探讨高中化学教学中STEM教育理念的渗透

【摘要】STEM教育理念指的是一种将科学、技术、工程、数学四门学科知识进行整合，以突破学科界限的方式来锻炼学生的自主学习能力、培养学生的综合素质、促进学生全面发展的创新型教育教学理念。在实际的教学工作中，STEM教育理念更加关注学生的动手实践和学习体验。化学是高中阶段教育中的重要学科之一，教师承担着培养学生多种能力、提高学生综合素质的重任。为了确保高中化学教育教学工作能够紧跟我国教育事业发展的脚步，实现可持续发展，教师在教学中渗透STEM教育理念就显得尤为重要。基于此，本文将从STEM教育理念的内涵出发，对在高中化学教学中渗透STEM教育理念的重要意义进行探讨，以现阶段高中化学教学中存在的问题为抓手，提出STEM教育视角下有效开展高中化学教学工作的策略。

【关键词】高中化学;STEM教育理念;渗透策略

作者简介：崔领斌（1980—），男，甘肃省定西市通渭县第一中学。

化学作为我国高中阶段教育的重要学科，主要由理论教学和实验教学两个部分构成。近几年来，随着我国教育事业的不断发展，高中化学学科的教学目标已不仅仅局限在帮助高中生积累化学知识和提升高中生化学成绩等方面，还包括培养学生的化学实验能力、动手操作能力、问题解决能力和自主探究能力等化学综合能力。这与STEM教育理念所强调的教育目标十分契合。因此，在高中化学教学中有效渗透STEM教育理念，不仅对提高化学教学的有效性、发展学生的化学综合素质具有积极作用，而且有利于推進高中化学学科教学改革。

一、STEM教育理念的内涵

STEM教育理念最早来源于美国，“STEM”是科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）和数学（Mathematics）四门学科英文首字母的缩写。这一理念的内涵并不是将科学、技术、工程、数学学科的教育内容进行简单叠加，而是将这四门学科的知识和内容进行有机结合。STEM教育目标是以跨学科教育的方式发展学生的创新精神和实践能力等综合素质[1]。

STEM教育具有跨学科、趣味性、体验性、情境性、协作性、设计性、艺术性、实证性和技术增强性九个特征。其中，跨学科是STEM教育的核心特征。跨学科整合的取向主要分为学科知识整合取向、生活经验整合取向、学习者中心整合取向三种。基于STEM教育理念开展跨学科整合教学时，最为关键的工作在于设计教学项目和教学问题，需要教师注重将各学科知识融入具体的问题情境中，以此调动学生运用学科知识解决相关问题的积极性和主动性，有效地提高学生的知识应用能力和问题解决能力。

STEM教育可以理解为基于建构主义的教学实践。新时代的高中化学教师要想在实际的教学中有效渗透STEM教育理念，需要基于建构主义，对各个教学环节进行合理设计，以具体的教学项目和教学问题为核心，让学生在开展项目和解决问题的过程中实现知识的迁移，构建完善、系统化的知识结构体系，确保学生的综合能力能够得到提升。

二、在高中化学教学中渗透STEM教育理念的重要意义

（一）有助于实现高中化学教学改革

在当前的学校教育中，落实素质教育目标、促进学生全面发展已成为重要的教育教学目标[2]。但从现阶段高中化学教学的情况来看，部分教师在实际的教学过程中仍然受到传统的应试教育观念的影响，将教学重点放在化学知识的传授和高中生化学成绩的提高上，采用“一言堂”或“满堂灌”的教学方式，未能发挥学生在课堂中的主体作用。这导致部分高中生在实际的化学课堂学习中积极性和主动性较低，学习态度较为消极，影响了高中化学教学的有效性。STEM教育作为基于建构主义的教学实践，强调以学生为中心，主要的教学目的是培养学生的综合能力和综合素质。这符合素质教育和教学改革要求。因此，在高中化学教学中合理融入STEM教育理念，有助于改进教师的教学工作，落实学生全面发展的教学目标，从而实现教学改革。

