基于STEAM教育理念的初中化学实验设计与实践研究
徐莉芬
摘要：本文主要探究了如何在steam教育理念下开展初中化学实验设计与实践，旨在通过探究，促使学生在化学实验中得到充分的锻炼，进而促进学生化学核心素养的提升。文章共分为三部分：第一部分主要解读了STEAM教育理念的内涵;第二部分主要以明确实验问题、利用信息技术、落实实验过程、创设趣味主题、丰富总结形式、优化实验评价六个具体策略进行了探究;第三部分是总结部分。
关键词：STEAM教育理念;初中化学实验;设计与实践
中图分类号：G633.8? 文献标识码：A文章编号：1992-7711（2021）10-031
新课标强调，教师在开展初中化学教学时，要注意尊重学生的主体地位，给学生更加广阔的自主探究空间。但在实际教学中，学生的主体地位并没有凸显出来;尤其在实验教学中，总是出现这样的现象：学生只是根据实验的步骤做一遍实验，然后填写实验报告;至于最后的结果是否成功，是否出现其他现象都不关注;因为在做实验之前，学生就已经知道结果了;另外也有的学生只通过视频观看实验过程，不去亲手观察实验的现象。这些问题导致学生在化学实验中并没有得到充分的锻炼，使学生的化学素养也难以得到有效提升。STEAM教育理念是一种以学生自主探究为主要形式的教育理念，对促进学生主体课堂的落实有着积极意义。基于此，本文结合教学实践，就STEAM教育理念下的初中化学实验设计与实践策略进行了探究。
一、STEAM教育的内涵
什么是STEAM教育呢？S、T、E、A、M分别是科学、技术、工程、艺术和数学的缩写，也就是在开展教学时，引导利用技术、工程和数学进行自主探究，促进学生掌握科学知识，树立科学探究的理念，艺术则是指使学生感受和利用所学知识创造美感，体会所学知识中蕴含的魅力。简单来说，STEAM教育理念实际上就是指在开展教学时，通过学科融合，促进学生深度学习知识，同时锻炼学生各方面的能力，最终提升学生的综合素质[1]。
二、基于STEAM教育理念的初中化学实验设计与实践策略
如何在初中化学实验教学中融入STEAM教育理念，促进学生得到充分地锻炼呢？本文就以下几点策略展开了探究。
1.明确实验问题，把握核心知识
教师在利用STEAM教育理念开展实验教学时，可以先引导学生明确实验中存在的问题，使学生抓住化学实验中的科学本质。在明确实验问题时，教师可以将生活情境引入其中，激发学生的好奇心，从而使学生在探究中把握核心知识。例如在判断物质的酸碱性实验之前，教师先布置了这样一个任务：学生自己从生活中搜集不同水的试样，可以是雨水，也可以是河水、海水，或者是家庭用水。在实验中教师引导学生将这些水样分成几份放置在不同的试管中，并要求学生猜测这些水是酸性还是碱性，然后分别滴入石蕊试液、酚酞试液。在滴入试液之后，学生发现这些水样出现了不同的颜色变化，至此即可判断不同水样的酸碱性。但在实验中有学生发现自己搜集的淘米水，前两遍的淘米水滴入石蕊试液是红色的，后两遍淘米水滴入的石蕊试液是蓝色的。于是该学生结合实验提出了新的探究问题：不同次数的淘米水酸碱性不同吗？两次之后的淘米水一定会变成碱性吗？此时的学生产生极大的好奇心，为《物质的酸碱性》这部分知识的深入学习带来了良好的契机，这实际上就是学生深入探究、掌握核心知识的生动体现。教师抓住新的课堂生成引导学生明确实验问题，促进学生进一步深入探究核心知識，为学生切实掌握化学中的科学知识奠定了基础[2]。
2.利用信息技术，展示化学美感
教师在开展实验教学时，还可以利用信息技术为学生展示化学的美感，促进学生感知化学的魅力。例如在引导学生利用P试纸感知不同物质的酸碱性时，教师利用信息技术为学生展示了这样一个视频：在桌子上放着一张已经勾勒出美丽图案的试纸，和几瓶不同的溶液;然后拿起试管汲取溶液，滴在试纸不同的部位;由于滴下的液滴大小以及溶液本身酸碱度的不一，试纸不同部位的色块也各有差别;在这一过程完结之后，展现出来的是一幅美丽的百花绽放图。在观看视频的过程中，学生感受到了化学的魅力，甚至产生了自己创作这样一幅画的欲望;并且在学习该部分知识时，学生产生了极大的热情，积极地投入到了实验探究中。信息技术可以有效记录化学实验中的每一个步骤，同样也包括化学中迷人的部分。教师利用信息技术，为学生展示实验的细节，结合学生所学的化学知识，为学生展示化学实验中创造的美好事物，促进学生对化学魅力的感知;而当在观察到最后成果的时候，学生关于化学的审美观也会建立起来，这实际上就是STEAM教育中艺术融入化学的具体体现[3]。
3.落实实验过程，搜集实验数据
