STEAM教育视角下高中化学课外融合实验的设计与实践

曾逸帆 吴春仪

摘 要：在新课标改革发展的进程中，对学生综合素质提出了更高要求。随着现代信息化技术快速发展，人类研究领域的开拓，保证社会经济发展水平全面提高。在高中教学中，需要重点融入STEAM教育的理念，使得科学、技术、工程、艺术、数学相互融合，培养学生全面发展的能力。本文针对STEAM教育视角，明确高中化学课外融合实验具体设计措施，进一步增强学生动手操作能力，提高学生化学综合能力以及核心素养，促进学生全面发展。

关键词：STEAM教育;高中化学;课外融合;实验设计;实践

在化学新课标改革背景下，要高度重视科学探究和化学实验核心地位，通过化学实验提高学生实践探究水平，并且充分运用实验知识来增强学生学习效果。在高中化学实验教学中，应该对学生科学素养、科学能力进行全方面培养，提高整体的教学效果。由于高中化学实验教学效果无法达到预期要求，高中生实验操作技能薄弱，缺乏足够实验兴趣。常规化学实验中药品消耗量非常大，具有明显的污染性，目前普遍利用仿真实验或者做成交互式微课、项目式学习有针对性地选择探究。通过课外化学实验方式，能够为学生提供非常多的实践机会，增强学生动手操作能力。

一、STEAM教育的具体理念

STEAM教育包括科学、技术、工程、艺术、数学5种学科，通过不同学科之间的相互融合，培养学生解决问题的实际能力[1]。在高中课程教学中，最关键的目标是培养学生的学科素养，使学生根据生活中遇到的各种问题进行分析，并且结合所学知识加以解决，增强学生学习能力。当前在高中实验教学中，教师往往会根据已有的教学经验进行教学，很多学生也都习惯性被动接受知识导致学生学习主动性欠缺，缺乏足够创新精神。通过STEAM教育可以根据学生的发展认知规律进行判断，增强学生核心素养的培养。STEAM教育融合了情境教学等多种模式，能够提高课堂教学整体效果，增强学生学习的主动性和积极性，鼓励学生主动参与到课堂教学之中，提高课堂教学的整体水平。在STEAM教育理念下也能够从小帮助学生掌握科学思维、艺术思维、工程思维、技术思维和数学思维，针对存在问题进行全面分析，增强整体学习效果。

二、STEAM教育视角下高中化学课外融合实验的具体意义

（一）促进多学科知识内化

融合实验主要是通过对不同学科之间的内在联系进行分析，打破学科界限，使学生通过多重角度对问题进行分析与探究。俗话说：“数、理、化不分家”。数学与物理、化学等学科之间的内在关联非常密切，通过化学课外融合实验也能够达到事半功倍的效果。在高中化学教学中，并不能够单纯孤立化学知识，是需要通过化学、生物、物理等相关学科知识构建立体化学习网络，帮助学生培养严谨思维逻辑方式，对数学、化学、物理、生物等相关知识综合利用，全面提高学生的理性思维，在日后生活和工作中遇到问题也能够通过多重角度进行分析与判断。化学实验是学生掌握化学理论知识的重要方式，需要高度重视化学概念，通过动手操作等方法，提高对化学知识的掌握能力，增强学生学习的主动性和积极性[2]。

通过一次电池实验研究，引导学生从电子传递的角度理解化学能转化为电能的特性和这种转化的综合利用价值。对教育方法进行讨论、比较和总结。多媒体教学设计思路使用课堂内学习探索和课堂外调查的组合，使学生更合理地理解初级电池的技术产品，感受到开发新电池的重要性和化学动力源可能引发的环境问题，初步形成了更加客观准确的能源观点。

（二）在探究中激发学生的科学思维

化学课具有非常强的趣味性和开放性的特点，所以在课上对理论知识学习之后，课外开展融合实验，可以使课上与课下的界限被打破，鼓励学生充分利用业余时间，对常见化学知识进行深入探究。在课外融合实验设计中，需要充分发挥自主探究优势，根据学生实际生活环境，选择恰当教学规律。通过对实验地点、实验时间、实验器材、实验过程进行充分评价，帮助学生发挥想象力和创造力，使化学融合实验更加充满趣味。在课外融合探究中，还要融合多重理论知识，使化学实验探究内容丰富与完善，鼓励学生积极参与到课外化学融合实验之中，增强整体的学习效果。在课外融合实验设计中，教师应该积极增强对学生认知能力培养。不仅要帮助学生对化学知识产生浓厚的兴趣，而且还要鼓励学生充分利用所学的化学知识进行思考，培养学生独立思考探究能力。通过融合实验的方式，也可以使学生的学习由被动变为主动，充分激发学生科学探究的潜能。

（三）提升学习的深度与广度

在课外化学融合实验设计时，最重要的是帮助学生吸收、理解相关知识，提高学习整体水平，培养学生综合探究能力。通过STEAM教育，可以打破课程教学边界，促使学生在化学实验中对数学知识、物理知识、生物知识进行多方面的分析，以化学实验为载体，促进多学科有机融合，使得课堂教学整体效果全面提升。在高中阶段培养学生的实践探究能力，可以全面帮助学生增强思维认知水平，提高变通能力，使得实验过程变得更加高效。在STEAM教育理念下能够全面提高学生化学实验的主动性和积极性，帮助学生对化学知识有着更深入的理解，增强学生动手操作的整体能力[3]。STEAM概念的活动设计应结合学生现有的知识和经验和身心发展水平，创造实际的科学探究情况，学生的学习过程是解决实际问题和完成实际项目的过程。探索Fe3O4磁流体实验以学生的提问为设计灵感，密切跟随教科书中铁化合物的内容，与最尖端的科学磁流体知识相关联。利用中学现有的实验条件，探索 Fe3O4 磁流体的制备。学生在教师的指导下独立设计计划，在整个过程中，教师在特定情况下具体化学习任務，与中学学习情况相结合，使整个探索活动充满活力和活力，将学生的科学精神培养到实际生活中。