（二）有助于发展学生的综合素质

在高中化学教学中基于建构主义，融合STEM教育理念，能够有效激发学生对化学学习的兴趣，使学生在将理论和实践相结合的过程中，提升操作能力和知识应用能力，做到学以致用，实现全面发展。在传统的高中化学教学中，部分教师往往会侧重于向学生讲解理论知识，不注重对学生开展实践教学，导致学生无法有效将理论与实践结合起来，这不仅会影响学生的化学学习效果，还会在一定程度上限制学生能力的发展。在时代不断发展与进步的背景下，社会对高素质、全面型人才的需求量越来越大，如果教师仍采用理论与实践相分离的教学方式，那么学生就可能难以适应社会发展需要。而教师运用STEM教育理念开展教学，不仅能够帮助学生跨学科整合知识，而且能够将理论与实践进行有机结合，让学生从具体的问题出发，进行探究学习。采用这种教学方式，有利于实现当前以能力为本位的高中教育目标，促进学生综合能力和综合素质的提升，为学生成为能够满足未来社会需要、适应未来社会环境的全面型人才奠定良好的基础[3]。

三、高中化学教学中存在的问题及原因分析

（一）教师缺乏对实验教学的重视

理论教学和实验教学是高中化学教学重要的组成部分。其中，开展实验教学既是帮助学生夯实理论知识基础、整合新旧知识的重要教学手段，也是发展学生化学实验能力、提高学生动手操作能力、培养学生实践能力的有效途径。然而，目前部分教师在开展高中化学教学工作时，对理论教学和实验教学的重视程度不同，在实际的教学过程中往往会将教学重点放在理论部分上，而忽视了实验部分，致使学生的综合素养难以实现质的提升。有的教师虽然意识到了实验教学的重要性，但从他们开展教学的整体情况来看，实验教学的内容以验证性实验为主，以探究性实验为辅;并且，在进行验证性实验教学的过程中，由于受到各方面的限制，学生的主体作用难以得到充分发挥，这对其化学综合能力和综合素质的发展产生了阻碍作用。出现上述问题的主要原因是部分学校和教师对实验教学不够重视，未全面认识高中化学实验教学对发展学生能力和素质的重要性，导致高中化学实验教学工作仍存在一些问题，无法满足学生实际的发展需要。

（二）教师的教学方式不当

在当前的高中化学教学中，部分高中化学教师为了减轻自身的教学压力，尽快提高学生的化学成绩，往往采用“一刀切”“填鸭式”等教学方式开展教学活动。笔者通过自身的教学实践发现，这些教学方式主要存在两个弊端：一是限制学生的发展。以“一刀切”的教学方式为例，教师采用这种缺乏针对性的方式，不但会忽视学生之间存在的差异，限制学生的个性发展，还会对激发学生的潜力、提高学生的学习能力产生消极影响;二是不利于发展学生的综合素质。以“填鸭式”的教学方式为例，教师采用这种不利于提升学生学习效果的方式，难以发挥学生的课堂主体作用，导致学生在学习中长期处于被动地位，对学生养成良好的自主学习习惯、发展综合素质产生阻碍作用。

（三）学生对化学学习的积极性较低

高中阶段学生对化学学习的积极性不高主要有以下两个原因：其一，部分学生在高中化学课堂学习中表现得比较被动，未养成自主学习化学知识、思考化学问题的良好习惯，所采用的化学学习方法较为单一，对新知识也缺乏主动探索的欲望，只是一味按照教师的要求完成学习任务;其二，相较于初中阶段的化学学习，高中阶段的化学学习对学生的抽象思维能力、理解能力等要求更高，使得部分学生未能掌握正确的化学学习方法，对化学学习产生畏难心理，缺乏信心，难以激发学習热情，这不利于提高高中化学学习的有效性。

