張 穎

（哈爾濱師范大學(xué) 教師教育學(xué)院，黑龍江哈爾濱 150025）

STEM是科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)4門學(xué)科的簡稱，強(qiáng)調(diào)多學(xué)科的交叉融合。STEM教育并不是科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)4門學(xué)科教育的簡單相加，而是將四門學(xué)科內(nèi)容按照一定的知識(shí)邏輯和學(xué)科交叉重新整合形成一個(gè)有機(jī)體，以更好地培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造力和實(shí)踐操作能力。

STEM教育中4門學(xué)科的教學(xué)不能分開考慮，必須要緊緊相連，以整合的教學(xué)方式培養(yǎng)學(xué)生，促進(jìn)學(xué)生掌握基本的知識(shí)和技能，并且能夠進(jìn)行靈活遷移應(yīng)用以解決實(shí)際生活中的問題。融合的STEM教育具備新的核心特征：跨學(xué)科性、情境性、協(xié)作性等。在課程方面，STEM教育代表了課程組織方式的重大變革。目前高中常見課程模式是分科教學(xué)模式，即生物、化學(xué)、物理、數(shù)學(xué)等學(xué)科教師分別教授自己的學(xué)科科目，基本上很少與其他學(xué)科建立起聯(lián)系。我國的STEM教育還處于起步階段。因此大多數(shù)研究都集中在對(duì)國外STEM教育政策、相關(guān)法案的解讀上，涉及教學(xué)模式、教學(xué)方法、教學(xué)策略的還比較少。很多教師還是將STEM課程當(dāng)作傳統(tǒng)的課程進(jìn)行教學(xué)。事實(shí)上，STEM課程有別于傳統(tǒng)的課程，它將傳統(tǒng)的分科課程進(jìn)行相應(yīng)的整合，旨在培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力、跨學(xué)科解決問題的能力。因此，如何把眾多孤立的學(xué)科有機(jī)地聯(lián)系在一起，借助STEM教育理念，把學(xué)生學(xué)習(xí)的零碎知識(shí)變成一個(gè)互相聯(lián)系統(tǒng)一的整體，改變我國教學(xué)只灌輸學(xué)科知識(shí)，而不關(guān)注學(xué)生的素養(yǎng)培養(yǎng)的狀況，是我國教育領(lǐng)域急需解決的問題。

隨著《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017版）》（簡稱《課標(biāo)》）的面世，“核心素養(yǎng)”一詞已進(jìn)入教師的視野，如何實(shí)現(xiàn)和發(fā)展學(xué)生的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)就成了化學(xué)教師們關(guān)注的熱點(diǎn)?！墩n標(biāo)》認(rèn)為，為學(xué)生提供真實(shí)、具體的問題情境是促進(jìn)學(xué)生學(xué)科核心素養(yǎng)發(fā)展的重要手段，也為學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)提供了真實(shí)的表現(xiàn)機(jī)會(huì)，這就要求教師在進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)，圍繞核心素養(yǎng)驚心開展內(nèi)容設(shè)計(jì)，創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境下的問題解決任務(wù)，使學(xué)生逐步發(fā)展化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。核心素養(yǎng)提出與STEM教育理念在某種程度上都是為了學(xué)生綜合素質(zhì)的提高，使學(xué)生能夠全面發(fā)展，不只是成為一個(gè)學(xué)習(xí)的人，而是學(xué)會(huì)學(xué)習(xí)，并且能夠具有創(chuàng)新能力，有自己的思維想法。

化學(xué)課程應(yīng)該以提高學(xué)生的化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)為宗旨，重視科學(xué)、技術(shù)與社會(huì)的聯(lián)系，讓學(xué)生在熟悉的生活生產(chǎn)情境中感受化學(xué)的重要性，了解化學(xué)學(xué)科的核心思想、觀點(diǎn)，逐步學(xué)會(huì)分析和解決與化學(xué)有關(guān)的實(shí)際問題。

本文以“乙酸”為例，課時(shí)為1課時(shí)，將STEM理念滲透到教學(xué)設(shè)計(jì)中，培養(yǎng)學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)，幫助學(xué)生打破學(xué)科界限，運(yùn)用綜合學(xué)科知識(shí)解決問題。

