基于STEAM教育理念的“溶液配制及分析”化学实践教学
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作者:沈晓云
【摘 要】本文以“STEAM教育理念”为教学宗旨，结合化学学科核心素养的培养，以“溶液的配制及分析”教学内容为载体，创设特定的教学活动，旨在展现STEAM教育理念的特质、培养学生的化学学科素养。
【关键词】STEAM教育理念;化学学科素养;溶液的配制及分析
一、问题的提出
STEAM教育突出了“融合多种课程，全面提升学生综合能力”的课程理念，关注并利用学生的生活经验，反映学生成长的需要。《普通高中化学课程标准》（2017年版）也在倡导真实问题情境的创设，开展以化学实验为主的多种探究活动，重视教学内容的结构化设计，旨在激发学生学习化学的兴趣，促进学生学习方式的转变，培养他们的创新精神和实践能力。基于STEAM教育理念的“溶液配制及分析”化学实践教学，提出从真实情境引入问题，依据探究目的设计实验的方案，使学生具备善于合作、敢于质疑、勇于创新的意识。
二、认真解读教材，紧扣STEAM教育理念脉搏
首先，从教材内容来看，配制一定物质的量浓度的溶液是2017版《普通高中化学课程标准》中学生9个必修课程必做实验之一。人教版、苏教版、鲁教版三套教材都在第一章引入物质的量浓度后要求学生初步学会配制一定物质的量浓度溶液的实验技能。所以我们作为教师必须吃透教材，把握其内在教学要求。
其次，从知识储备来看，高一的学生通过物质的量的学习，已经能深入领悟到引入物质的量是为了生产实际和科研的方便，学生初中也学习过利用质量分数来表示溶液的浓度，有一定的知识基础和实验技能。但要进行完整的实验设计，还存在很大的学习障碍：如：（1）提取信息能力弱，不知如何抓重点;（2）思维活跃，但经常无序;（3）喜欢实验，但实验操作能力弱且无目的性。这就需要教师搭建一个合适的平台，使学生能够完成教学目标。
再次，基于STEAM的教育理念来看，以整合的教学方式培养学生掌握知识和技能，在课堂中进行系统的情境教学，能够让学生灵活地迁移应用知识来解决实际问题。因此，我们应该合理设计科学探究活动，使学生感受科学探究的一般过程。另外，在教学中应注重引导学生找到依据，构建推理的逻辑性和系统性，体现科学探究与创新意识的化学核心素养。
三、创设真实情境、激发学生学习兴趣
我们可以在课前一个星期，先让学生观看网红视频并布置活动：收集生活中各种溶液的标签，而后将溶液标签拍照进行展示。让学生真正感受到化学来源于生活，与我们的生活息息相关，这也符合STEAM教育的情境性特征。教师根据学生收集到的标签归纳表示溶液组成的多种方法，既能探查学生获取信息和加工信息的能力，也能让学生得到一个展示自我的机会。
上课时用学生的课前活动导入，再展示体检报告单，学生发现体检报告单中浓度的表示方法与之前自己所归纳的不同，产生疑问，自然引入物质的量浓度概念及表示方法。体检报告单的展示也能让学生体验到物质的量浓度在医疗保健方面的应用。
四、加强学生小组合作，优化实验设计
（一）确定实验问题，落实小组合作
从初中溶液的配制方案设计来看，在探讨设计过程中需要解决两个“准确”问题，一是准确计算并称量所需固体的质量，二是准确控制溶液的最终体积。第一个准确问题可以用分析天平、电子天平解决;然而初中所接触的实验仪器，像量筒、烧杯等都解决不了第二个“准确”问题，教师在学生产生疑问，不知如何解决时引入容量瓶，可以引导学生认识容量瓶，讲解演示容量瓶的使用方法及注意事项。在这一解决问题的过程中引导学生综合运用多学科知识的手段，与STEAM教育的跨学科性是不谋而合的。
解决两大“准确”问题后教师布置任务，让学生通过分组讨论完成规定的学习任务。这种让学生交流讨论设计出自己小组的实验步骤，培养学生团队意识、合作意识的做法，也体现了STEAM教育的协作性。
具體来说，要求学生按自己小组设计的实验步骤完成配制实验，同时每组指定一名“观察员”交换到另一组观察其整个配制过程。学生在配制溶液时会出现各种不规范操作，要求“观察员”及时做好记录。配制完成后用电导仪测定溶液的电导率。STEAM教育不仅主张通过自学或教师讲授习得抽象知识，更强调学生动手、动脑，参与学习过程。分组实验为学生提供了动手做的学习体验，有助于培养学生的动手能力及小组协作精神，小组在协同中相互帮助、相互启发，体现了STEAM教育的体验性特征，且落实了实验探究的化学核心素养。
（二）交流讨论对实验步骤进行优化
所测电导率的数据与标准溶液不相同，这就会引起学生的思考：实验操作过程中有没有出现问题？这时“观察员”总结自己观察到的不规范操作，并在组内及组间进行交流反馈。例如：转移溶液时有少量液体流出;未洗涤烧杯及玻璃棒;定容时未改用胶头滴管滴加水;定容时水加多了用胶头滴管吸出等。通过组内、组间的交流，学生反思自己的操作并对实验步骤进行优化。本环节的设计在于培养学生思维的条理性和提高学生严肃认真的科学态度。最终，整个实验探究有序突破，同时在分析结果改进方案的过程中把误差分析一并解决。
五、加强课后实践，实现知识的迁移应用
通过本课的学习之后，我们还可以要求学生设计配制500mL0.100mol·L的NaOH溶液、配制950mL0.200m
ol·L的H2SO4溶液的实验操作。感兴趣的学生也可以通过网络查找物质的量浓度在工业生产、医疗保健、环境监测和科学实验等方面的应用，使学生从中体验化学科学的发展对当代社会可持续发展的重要意义。让学生在课后进行延伸性学习，能够促使其萌发新的学习动机，培养其迁移创新的能力、严谨的科学态度以及强烈的社会责任感。
六、及时进行感悟，在教学实践中不断提高
在教学实践过程中，学生参与度高，不仅突出了学生的主体地位，而且紧扣化学科学探究的学科素养。学生在解决问题的过程中，不仅获得了知识，还获得了知识迁移运用的能力。让我们真正体会到“STEAM教育”旨在以整合的教学方式培养学生掌握知识和技能，是一种多元学科文化的融合创新，对培养学生的问题解决和综合能力具有重要价值。因此，我们应该反复揣摩课题需要解决的问题，抓住教学核心内容，及时做好各种铺垫，包括：教学活动和任务布置，从而引领学生将新旧知识有机结合，在最近发展区帮助学生完善知识体系，构建有序思维，促进学生的核心认识发展，使整节课具备STEAM教育的情境性、跨学科、趣味性、体验性、协作性等核心特征。这些认识上的感悟在我们日后的其他教学中也能得到渗透和体现，对我们的教学和成长将起到良好的促进作用。
【参考文献】
[1]中华人民共和国教育部制定.普通高中化学课程标准（2017版）[M].北京：人民教育出版社，2017
[2]乔凤天.STEAM教育：提升孩子哪些能力？有哪些核心特征[J].中国科技教育
[3]高云峰，师保国.跨学科创新视角下创客教育与STEAM教育的融合[J].华东师范大学学报（教育科学版），2017（04）
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