四、在高中化学教学中有效渗透STEM教育理念的策略

（一）构建问题情境，激发学生的学习兴趣

兴趣是学生学会主动学习、提高学习效率的重要内驱力[4]。为了提高高中化学教学的有效性，教师在开展化学教学活动时，需要结合高中阶段学生的认知水平、学习特点和发展需求等，对教学方式进行创新，最大限度地激发学生对化学学习的兴趣和热情，调动学生学习化学知识的积极性和主动性。教师可以采用构建问题情境的方式，为学生设计具有引导性和趣味性的教学问题，让学生在教师的引导下更好地理解与掌握相关的化学知识，进而体会到化学学习的乐趣，在接下来的化学学习中充分发挥自身的主观能动性，形成良好的自主学习习惯。

例如，在“钠及其化合物”一课的导入环节，教师在向学生讲解过氧化钠的化学性质知识点时，先借助多媒体设备为学生播放关于消防员灭火的视频，以此吸引学生的注意力。然后，教师向学生提出问题：“发生火灾时，我们可以采用哪些方法灭火？其灭火原理是什么？”在学生说出用水和灭火器灭火的原理之后，为了激发学生学习本课知识的兴趣，教师继续提问：“水和二氧化碳虽然可以灭火，但是它们同样会引发火灾，你们知道这是为什么吗？”最后，教师向学生演示实验过程，并导入本课内容。教师通过构建上述问题情境，提出一些引导性问题，能够让学生快速地参与到课堂学习中，充分调动学生的学习兴趣，激发学生的学习热情，有效提高课堂教学的有效性。

（二）注重对学科知识进行整合，发展学生的综合能力

跨学科整合既体现了STEM教育的核心特征，也是发展学生综合素质、促进学生全面发展的重要教学手段。高中化学教师要想在实际的教学过程中有效渗透STEM教育理念，需要重视各学科之间的联系，善于将其他学科的知识与化学知识进行有机结合，这有利于学生在学习化学知识的过程中发现化学学科与其他学科之间的内在联系，进而培养学生的综合能力，发展学生的综合素质。

例如，在教学“化学反应与电能”一章的内容时，教师可以引导学生从物理的视角对化学反应进行分析与探究。具体而言，学生可以根据物理学中的电荷守恒定律来探讨化学反应中各个元素电子的得失，也可以运用电学知识和能量守恒定律来探讨原电池和电解池这两个装置的工作原理，还可以运用电学知识自主开展电镀实验，等等。又如，教师可以引导学生运用函数思想、数形结合思想等数学思想与相关的数学解题方法，对化学问题进行探索与研究。具体而言，学生可以在进行化学反应速率和反应热的计算时运用函数思想解决相应问题，在学习有机化合物的结构特点时运用数形结合思想展开问题的探究，等等。为了更好地发展学生的综合能力，高中化学教师在实际的课堂教学中应该积极整合各门学科的知识，合理设计相应的教学问题，引导学生运用其他学科的知识和学习方法认识化学，了解化学，解决化学问题，确保学生能够在学习化学知识的过程中，对各学科知识之间的关联性有更深入的了解。教师有效整合学科知识，能够提高学生的学习能力和问题解决能力，进而有利于发展学生的综合能力和综合素质。

结语

总而言之，在高中化学教学中合理渗透STEM教育理念，对培养高中阶段学生的各项能力、提升高中化学课堂的教学效果具有积极作用。因此，新时代的高中化学教师应该合理、有效地将STEM教育理念运用到实际的教学过程中，在促进学生综合素质提升和全面发展的同时，为推动我国高中化学教学工作的创新与发展贡献自己的一份力。

【参考文献】

[1]甘思华.探讨高中化学教学中STEM教育理念的渗透[J].中学教学参考，2020（17）：72-73.

[2]蒋授荣.试析高中化学教学中STEM教育理念的渗透[J].中学化学教学参考，2019（12）：15-16.

[3]赵舒昱，赵铭.渗透STEM教育理念的中学化学教学模式探讨：以“有机化学复习”为例[J].物理之友，2018，34（09）：39-41.

[4]韩盼盼.基于STEM理念的高中化学教学实践研究[D].大连：辽宁师范大学，2018.