1 教材分析

“乙酸”是人教版必修2教材第七章第三節(jié)乙醇與乙酸的第二課時(shí)。從教材整體上看，乙酸是繼烴、醇之后又一重要的烴的含氧衍生物，也是羧酸類物質(zhì)的代表物，它和我們的日常生活工業(yè)生產(chǎn)實(shí)際密切相關(guān)，從本節(jié)課的知識(shí)內(nèi)容和乙酸的分子結(jié)構(gòu)組成上來看，乙酸既是乙醇知識(shí)的鞏固、延續(xù)和發(fā)展，又為酯類化合物的學(xué)習(xí)作鋪墊，故本節(jié)有著承上啟下的作用。

2 學(xué)情分析

本節(jié)課的學(xué)生是高一年級(jí)的學(xué)生，他們?cè)诖酥耙呀?jīng)掌握了幾種簡單的有機(jī)物——甲烷、乙烯、乙醇，對(duì)有機(jī)物已經(jīng)有了基本的認(rèn)識(shí)，對(duì)分子結(jié)構(gòu)與分子性質(zhì)之間的關(guān)系也有了一定的了解，認(rèn)識(shí)了基本的官能團(tuán)，掌握了常見的有機(jī)反應(yīng)類型，具備了一定的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力，對(duì)實(shí)驗(yàn)探究有著強(qiáng)烈的興趣，希望自己可以設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，完成實(shí)驗(yàn)探究，化學(xué)實(shí)驗(yàn)對(duì)學(xué)生有著強(qiáng)烈的吸引力。

3 教學(xué)目標(biāo)分析

本節(jié)課圍繞“乙酸”，從STEM四個(gè)維度出發(fā)，制定如下教學(xué)目標(biāo)：①科學(xué)——認(rèn)識(shí)乙酸的組成和結(jié)構(gòu)，強(qiáng)化微觀結(jié)構(gòu)和宏觀性質(zhì)關(guān)系的學(xué)科概念。②技術(shù)——通過實(shí)驗(yàn)探究，了解乙酸的酸性、酯化反應(yīng)等性質(zhì)及其用途，樹立問題意識(shí)、證據(jù)意識(shí)，發(fā)展運(yùn)用變化與平衡得到學(xué)科思想解決問題的能力。③工程——知道乙酸在日常生活中的應(yīng)用，感受化學(xué)學(xué)科的魅力，體會(huì)化學(xué)對(duì)人類生活的巨大貢獻(xiàn)，增強(qiáng)將化學(xué)成果應(yīng)用于生產(chǎn)、生活的意識(shí)。④數(shù)學(xué)——了解乙酸的熔沸點(diǎn)；通過查閱資料，了解普通食醋中的乙酸含量。

4 教學(xué)資源

自制多媒體課件、視頻、直觀教具、相關(guān)實(shí)驗(yàn)儀器。

5 教學(xué)設(shè)計(jì)理念

食醋是廚房中常見的重要調(diào)味品，又是工業(yè)中重要的化工原料。通過醋的來源引出乙酸，接著自然而然地引出乙酸的結(jié)構(gòu)組成、物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)以及其應(yīng)用，理論聯(lián)系實(shí)際，關(guān)注學(xué)生已有的生活和知識(shí)經(jīng)驗(yàn)，突出學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。

6 教學(xué)過程

流程一：創(chuàng)設(shè)情境，導(dǎo)入新課

[教師]杜康釀酒的故事已經(jīng)深入人心，但杜康的兒子黑塔也是一個(gè)小小發(fā)明家，黑塔在釀酒的過程中覺得把大量的酒糟扔掉太可惜了，于是他就把酒糟留了下來封到了大缸子里，到了二十一日酉時(shí)，打開蓋子時(shí)聞到很香的味道并且忍不住嘗了一下，酸酸的味道，后來在炒菜的時(shí)候，也會(huì)放一點(diǎn)進(jìn)去作為調(diào)味醬，黑塔就用二十一日加“酉”字來命名這種液體，也就是今天我們廚房里隨處可見的醋。那醋的主要成分應(yīng)該是什么呢？

