程中学生要自觉抵制手机的诱惑,消除外界因素的干扰,为提高学习质量创造安静的学习环境。

第三,学生要端正学习态度,正视网络课程。对于教师提出的问题应做出及时回应,加强与老师和同学们的线上互动,共同促进、互相监督,使得线上教学收到良好的效果。

3.混合式教学

混合式教学是指线下教学与线上教学有机结合而成的一种新型教学模式,它也是未来教育发展的长久趋势。互联网的广泛应用充分体现了STSE 教育理念中“技术”领域的重要性。传统教学方式导致学生获取知识的途径过于单一,学生听课容易走神,难以积极地、全身心地参与到师生互动交流之中。教师也很难有效地获取学生的学习反馈,进而及时对教学进度与教学难度做出合理调整。混合式教学能够实现两种教学模式的优势互补,它可以体现在教师备课、学生预习、课堂施教、课后解惑、检测评价五个环节之中。

教师备课:教师在课前要对学生的现有认知水平、教学条件、课程内容有一个清晰把握,以确保教学能够高效、有序地进行;教师应写出详细的教案,合理设计各个教学环节,确保不同层次水平的学生都能够理解和掌握所学知识;教师应根据教学需要,在PPT 中插入具有启发意义的图片、微视频;教师应重视课后习题的设计,设计优秀的网课资源,充分发挥课堂面授与线上教学各自的长处。

学生预习:学生在课前要认真完成教师布置的习题测试,并将预习中遇到的疑难问题反馈给教师。教师可以通过网络平台统计学生的预习进度,调整教学环节的设置,确保有针对性地开展教学。

课堂施教:很多学校实现了让平板电脑服务教学的课堂教学模式。教师可选取合适的时机,灵活开展“智慧课堂”教学。学生也要保持注意力的高度集中,对于教师提出的问题及时做出反应。例如教师在组织学生针对某一知识点展开讨论时,教师提问和学生回答的时间都是有限的。这时可以借助平板电脑,搜集整合学生的回答,便于教师迅速挑选出具有代表性的观点进行讲解。在确保高效课堂的同时,集思广益、相互启发,形成“思维碰撞”,进一步提高学生学习的热情。

课后解惑:课后,学生可以随时随地通过网络教学平台的互动板块向教师提出问题,与教师进行探讨交流。同时,教师可以通过课后反馈,掌握学生的学习情况,调整教学进度与重点。

检测评价:教学评价的目的是激励学生不断提高学习效率,实现全方位发展。教师不仅要依据学生的学业成绩对学生做出评价,更应该重视对学生的学习过程进行评价。应将过程性评价与终结性评价相结合,培养德智体美劳全面发展的素质型人才(见图1)。

图1 “混合式教学”实施过程

(二)教学生活化

陶行知先生曾说过:我们要以生活为中心的教学作指导,不要以文字为中心的教科书。学生核心素养的发展离不开现实生活,STSE 教育理念同样也是源于生活。化学学科与日常生活息息相关,教师在讲解知识点时可以引入一些生活中的现象、事物或社会热点问题。在增加课程趣味性的同时,让学生认识到化学世界的绚丽多彩,促进学生的综合素质不断提高。

教师可以从日常生活入手,深入挖掘教学内容的教育意义,帮助学生搭建理解的阶梯。可将实验带入生活情境,因为借助熟悉的事物进行教学,更易于学生理解实验原理。教师还应让作业回归生活,让化学知识更好地为实际生活服务。

1.挖掘生活化教材

教师要从生活细节着手,挖掘化学知识与生活之间的联系,筛选出合适的教学素材,创设生活化的教学情境,将学生带入学习氛围中,让他们能够灵活运用所学到的知识帮助自己解决实际问题。例如,在讲解重金属汞的性质时,教师可以让学生联想生活中常用的水银温度计,并提出问题:“水银温度计破碎后,我们应该怎样处理?”引导学生找出水银(金属汞)具有很强的挥发性、有毒的性质,再让学生思考温度计的工作原理,从而得出水银具有热胀冷缩性能好、凝固点低的物理性质。

