高中化学教学设计研究 本文关键词：教学设计，高中化学，研究
高中化学教学设计研究 本文简介：摘要针对目前中等教育中因分科教学而造成的学科分离的现象，将STEM教育理念融入高中化学教学过程，通过情境创设和问题驱动进行“氮肥的生产和使用”的教学设计，进而激发学生思维，以培养学生善于思考、勇于实践、敢于创新的学习品质，塑造具有化学工程思维和解决实际问题能力的人才，也为STEM教育的学科整合性观念
高中化学教学设计研究 本文内容：
摘要针对目前中等教育中因分科教学而造成的学科分离的现象，将STEM教育理念融入高中化学教学过程，通过情境创设和问题驱动进行“氮肥的生产和使用”的教学设计，进而激发学生思维，以培养学生善于思考、勇于实践、敢于创新的学习品质，塑造具有化学工程思维和解决实际问题能力的人才，也为STEM教育的学科整合性观念融入中学课堂提供参考。
关键词STEM教育；氮肥；教学设计
1STEM教育理念
STEM是科学(Science)，技术(Technology)，工程(Engineering)，数学(Mathematics)四门学科英文首字母的缩写，重点是打破学科领域边界，培养学生的科学素养、技术素养、工程素养和数学素养［1］。STEM教育并不是将科学、技术、工程和数学四类学科简单叠加，而是将它们进行有效的整合，进而形成一个有机整体。以创设生动的情境和提出联系生活的现实问题为驱动，在实践中获得并应用知识，从而培养具有善于思考、勇于实践、敢于创新的学习品质，以及跨学科知识素养和解决实际问题能力的学生［2］。STEM是科学教育的重要趋势，将其融入到中学化学教学中，可以更好地为中学化学的教学服务。本文以苏教版高中化学必修1专题4中“氮肥的生产和使用”为例，制定了基于STEM理念的教学设计方案。
2氮肥的生产和使用教学设计
2．1教学分析
2．1．1教材内容分析
“氮肥的生产和使用”是苏教版高中化学必修1专题4第二单元的内容。《普通高中化学标准(试验)》对本节内容的教学要求是:了解自然界固氮方式以及工业合成氨的基本原理，掌握氨气和铵盐的物理化学性质，认识工业合成氨以及氮肥的生产和使用的意义，体会化学科学在生命科学发展中的作用［3］。本节课是在学习了金属元素和典型的非金属元素(氯、硫)及其化合物性质之后，新学习的元素及其化合物的知识，是学生在学习了元素及化合物知识之后的进一步拓展，同时为后面硝酸的学习埋下伏笔，所以本节内容在教材编写上起着承上启下的作用［4］。2．1．2学习者特征分析(1)学生已有基础:学生在学习金属铝及其化合物时已经知道氨水呈弱碱性，在学习“常见物质的检验”时知道用氢氧根离子检验铵根离子，已经具备离子反应、氧化还原反应等理论知识，具备设计、实施、分析讨论实验的基本能力。(2)学生认知困难:学生在实验探究过程中并不清楚各实验现象之后蕴藏着的原理，他们能够预测实验现象、推测实验原理，但是在将宏观和微观联系起来方面还存在困难，不能独立地建构知识网络体系。本节课在学生已有知识的情况下进一步探讨氨与铵盐的性质，形成与氨和铵盐相关的学科知识网络，在学生已有的知识基础下进一步对“氮肥的生产和使用”进行探究。此外，氨及铵态氮肥也是工农业生产生活中重要的化工产品，学习掌握好氨的性质对培养学生的STEM素养有重要的意义。
2．2基于STEM教育的教学目标
S(科学):了解自然界固氮方式以及工业合成氨的基本原理，认识工业合成氨以及氮肥的生产和使用的意义，体会化学科学在生命科学发展中的作用。T(技术):提出问题，设计实验，锻炼学生独立思考问题、解决问题的实际操作能力。E(工程):学习氮氧化物的产生及转化、氮肥的合成原理、合成工艺以及生活中的使用情况。M(数学):估算药品用量、实验过程记录及数据处理。
2．3教学重难点分析
重点:氨及铵盐的性质和用途及生产原理。难点:“喷泉”实验的技巧和原理，对氨水的弱碱性的理解。