[學(xué)生]乙酸

設(shè)計(jì)意圖：故事引入，激發(fā)學(xué)生的好奇心吸引學(xué)生的注意力，提高學(xué)生的興趣，將學(xué)生迅速帶入本節(jié)課的情境

流程二：探究乙酸的物理性質(zhì)

[教師]（展示無水乙酸實(shí)物）來，同學(xué)們看一下我手里拿著的是什么？大家也可以觀察你們桌子上的試劑瓶，觀察的時(shí)候還可以打開蓋子問一下有沒有什么特殊的味道。

[學(xué)生活動(dòng)]觀察桌子上的試劑瓶的顏色和狀態(tài)，并打開試劑瓶聞味道。

[教師]現(xiàn)在我們把乙酸加入裝有水的試管和裝有酒精的試管，大家仔細(xì)觀察一下現(xiàn)象，通過以上的實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)，對(duì)乙酸的物理性質(zhì)應(yīng)該有一定的了解，那我們一起來總結(jié)一下。

[學(xué)生活動(dòng)]總結(jié)乙酸的物理性質(zhì)：色味、狀態(tài)、溶解性（色味：無色有強(qiáng)烈刺激性氣味；狀態(tài)：液態(tài)；溶解性：易溶于水、乙醇等溶劑）

設(shè)計(jì)意圖：從生活回到化學(xué)課堂，培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力和整理信息的能力。同時(shí)通過趣味小活動(dòng)，能夠增強(qiáng)學(xué)生對(duì)乙酸物理性質(zhì)的感性認(rèn)識(shí)。

流程三：了解乙酸的組成結(jié)構(gòu)

[投影]PPT（或?qū)嵨铮┱故疽宜岬那蚬髂Ｐ?，比例模?/p>

[教師]大家回顧上節(jié)課學(xué)習(xí)乙醇時(shí)我們對(duì)乙醇結(jié)構(gòu)和組成的描述，通過觀看乙酸的球棍模型和比例模型，看是否能試著說出乙酸的結(jié)構(gòu)

[學(xué)生活動(dòng)]嘗試推理出乙酸的分子式、結(jié)構(gòu)簡式、官能團(tuán)（分子式C2H4O2；結(jié)構(gòu)簡式CH3COOH；官能團(tuán)—COOH）

設(shè)計(jì)意圖：通過引導(dǎo)學(xué)生自己探究乙酸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，加深學(xué)生對(duì)乙酸分子空間結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)，突出結(jié)構(gòu)對(duì)性質(zhì)的決定作用，引發(fā)思考，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)散思維能力。

流程四：探究乙酸的化學(xué)性質(zhì)

活動(dòng)一：探究乙酸的酸性

[教師]乙酸，應(yīng)該是一種酸，那么乙酸也應(yīng)該具有酸的通性，回憶一下酸的通性包括哪些內(nèi)容？

[學(xué)生回答]酸的通性：①與指示劑作用；②與活潑金屬反應(yīng)；③與堿反應(yīng)；④與堿性氧化物反應(yīng)；⑤與某些鹽反應(yīng)

[教師]乙酸具有酸的通性，那具體乙酸酸性強(qiáng)弱如何呢？怎么比較乙酸、碳酸、鹽酸的酸性強(qiáng)弱呢？

[學(xué)生活動(dòng)]根據(jù)實(shí)驗(yàn)臺(tái)面上所提供的藥品和試劑，分組設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案并且完成實(shí)驗(yàn)活動(dòng)（實(shí)驗(yàn)藥品：乙酸、鹽酸、碳酸鈉溶液，pH試紙）

[探究結(jié)論]酸性強(qiáng)弱：鹽酸＞乙酸＞碳酸

[總結(jié)延伸]其實(shí)不僅可以通過實(shí)驗(yàn)比較出乙酸和碳酸的強(qiáng)弱，我們生活中許多現(xiàn)象也能證明，比如說家庭補(bǔ)鈣劑，還是雞蛋殼可以溶解在醋中。

[教師]乙酸是幾元酸呢？說明依據(jù)

[學(xué)生猜測(cè)]四元酸，因?yàn)橐宜岱肿佑?個(gè)H；還有可能是一元酸，因?yàn)樵陔娊赓|(zhì)電離時(shí)學(xué)過乙酸的電離方程式，它只能電離出一個(gè)H+。