在前文中笔者提到，在当前的化学实验教学中，出现学生按照流程走、不关注实验结果的现象。针对这一问题，教师在开展化学实验教学时，要注意落实实验过程，促进学生全身心地投入到化学实验中，在化学实验中培养严谨、科学的实验精神。在落实化学实验的过程中，教师可以鼓励学生搜集实验的数据，制作数据表格，利用相关数学知识解释化学知识，进而深入掌握某些化学原理。例如在利用信息技术为学生播放了由酸碱度不同的液体画出百花盛开图的视频、激发学生的兴趣之后，教师利用科学趣味拓展课程组织了“化学绘画活动”。在这一活动中学生就需要了解并搜集不同事物的酸碱度。为了创作出比较完美的作品，教师要求学生利用酸度计测量搜集到的溶液具体的酸碱度，并以表格的形式记录下来;而在滴到P试纸上之后，试纸颜色是什么程度，也需要对比色度表记录下来;然后在课堂上进行交流。通过这样的方式，学生在课堂交流时就比较容易意识到问题所在。例如同样是滴入柠檬汁，而且滴入的是同一颗柠檬，在试纸上反应的颜色就不太相同。于是学生就开始研究，究竟是试纸的原因，还是柠檬的原因。在这一过程中，学生对酸碱度就会产生更加清晰的认知。教师引导学生以数据搜集、表格制作的方式，落实实验过程，实际上就是将数学有效融入到了化学实验中，这对促进学生在实验中发现问题，解决问题产生了积极意义[4]。
4.创设趣味主题，激发创造欲望
教师在开展实验教学时，还可以设计趣味主题，激发学生的创造欲望。在这一过程中，学生会应用到相关技术，这对促进学生的拓展延伸，锻炼学生的动手能力有着积极意义。像前文中笔者提到的“化学绘画活动”实际上就属于趣味主题的一种。而在利用P试纸和酸碱溶液进行绘画时，有的学生发现强酸会造成P试纸的腐蚀，于是就需要探究如何解决这一问题。有的学生尝试利用酸度计、试管、滴管等调适溶液的酸度;“浓硫酸的稀释”这个知识点和操作技能在这部分就得到了很好地落实。这实际上就是实验室技术运用的具体体现。教师创设趣味性主题，激发学生的创造欲望，让学生在利用化学实验和化学知识创造有趣的事物时，促进学生对技术的掌握，也促进了STEAM教育理念中技术理念和工程理念的落实[5]。
5.丰富总结形式，展示探究成果
学生利用实验探究化学知识，最终要展示出探究成果，这样才有利于教师对学生学习情况的掌握。因此教师在开展化学实验教学时，要注意成果展示活动的开展;而在鼓励学生展示成果时，教师可以丰富学生的总结形式;也就是说学生呈现出来的不一定是数据模型或化学结论，也可以是在实验中创作出的一些成品。例如在前面的“化学绘画活动”中，学生在最后实验结束之后，可以展现出绘画作品;也可以是绘画过程中的“寥寥数语”的心得体会;然后各小组的学生可以进行评比，哪个小组的绘画作品使用的颜色最丰富，色块控制最为精确。当然，在展示这些作品的过程中，教师应该引导学生将实验中用到的数据一一展示出来，例如在稀释强酸时，用了多少毫升的水，酸度为多少时不会再对试纸产生腐蚀作用，此时在试纸上形成的色块与其他色块的色度是否有相同之处等等。相较于单纯地填写实验表格，完成实验报告，这种形式更加有趣，有效打破了课堂的束缚;学生在汇报成果时也会更加积极。教师鼓励学生以丰富的形式进行总结和展示，使学生在总结中得到充分地锻炼，最终促进了学生综合素质的发展。
6.优化实验评价，培养良好习惯
评价不仅仅有检测、查漏补缺的作用，好的评价还具有引导作用。因此教师在开展化学实验教学、培养学生的综合意识时，还要注重对化学实验的评价，通过评价引导学生培养良好的习惯。在评价过程中，教师要注意遵循过程性和综合性原则。例如在“化学绘画活动”中，有的学生表现比较积极，而且提出了许多建议;虽然有些建议不太成熟，也没有取得很好的效果;但教师在总结评价环节还是可以进行表扬，支持学生这种积极创新的态度，并引导他们如何进行科学地实验，并提出有效建议。在这种教学模式下，学生会逐渐养成大胆创新的思维。另外像有的小组最后交出的作品很好，但是在实验过程中，有的学生浑水摸鱼，而其他学生也没有尝试将该学生融入到小组中;教师在总结阶段就可以提出批评，并指出在实验中要具有团队精神、合作精神、互帮互助的精神。在这种评价方式下，学生的侧重点将不会只放在实验成果方面，其他方面也会获得发展。教师优化实验评价方式和内容，促进学生在评价引导下加强自身建设，最终有效促进学生的综合发展。
综上所述，本文从把握核心知识、展示化学美感、搜集实验数据、激发创造欲望、展示探究成果和培养良好习惯六个角度，就基于STEAM教育理念的初中化学实验设计与实践策略进行了探究。教师基于STEAM教育理念设计和开展初中化学实验教学，有利于学生逐渐养成自主探究的好习惯，也有利于学生思维品质的提升。因此希望本文关于STEAM教育理念下初中化学实验教学设计与实践的相关研究，可以起到抛砖引玉的作用，以促进学生在STEAM教育理念下获得长足发展。
参考文献：
[1]汤敏敏.基于新课程标准理念下初中化学实验教学的探索与实施[J].文理导航（中旬），2021（2）：60+62.
[2]胡秀玲.初中化学实验教学中的环保意识教育研究[J].科学咨询（科技·管理），2021（1）：272-273.
[3]陆明芹.基于学科核心素养的初中化学实验教学探讨[J].文理导航（中旬），2021（1）：61+70.
[4]金美兰.浅谈初中化学实验教学中如何彰显学生主体性[J].中学课程辅導（教师教育），2020（24）：21.
[5]周胜英.基于信息化视野下初中化学实验教学模式探究[J].科学咨询（教育科研），2020（12）：193.
（作者单位：浙江省杭州市钱塘新区学正中学，浙江 杭州 310000）
