基于STEM教育理念的初中化学教学研究

摘要：随着新课程改革的深入，初中化学教学面临新的挑战和机遇。STEM教育理念，为初中化学教学提供了新的思路和方法。基于此，本文主要探讨STEM教育理念在初中化学教学中的应用，通过具体的教学案例，分析其在提升学生科学素养、创新能力和实验操作能力方面的作用，以期能为初中化学教学提供有益的借鉴和参考。

关键词：STEM教育；初中化学；人教版教材；科学素养；创新能力

引言

化学作为一门自然科学，是研究物质的组成、结构、性质及变化规律的基础学科。初中化学教育是学生科学素养培养的重要环节，对于培养学生的创新思维、实践能力和科学精神具有重要意义。STEM教育理念强调跨学科整合，通过实验、项目等方式，将科学、技术、工程和数学等多学科知识融合在一起，培养学生的综合素养和创新能力。本文将结合实际，探讨STEM教育理念在初中化学教学中的应用，以期为初中化学教学提供新的思路和方法。

1 STEM教育理念概述

STEM教育，一个起源于20世纪80年代美国的创新教育理念，以其独特的跨学科整合方式，为全球教育改革注入了新的活力。STEM，即科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）和数学（Mathematics）四门学科的简称，其核心在于通过这四门学科的有机融合，构建一个综合性的学习体系。

STEM教育强调基于问题学习（Problem-Based Learning， PBL）、基于项目学习（Project-Based Learning， PBL）和基于工程设计（Engineering Design-Based Learning）等学习方式，打破传统学科间的界限，实现知识的跨领域应用。这种整合性的教学理念，旨在帮助学生建立对世界的全面、整体认识，培养他们解决实际问题的能力，以及跨学科的思考方式。

在STEM教育的课堂上，学生不再是被动的知识接受者，而是成为主动的学习者和探索者。他们通过团队合作，共同解决真实世界中的问题，将理论知识与实践操作紧密结合，从而深化对知识的理解和掌握。同时，STEM教育还注重培养学生的创新思维和批判性思维能力，鼓励他们勇于尝试、敢于创新，为未来的科技发展和社会进步奠定坚实的基础。初中化学作为自然科学的重要组成部分，与STEM教育理念有着天然的契合点。将STEM教育理念融入初中化学教学，不仅能够提升学生的科学素养和创新能力，还能够培养他们的实践能力和团队协作精神，为学生的全面发展提供有力支持。

2 STEM教育理念在初中化学教学中的应用

2.1 课程目标的设定

在STEM教育理念的引领下，初中化学教学的课程目标发生了显著变化。传统的化学教学往往侧重于知识的传授和记忆，而STEM教育理念则强调培养学生的综合素养和创新能力。因此，初中化学教学的课程目标应设定为：

（1）传授化学知识。确保学生掌握基本的化学概念和原理，为后续学习打下坚实的基础。

（2）培养科学素养。通过跨学科的项目学习，使学生具备科学探究的能力，能够运用科学方法和思维解决实际问题。

（3）提升创新能力。鼓励学生提出新问题、新想法，培养他们的创新思维和实践能力。

（4）增强实验操作能力。通过实验操作，提高学生的动手能力和实验技能，使他们能够独立完成化学实验并准确记录和分析实验结果。

通过跨学科的项目学习，学生能够将化学知识与物理、生物、数学等学科相结合，形成对世界的整体认识，提升综合素养。。

2.2 课程内容的设计

在STEM教育理念的指导下，初中化学课程内容的设计应体现跨学科整合、证据推理、模型认知和学科社会价值等特点

（1）证据推理的项目学习

证据推理是科学探究的重要方法，也是STEM教育理念中不可或缺的一部分。在初中化学教学中，可以通过设计实验项目，引导学生观察实验现象，收集证据，进行推理分析，得出科学结论。例如，在学习“氧气支持燃烧”的实验时，教师可以让学生观察不同物质在氧气中的燃烧现象，记录实验数据，并引导学生分析数据，推理出氧气的助燃性质。这样的实验项目不仅能够加深学生对化学知识的理解，还能够培养他们的证据推理能力和科学探究能力。