三、STEAM教育视角下高中化学课外融合实验的设计思路

（一）创设学科融合的问题场景

在STEAM教学理念下，实验设计目标必须让学生在解决问题过程中增强动手操作能力和思维逻辑水平，学科融合的重点并不是针对化学实验的具体操作模式进行分析，而是需要重点关注不同的学科知识特点进行深入的分析。并且创设相应的问题场景，帮助学生对化学知识进行多维度学习与认知，提高学习的整体效果，使化学知识更加牢固。在融合学科教学中，要重点关注化学知识的立体性特点，促进学生知识迁移的能力，提高学生整体认知水平。在遇到其他同类问题时，也能够快速回忆起化学实验的操作特点，使得化学学习更加高效[4]。

课时，教师就可以将物理知识中的分子热运动的知识相互融合，帮助学生构建真实的生活场景，在课外融合实验设计中培养学生自主创新能力，促进学生与学生之间的深度交流，提高最终教学的整体效果，而且将物理知识与化学知识相互融合，也可以促使学生真正认识到化学知识的重要性。在日常生活中也能够加强对化学知识的积累，鼓励学生对化学知识产生浓厚的兴趣。通过物理知识与化学知识的相互融合，让学生能够通过不同角度分析问题，提高学生学习水平。

（二）从生活中寻找实验材料和器材

在高中化学课外融合实验设计时，教师需要保证实验的内容与学生的生活相一致，尽量做到就地取材，无论是实验试剂还是实验材料，都应该是随手可得，避免给学生造成困扰。例如：在设计化学实验中，教师可以让学生对废旧材料进行改造，实现重新利用，变废为宝。根据所学的知识进行实验探究设计，增强学生的参与热情。在课外实验设计中还需要重点关注学生的认知能力和动手操作能力，确保实验设计安全高效。在化学实验设计中，通过向上排空气法的实验设计，利用氢气与物理学中的大气压强相关知识进行融合，帮助学生对化学知识进行准确把握，使学生的知识体系更加完善，还能够对所学的知识加以巩固，在课外融合实验设计中要高度关注学生的真实水平。通过恰当场景激发学生的代入感，增强最终的设计效果。

（三）搭建系统化的知识体系

知识结构体系的构建，可以帮助学生对所学的知识进行充分整理与融合，并且与学生的生活经验相连接，帮助学生形成符合自身的认知发展规律，满足学生自主学习的要求。在化学知识体系构建时，要严格按照课程标准和教材内容，对现有的知识点进行补充与分析，使学生在熟悉的场景下对化学实验进行探究。而且还要确保学生将其他学科的知识相互融合，真正使得化学实验设计的内容变得更加丰富。在融合视角下，需要高度关注融合实验的设计特点，确保实验设计的内容满足学生实际需求，还要根据具体情况，分析学科之间的内在联系，确保拓展融合的效果全面提高。在知识层面，教师可以通过电子的移动方向，电阻大小的影响因素，酸碱性质变化等内容进行拓展说明，也可以通过对数据采集和处理能力进行说明，增强学生的学习效果确保物理实验更加高效[5]。

在STEAM教育视角下，通过高中课外实验融合设计可以激发学生的学习热情，提高学生主动参与的兴趣。而且也可以帮助学生将不同的理论知识相融合，增强学生的整体学习效果，提高课堂教学的整体水平。真正激发学生学习成就感，满足学生的好奇心。但需要注意的并不是所有实验都能够通过STEAM教育的方式进行分析，否则很容易造成教学内容过于混乱，无法达到教学目标的预期要求。STEAM教育视角对高中化学实验课外融合设计，可以帮助学生在真实生活场景中运用所学的相关知识和特点进行分析，强化教学设计的整体质量。在今后的实验设计中，需要按照情境设计问题创设，知识引导实践应用的流程，帮助学生真正提高学习能力。在教学评价设计中，需要根据学生完成实验内容的具体情况进行合理化评价。运用STEAM教学理念可以帮助学生主动学习，增強学习的整体效果，提高教学设计的主动性和积极性。

结束语

STEAM理念是全新的教学模式，通过课外融合实验能够有效激发学生的学习兴趣，也是化学学科的重要组成，在新时期要高度重视对不同学科之间的知识融合，促使学生全面综合发展，在未来教学实践中，教师应该高度重视STEAM教育理论知识，提高自身的教学能力，充分运用现代化的教学方法和教学思维，提高学生学习满意度。

参考文献

[1]杨淑贤.培养学生创新实验设计能力的项目式学习的开展研究[J].中学课程辅导（教师通讯），2020（17）：62-63.

[2]锁玮、吴晓红、马欣.依托手持技术的STEAM教学案例设计——以《碳酸钠与碳酸氢钠》为例[J].教育与装备研究，2020，36（06）：68-72.

[3]沈晓云.基于STEAM教育理念的“溶液配制及分析”化学实践教学[J].文理导航（中旬），2019（10）：68+70.

[4]许亮亮，张知为，王简文，范清源.基于STEAM理念的高中化学创新实验研究——四氧化三铁磁流体的制备和性质探究[J].化学教育（中英文），2020，41（09）：84-86.

[5]许亮亮、邹正、马嘉源.基于STEAM教育的高中化学创新实验研究——以“化学红绿灯振荡反应最优条件探究”为例[J].化学教育（中英文），2017，38（21）：55-59.