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基于STEM的初中化学深度学习研究

作者:陈军 来源:考试周刊 2019年96期
  摘 要:在我国教育新课程改革的背景下,从知识和技能培养方向转为对学生核心素养的培养,在初中化学课程标准中也要求注重培养学生的科学素养。近年来,STEM教育理念的提出为教育工作者深入研究学科深度学习的提供了新的突破点,将STEM教育融入初中化学课程的教学方法符合当下的社会教育理念。本文通过化学实践教学案例分析,发挥基于STEM的教学设计所能达到的培养目标。
  关键词:STEM教育理念;初中化学;深度学习
  
  STEM教育的提出受到世界各地的广泛热议和支持,它能够将关于理科的基础知识内容整合在一起,进行设计并由最后的工程来实现,STEM教育与化学教学的融合,有效解决了目前在化学教学中存在的一些问题,因此,作为理科中重要学科之一,化学课堂借助STEM教育实现全面的创新和发展,势必会给学生带来不一样的化学学习体验,教师的教学质量和教学效率也得到进一步提升。
  一、 对于STEM教育和深度学习的基本认识与理解
  STEM即科学(Science)、技术(Technology)、工程(Engineering)、数学(Mathematics)等单词的首字母缩写组合。STEM教育即一种通过整合科学、技术、工程和数学等领域的内容来指引和引导教学与学习的方法和途径,它打破了学科学习的领域界限,有效培养学生跨学科的多元思维能力及科学素养,能够促使学生积极地去应对在实际社会生活中迎来的挑战。STEM教育是由本科教育逐渐向基础教育推进的,近年来,在中学教学设计中开始出现,主要是应用于科学学科。
  深度学习最早由美国学者者Ference Marton和Roger Saljo在1976年提出,后来陆续有相关研究人员来关注与研究深度学习,并成功将其运用到各学科的教学实践当中。在信息时代下,现代知识经济社会要求学生能够对知识信息有较好的加工能力,并具有解决实际复杂问题的能力,,占有高阶思维意识。化学深度学习则是由一个有意义的主题来展开学习活动的,促使学生通过联想和激活、内化和变式、活动和体验、迁移和应用、反思和评价等过程中来切实掌握化学重点知识,能够理解学习过程和学习意义,把握化学学习的内在涵义,从而树立正确的学习观和人生观。
  基于STEM的化学深度学习研究,注重化学基础知识和实践的充分结合,强化多学科知识内容的整合,提升学生的综合性素养,从而促进学生对学科的深度学习。
  二、 探究STEM与初中化学相融合的教学模式
  以STEM教育理念为基础的初中化学教学模式是以学生为中心,教师起到辅助和组织的作用,将整体教学流程分为四个环节:情境创设与引入、知识理解与探究、工程设计与制作、课堂评价与总结。教师在教学流程的不同环节要采取不同的教学方式,例如在知识理解与探究环节,在学生根据所学知识或是查阅相关资料来解决、探究问题时,教师可以向学生提供一定的知识补充和构建,为下一步的工程设计与制作做好基础工作;又如在工程设计与制作环节,学生在方案构想和实践制作时遇到难以解决的问题,并且采用的辅助工具有危险因素,教师则需要指导学生注意仪器使用和操作过程的规范;而在课堂评价与总结环节,教师需要观察并找出学生在实践过程中存在的问题,给予回答和解释,适当评价学生的表现,鼓励学生,最后对该课时作总结。
  (一) 情境创设与引入
  新课标改革中课堂情境出现的频率较高,占有重要的地位和作用,创设一定的課堂情境能够激发学生的主观能动性,提高对化学学科的学习兴趣,积极参与到课堂教学中来,教师需要将课堂与外界环境结合起来,进行有意义的建构,在模拟真实的教学情境中开展教学活动。同时,情境的创设还要巧妙融合STEM教学理念,以开辟培养学生综合素养的新途径。
  (二) 知识理解与探究
  以问题为导向,促使学生产生探究意识,明确探究方向,以小组的形式展开分析和讨论,教师引导学生自主查询相关材料,并将自身所掌握的化学知识和生活常识联系起来,思考解决问题的办法。STEM教育中含有问题驱动的教学理念,在此过程中,学生的团结协作意识和能力得到提升,同时也训练了学生的思辨能力。教师则要激发学生的学习动力,鼓励学生自主思考探究,尝试表达观点,回答问题。另外学生参考的资料并不局限于化学这一学科,可以运用多种学科知识来深入分析,这将极大地提升学生的跨学科思维能力。
  (三) 工程设计与制作
  完成理解与探究后,则开始进行工程设计与制作环节,在制作前需要确定实践方案,有步骤有顺序地展开,保证方案的实际性、创造性,体现个体或社会的各种需求,符合工程设计要求,从而锻炼学生的工程思维和动手能力。制作过程即猜想与方案的检验过程,调动学生的手脑协调能力。这一环节符合STEM教育要求培养学生协作能力、跨学科思考与实践的理念。
  (四) 课堂评价与总结
  学生以小组为单位完成作品后开始进行介绍和展示,教师与学生共同对各小组的作品讨论和评价,给予该作品一些可改进的建议,最后教师在评价总结时要给予学生一定的鼓励和表扬,激励其今后继续努力。学生通过课堂评价与总结,增强了科学语言表达能力,取长补短,客观看待自身的优势和不足,形成良好的学习习惯。课堂总结是必不可少的,它能够将化学知识逻辑化,构建一个知识体系,把复杂、量多的知识点整合起来,还可以实现知识的拓展和延伸,促使学生懂得如何将知识运用到实际生活中。
  三、 基于STEM的初中化学深度学习的教学实践
  (一) 实践教学案例一——空气的组成
  本节课选自沪教版《化学》教材九年级上册第二章课题1《由多种物质组成的空气》,主要是介绍空气的组成,区分纯净物与混合物的概念,让学生认识到空气污染的危害,了解预防治理的措施,从而树立学生保护大气环境的意识。
  1. 情境的创设和引入

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