[教師]同學(xué)們的猜測(cè)都是合理地，最多電離出幾個(gè)氫離子決定了幾元酸，那乙酸中被電離出來的H+來自哪里？

[學(xué)生猜測(cè)]不是甲基，因?yàn)榧淄闆]有酸性；可能是羧基里面的氫

[教師]就是羧基里面的氫電離出來了H+，所以綜上考慮，乙酸應(yīng)該是一個(gè)一元弱酸。

設(shè)計(jì)意圖：積極開展生生、師生對(duì)話，活躍了課堂氣氛，調(diào)動(dòng)了學(xué)生的積極性；學(xué)生自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，和同學(xué)一起完成實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)精神，發(fā)展學(xué)生探究物質(zhì)性質(zhì)的水平。

活動(dòng)二：探究酯化反應(yīng)

[投影]PPT展示糖醋魚的圖片

[提問]為什么我們?cè)谧鎏谴佐~的時(shí)候加了醋之后還要加酒呢？而加了酒之后，香味就更加濃了，這其中的原因是什么呢？（帶著問題進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究）

[實(shí)驗(yàn)探究]課本必修2第80頁實(shí)驗(yàn)7-6。

[教師]強(qiáng)調(diào)：①實(shí)驗(yàn)裝置的組裝順序；②裝置的氣密性；③實(shí)驗(yàn)安全問題

[學(xué)生活動(dòng)]①觀察裝有飽和碳酸鈉溶液的試管里有什么變化？②生成的新物質(zhì)的眼色、狀態(tài)、味道如何？

[實(shí)驗(yàn)探究]①濃硫酸的作用？②加熱的原因？③碎瓷片的作用？④導(dǎo)管未伸入液面以下的原因？⑤飽和碳酸鈉溶液的作用？

設(shè)計(jì)意圖：通過對(duì)酯化反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)，建立對(duì)酯化反應(yīng)的認(rèn)識(shí)，探討交流實(shí)驗(yàn)中的注意點(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立思考能力，初步體會(huì)有機(jī)合成的科學(xué)方法

5.流程五：作業(yè)布置，總結(jié)提升

[課后作業(yè)]完成課后習(xí)題1、5、6題。[課后活動(dòng)]調(diào)查市場(chǎng)醋的品種和用途；收集資料，了解醋的釀造技藝。

設(shè)計(jì)意圖：學(xué)生繼續(xù)學(xué)習(xí)，通過資料的收集，讓學(xué)生體會(huì)化學(xué)與生活的聯(lián)系，體會(huì)到化學(xué)為社會(huì)創(chuàng)造的美好價(jià)值。

7 學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)

1）通過趣味小活動(dòng)和分析乙酸的結(jié)構(gòu)，診斷學(xué)生認(rèn)識(shí)物質(zhì)的水平。

2）通過對(duì)驗(yàn)證乙酸的酸性實(shí)驗(yàn)方案的討論與評(píng)價(jià)，發(fā)展學(xué)生探究物質(zhì)性質(zhì)的水平。

3）通過對(duì)乙酸乙酯的制備實(shí)驗(yàn)的討論與分析，診斷學(xué)生對(duì)酯化反應(yīng)及其本質(zhì)的認(rèn)識(shí)水平。

基于STEM理念的化學(xué)教學(xué)設(shè)計(jì)不僅符合我國目前科學(xué)教育研究的新思路，也為我國高中化學(xué)課堂教學(xué)注入了新的活力?；赟TEM 理念下的高中化學(xué)教學(xué)設(shè)計(jì)，注重引導(dǎo)學(xué)生將不同學(xué)科的知識(shí)用于處理化學(xué)學(xué)習(xí)過程中遇到的實(shí)際問題。學(xué)生通過本節(jié)課了解到了乙酸的酸性及其來源，結(jié)構(gòu)組成，并且通過實(shí)驗(yàn)探究掌握了乙酸的酯化反應(yīng)。教學(xué)過程中注重引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐的能力，體現(xiàn)了新課程標(biāo)準(zhǔn)對(duì)學(xué)生化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。