王礼娟

摘 要：初中化学课堂教学引入STEAM教育理念，就是将化学科学与技术、工程、艺术和数学进行全面融合，以“项目”为载体的，关注证据推理过程，运用CDIO教学模式，构建高效化学课堂。融入STEAM教育理念的化学课堂，将富有创造力的学习过程作为学习的核心，不仅能促进学生对化学知识的学习，还能帮助学生实现织线成网的深度学习，培育学生的科学理性思维、逻辑推理能力、创新实践能力和深化化学学科核心素养。

关键词：STEAM教育理念;项目;证据;CDIO

中图分类号：G633.8          文献标识码：A     文章编号：1992-7711（2019）11-056-2

STEAM代表科学（Science），技术（Technology），工程（Engineering），艺术（Arts），数学（Mathematics）。STEAM教育就是集科學，技术，工程，艺术，数学多学科融合的综合教育。STEAM是一种教育理念，有别于传统的单学科、重书本知识的教育方式。STEAM是一种重实践的超学科教育概念。任何事情的成功都不仅仅依靠某一种能力的实现，而是需要介于多种能力之间，比如高科技电子产品的建造过程中，不但需要科学技术，运用高科技手段创新产品功能，还需要好看的外观，也就是艺术等方面的综合才能，所以单一技能的运用已经无法支撑未来人才的发展，未来，我们需要的是多方面的综合型人才。从而探索出STEAM教育理念。笔者下面谈谈如何在化学教学中融入STEAM教育理念。

一、项目先导，实现深度学习

经过沪教版九年级《化学》第七章“应用广泛的酸、碱、盐”的新课学习后，同学们已经掌握了一些“酸、碱、盐”的知识。酸、碱、盐的单元复习教学如何整合和设计才能让我们的教学更有深度，促进学生深度参与到解决问题的过程中，培养他们迁移创新的能力，从而实现深度学习。这时，就需要确立一个基于课程标准、涵盖核心知识、贴近学生实际和可操作性强的“项目”。经过反复推敲，笔者最终确立了“‘化说松花蛋”这个项目。

随后，笔者根据学生的认知、能力发展以及解决实际问题的能力水平，将这个项目拆解成了四个子项目，分别为：认识松花蛋、制作松花蛋、探究反应原理、废料处理。“认识松花蛋”过程，课前学生通过查阅网络资源，课上分享了松花蛋的来历和营养价值。“制作松花蛋”时，首先查阅资料，了解松花蛋加工的主要原料有食盐、生石灰、纯碱、水等，通过书写原料单中的物质化学式，进行物质分类;接着，根据材料单寻找原料并按比例称量所需药品。“探究反应原理”环节，主要探究原料混合后，会发生哪些化学反应，并检验松花蛋的酸碱度，将原先抽象的化学反应变成真实的情境，将化学方程式与现实应用相关联。“废液处理”时，先猜想原料充分混合后所得溶液（浸出液）中可能含有哪些物质？如何通过实验加以验证？最后应如何处理这些废液？让学生对化学工艺拥有完整认识，增强学生的环保意识和社会责任感。最后的项目评价中，要求学生课后了解松花蛋易于保存的原因和松花蛋中美丽的“松花”是怎样形成的。

整个项目的开展主要分为两部分：课上进行了分组实验、汇报、资料分析、交流等活动，课下活动主要让学生进行性质的总结和资料的查阅，确保课上活动的充分开展和拓展延伸。

在常规课堂教学中实施项目学习，以项目为先导，引领学生走出课本，走向生活，了解学习化学的意义，增添学习化学的乐趣，使学生成为解决实际问题的研究者，实现了真正的深度学习。

二、证据推理，培育理性思维

STEAM教育理念强调，在关注知识学习的同时，更要关注学生分析、推理、质疑和以“教学过程卡”的形式获取证据等能力的培养。可见，在初中化学教学实践中，我们不仅要重视知识的教学，更要重视并不断发展学生的证据推理能力，培育学生的科学理性思维。