2.化学实验生活化

实验能将学生带入神奇美妙的微观世界,生活化的实验能帮助学生更快地获取知识,让实验原理更加贴近学生的已有认知,更加方便学生的理解。例如,教师可以“苹果汁变色”实验为引导,帮助学生更好地理解氧化还原反应的实质。首先用榨汁机将苹果榨汁,静置一段时间,便可观察到苹果汁由浅绿色变为黄色。此时,再将粉末状的维生素C加入到果汁中,搅拌后可观察到果汁重新恢复为浅绿色。通过此项实验,学生便可联想到生活中没有吃完的苹果放置一段时间会氧化变色的现象,然后结合自身的知识储备,分析出苹果中的二价铁离子被氧气为三价铁离子,而维生素C 作为还原剂将三价铁离子又还原为二价铁离子。这样便将化学知识融入日常生活,巧妙地加深了学生对新知识的理解和运用。

3.作业设计生活化

课后作业是课堂教学的延续,是教学中的一个重要环节。多数同学认为作业就是做题与记忆,相对枯燥乏味。面对作业,很多学生总是提不起兴趣,甚至会产生厌烦、抵触心理,不利于课堂知识的巩固与拓展。教师可以在课后作业上下功夫,让学生以生活中的现象为起点展开思考。例如,“人们在剧烈运动后为什么会感觉到全身酸痛?”“古代书法家的真迹为什么能留存至今?”“做馒头时加酵母粉的原因是什么?”“交警在检查酒驾时使用的酒精检测仪的工作原理是什么?”等,以问题来激发学生的探索欲,让学生积极主动完成作业,从而对课堂知识起到有效的巩固作用。

(三)实施绿色主题教学

随着STSE 教育理念在高中化学教学中的不断渗透,新版教材中关于绿色教学的内容也相应设置了很多,如酸雨的危害以及SO2、NO2这类化工原料的妥善处理方法、煤和汽油等燃料污染环境的问题。选修一第二章还设置了研究与实验板块,让学生通过查阅资料去认识尾气的危害,并结合本节知识探究尾气治理问题。但在实际教学中,由于课时不够,缺少让学生进行实验探究活动以开发更加环保、更加绿色方法的环节,学生不能在实践中强化自身的环保意识,也阻碍了绿色主题教学的顺利开展,制约了学生化学学科核心素养的培养。

对此,教师要在课堂讲解中重视渗透绿色主题。在设计实验时应以绿色化学为指导,引导学生形成从源头上减少有害物质的产生,合理使用绿色媒体宣传环保的意识。

1.渗透STSE 教育理念于绿色课堂

教师选定某一绿色主题,组织学生紧扣这一主题进行探究活动。在注重学生主体地位的同时,鼓励学生积极发表看法。可以通过分组探讨、游戏扮演、论点辨析等方式开展。教师还可以通过与学生的融洽交流创建和谐的绿色课堂氛围。例如在“氯及其化合物”教学中,教师可以组织学生围绕氯气的性质,针对“氯气的物理性质和化学性质”“氯气在生活中有哪些作用?”“用氯气消毒自来水的危害及改进措施”等问题展开讨论。学生通过积极参与、畅所欲言,进一步认识氯气的危害,从而引发学生积极探索新的自来水消毒剂。将STSE 教育理念渗透到绿色课堂中,可以在强化学生绿色环保意识的同时,提升学生的化学学科核心素养。

2.优化绿色主题实验环节

实验是将绿色主题融入教学中的一个有效途径。教师可以对原有实验进行改进,提升实验的环保性,还可以进行创新实验。高中化学实验中需要用到的试剂丰富多样,其中包含很多强酸、强碱以及重金属元素。它们之间如果发生化学反应,便可能会生成某种有毒气体或有害物质,对师生的身体和周边环境造成一定的损害,影响我们的日常生活和学习。所以教师在设计高中化学实验时,应该突出实验的绿色主题,尽可能减少有害物质的使用和生成。

3.合理运用绿色媒体教学

绿色媒体是在突出教育绿色功能前提下广泛运用于课堂教学的互联网、多媒体等资源,如QQ、微信、微博、慕课等。教师可通过播放“化学与自然主题”的视频,如污水处理厂净化污水、从海水中提取粗盐等,引起学生对环境问题的关注,并向同学们展示最新的环保理念,借助绿色媒体为课堂增添趣味性,使化学教学更加贴近生活实际。教师还可积极引导学生关注和探讨社会的热点问题,在绿色媒体教学中推进STSE 教育理念的实施。

核心素养下STSE 教育理念的应用可以将化学教学与科技、社会、环境相结合,使学生在扎实学习基础知识的同时,实现能力、情感与品格方面的全面提升。除此之外,教师还应该加强自我能力提升的意识,关注社会热点问题,从重视实验教学、改革教学评价、加强学生主体地位、开展学科交叉几个方面入手,深入研究STSE 教育理念,积极推动化学课堂的全面变革。