（2）模型认知的项目学习

模型认知是理解复杂科学现象的重要手段。在初中化学教学中，可以通过构建化学模型，帮助学生理解化学原理。例如，在学习“分子和原子”时，教师可以让学生利用分子模型构建工具，亲手构建分子模型，从而直观地理解分子的结构和性质。这样的教学方式不仅能够提高学生的学习兴趣，还能够加深他们对化学原理的理解。

（3）学科社会价值的项目学习

化学知识不仅具有学术价值，还具有社会价值。在初中化学教学中，可以结合生活实际，探讨化学知识的社会价值。例如，在学习“环境保护”时，教师可以引导学生探讨化学污染及其防治方法，培养他们的环保意识和社会责任感。这样的教学方式不仅能够使学生认识到化学知识的应用价值，还能够培养他们的社会责任感和公民意识。

（4）新授课和复习课中的项目学习

在新授课中，可以通过项目学习引入新知识，激发学生的学习兴趣和探究欲望。例如，在学习“化学反应速率”时，教师可以设计实验项目，让学生探究影响化学反应速率的因素，从而深入理解化学反应速率的概念和原理。在复习课中，可以通过项目学习巩固和拓展已有知识，提升学生的综合运用能力。例如，在学习“酸碱中和反应”时，教师可以设计综合性实验项目，让学生测量溶液的pH值，结合数学知识进行数据分析，从而巩固和拓展酸碱中和反应的相关知识。

2.3 教学方法的运用

在STEM教育理念的指导下，初中化学教学方法的运用应体现探究式学习、跨学科整合和多媒体教学的特点。

（1）探究式学习

探究式学习是STEM教育理念的核心之一。在初中化学教学中，应鼓励学生提出问题、设计实验、收集数据、分析结果，培养他们的科学探究能力。例如，在学习“金属的化学性质”时，教师可以引导学生观察金属与酸、碱的反应现象，提出探究问题，如“不同金属与酸反应的速度是否相同？”然后让学生设计实验方案，进行实验操作，收集实验数据，并分析结果得出结论。这样的教学方式不仅能够提高学生的实验操作能力，还能够培养他们的科学探究能力和创新思维。

（2）跨学科整合

跨学科整合是STEM教育理念的重要特征之一。在初中化学教学中，应结合物理、生物、数学等学科的知识，设计综合性的实验项目。例如，在学习“酸碱中和反应”时，教师可以结合数学知识，让学生测量溶液的pH值，进行数据分析；在学习“化学反应的实质”时，可以结合物理学科中的原子结构和化学键知识，解释化学反应的微观机制。这样的教学方式不仅能够拓宽学生的知识面，还能够培养他们的跨学科应用能力。

（3）多媒体教学

多媒体教学是现代教育技术的重要手段之一。在初中化学教学中，应运用多媒体技术，将化学知识以图文、动画等形式呈现，激发学生的学习兴趣和求知欲。例如，在学习“化学反应的实质”时，教师可以通过动画演示化学键的断裂和形成过程，帮助学生理解化学反应的微观机制；在学习“分子和原子”时，可以通过三维模型展示分子的结构和性质，使学生更加直观地理解化学原理。这样的教学方式不仅能够提高学生的学习兴趣和参与度，还能够提升他们的学习效果和认知水平。

3 结语

综上，STEM教育理念为初中化学教学提供了新的思路和方法。通过跨学科的项目学习、证据推理的项目学习、模型认知的项目学习和学科社会价值的项目学习等课程内容设计以及探究式学习、跨学科整合和多媒体教学等教学方法的运用，可以培养学生的科学素养、创新能力和实验操作能力。然而，STEM教育理念的实施也面临着一些挑战和困难，如实验设备和资源的不足、教师培训的缺乏等。因此，需要进一步完善实验条件、加强教师培训、推广STEM教育理念在初中化学教学中的应用，以推动初中化学教学的持续发展。通过不断的实践和探索，相信STEM教育理念将在初中化学教学中发挥更大的作用和价值。

参考文献：

[1]刘晓锋.基于创客教育理念的初中化学实验教学改革探究[J].成才之路，2024，（24）：117-120.

[2]黄毓娴.基于STEAM教育理念的初中化学“燃烧知识复习”项目式教学——以“自制露营炉具”为例[J].中学课程资源，2024，20（08）：7-10.

[3]李国建，何建华.“STEM”教育理念下的初中化学教学实践[J].数理化解题研究，2024，（14）：116-118.