在化学教学过程中，无论是何等复杂的证据推理，其最初的源头都是证据的获取。从证据的来源看，化学教学中的证据通常可以分成以下几类：（1）以化学史实为证据，如门捷列夫编制元素周期表;（2）以自然现象为证据，如雷雨发庄稼;（3）以生活经验为证据，如烧开的汤比水烫;（4）以化学实验现象为证据，如生石灰与水反应放热;（5）以化学科学应用的重大成果为证据，如大量新型材料的研发等等。

在推理过程中，学生应在教师的引导下准确运用化学概念、守恒观、变化观以及元素观等基本观念找到相应的“证据”，然后对实验现象等进行合理解释。例如，在水电解实验时，学生能够根据正极产生的气体能使带火星的木条复燃的事实，推测正极产生了氧气。根据化学反应前后元素种类不变的守恒观，推测出水是由氢、氧元素组成的。又如在《物质构成的奥秘》单元中，关于“原子的结构”一课的学习，笔者首先通过系列独特生动的史实证据，介绍了原子、电子等的发现过程，接着通过播放模拟卢瑟福a粒子轰击金箔实验视频，引导学生紧扣实验现象，采用基于证据推理学习的方式，探究原子内部的结构。再如，在气体的制备过程中，学生能够根据反应物的状态和反应条件，选择相应的发生装置;根据气体的密度和是否与空气、水等反应，推出合理的收集方法等。

简言之，在证据推理过程中，学生一定要有证据意识，要努力通过多种渠道获得科学合理的证据。在证据意识的牵引下，让学生在进行推理论证时可以做到“有理有据”，让推理变得顺理成章，培育学生科学的理性思维。

三、CDIO模式，深化学科素养

为了培育学生的化学思维，深化学科素养，教师在化学课堂教学过程中可以采用CDIO（CDIO分别代表构思、设计、实施和操作）模式。

CDIO模式是以项目设计为导向的。如在“从化学角度认识呼吸作用”的CDIO教学过程中，可以引导学生围绕项目主题大胆构思、由浅入深地开展“探究呼出的气体中是否含有氧气”、“探究不同呼吸方式呼出的气体中氧气的含量”、“探究不同呼吸方式呼出气体中氧气含量不同的原因”等探究活动。接着，教师引导学生制定实验方案。方案制定后，教师引导学生以小组形式实施实验方案，最后得出人工呼吸时应使用深呼吸还是浅呼吸的结论。又如在学习“自然界中的水”这一课时，关于“水的净化”部分，笔者结合学生实际，尝试以“自然界中的水到千家万户的水”为项目主题。将自来水厂净水作为引入，引导学生从“装置”、“作用”、“状态”、“组成”四个方面分析每一步净化的过程。关于硬水和软水的知识内容，由问题“净化后的水是否为纯水”引出“硬水与软水的区分”实验探究。接着，学生在明确过滤操作的基础上，引出了“自制简易净水器”的实践创新活动。最后，学生以小组形式展现自制的简易净水器，并相互点评，提出改进意见和建议。

陶行知先生曾说：“教育不能创造什么，但它能启发儿童的创造力以从事于创造工作。”实践证明，在CDIO教学模式中，教师引导学生完成确定主题、巧妙构思、创新设计、有效实施和过程评价这一系列的学习活动，学生通过做中学、学中做，有效提升了他们的沟通能力与合作能力，提高了其自主性与创新能力，深化了学科素养。

综上所述，将STEAM教育理念融合在化学课堂中，把“知识唯一”的传统教学转化为基于项目的深度学习;在证据意识的牵引下，培育学生疑问有依、论证有据的科学的理性思维;借助CDIO的教学模式，让学生经历构思、设计、实施和操作的过程，构建高效的化学课堂，能有效提高学生的化学思维，深化学科素养。