2．4教学设计思路
在科学知识层面上，进行重点突出化学又兼顾其他学科的跨学科整合。其中，化学知识涉及到氮的性质、固定、合成等重要内容，以及工业氮肥的生产和使用;物理知识涉及到气压、温度对氮发生反应的影响，如氮气在高温或放电条件下会与空气中的氧气发生反应生成一氧化氮;生物知识涉及氮元素是植物生长的必需元素之一，体现了氮肥生产及应用的重要性。在技术层面上，主要是化学实验的操作技术。以合成氨工厂为背景，为提高氮肥产量而进行研究，创设情境，更好地培养学生的STEM素养。学生根据问题动手设计实验，教师从旁引导，培养学生独立思考能力、实验设计能力和实验操作能力，学会运用类比法来推测物质的性质。在工程问题层面上，利用植物缺氧和“雷雨发庄稼”的生活情境激发学生的学习兴趣，接着让学生了解合成氨工业的发展史，更贴近工程生产。用氮肥的包装、保存及使用方法逐步揭示出铵盐的主要性质。通过实验培养学生用化学视角看待身边的实际问题的习惯，形成化学工程思维，体现了工程学中从明确问题到指定计划最后实施的系统性步骤。在数学层面上，将数学作为一种辅助工具，主要涉及称量、读数等，不仅培养了学生的数学素养，更能加深学生对科学概念的理解，促进工程问题的解决。
2．5教学过程设计
2．5．1创设情境建构主义认为，学生不是被动的信息接收者，而是知识的主动建构者，STEM教育注重将学生学习与实际生活联系起来，强调把知识还原于丰富的生活情境中，同时获得过程性知识和结果性知识［5］，从而激发学生求知欲，达到更好的教学效果。本研究将情境创设融入教学过程的具体操作如表1所示。2．5．2问题驱动STEM教育旨在培养学生主动发现问题、分析问题和解决问题的能力。工程问题的解决往往是STEM课程的主轴，教学中的问题驱动可以更好地调动学生学习的积极性、开发学生的思维能力、培养创新意识和实践精神［6］。本研究将问题驱动融入教学过程的具体操作如表2所示。
2．6总结与启示
本研究以《氮肥的生产和使用》章节为教学主题进行了基于STEM理念的教学设计与分析。与普通教学设计相比，本研究融合了生活知识、技术探究、数学论证等多种学科知识，更注重引导学生将不同学科知识综合运用于实际问题的解决过程中。通过情境创设和问题驱动的方式，提高学生的学习兴趣，更好地将科学素养、技术素养、工程素养和数学素养融入化学教学中，进而提升教学效果。在设计过程中，我们也发现STEM课程的设计和实施应当注意以下几点:首先，教师在课程内容选择时应既基于教材内容又贴近实际生活和工业生产，培养学生的化学工程思维;其次，课程应充分体现STEM教育理念，整合基础性学科知识和科学教学设计，促使教学内容既具有学科的特殊性，又能与其他学科相互渗透，从而培养学生的自主创新能力。
参考文献
［1］杨弘扬，姜大雨，张晓卓．STEM理念在化学教学设计中的应用———以高中化学“镁的提取及应用”为例［J］．中学化学教学参考，2016(11):33-735
［2］秦瑾若，傅钢善．STEM教育:基于真实问题情景的跨学科式教育［J］．中国电化教育，2017，(4):67-74
［3］中华人民共和国教育部制定．普通高中化学课程标准(2017年版)［S］．北京:人民教育出版社，2018．
［4］周爱芳．新课程理念在高中化学课堂教学中的体现———《氮肥的生产和使用》课堂教学设计分析［J］．科技资讯，2009(10):208-7209
［5］王旭卿．面向STEM教育的创客教育模式研究［J］．中国电化教育，2015，(8):36-41
［6］周礼，章亚楠．基于STEM理念的校本课程———以制作“天气瓶”为例［J］．化学教学，2016，(10):12-15
作者：钮舒静 胡小兵 单位：宝鸡文理学院
高中化学教学设计研究 来源：网络整理
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