摘 要：STEM教育是基于科学、技术、工程和数学等学科领域的跨学科式的综合性教育，注重结合真实的问题情境培养学生的创造能力和实际操作动手能力。以《乙酸》的教学为例研究如何将STEM教育理念融合在化学教学中，以更好培养学生的学科核心素养。
关键词：STEM理念；乙酸；教学设计
STEM是科学、技术、工程、数学4门学科的简称，强调多学科的交叉融合。STEM教育并不是科学、技术、工程和数学4门学科教育的简单相加，而是将四门学科内容按照一定的知识逻辑和学科交叉重新整合形成一个有机体，以更好地培养学生的创造力和实践操作能力。STEM教育中4门学科的教学不能分开考虑，必须要紧紧相连，以整合的教学方式培养学生，促进学生掌握基本的知识和技能，并且能够进行灵活迁移应用以解决实际生活中的问题。融合的STEM教育具备新的核心特征：跨学科性、情境性、协作性等。在课程方面，STEM教育代表了课程组织方式的重大变革。目前高中常见课程模式是分科教学模式，即生物、化学、物理、数学等学科教师分别教授自己的学科科目，基本上很少与其他学科建立起联系。我国的STEM教育还处于起步阶段。因此大多数研究都集中在对国外STEM教育政策、相关法案的解读上，涉及教学模式、教学方法、教学策略的还比较少。很多教师还是将STEM课程当作传统的课程进行教学。事实上，STEM课程有别于传统的课程，它将传统的分科课程进行相应的整合，旨在培养学生的创新能力、跨学科解决问题的能力。因此，如何把众多孤立的学科有机地联系在一起，借助STEM教育理念，把学生学习的零碎知识变成一个互相联系统一的整体，改变我国教学只灌输学科知识，而不关注学生的素养培养的状况，是我国教育领域急需解决的问题。随着《普通高中化学课程标准（2017版）》（简称《课标》）的面世，“核心素养”一词已进入教师的视野，如何实现和发展学生的化学学科核心素养就成了化学教师们关注的热点。《课标》认为，为学生提供真实、具体的问题情境是促进学生学科核心素养发展的重要手段，也为学生化学学科核心素养提供了真实的表现机会，这就要求教师在进行教学设计时，围绕核心素养惊心开展内容设计，创设真实情境下的问题解决任务，使学生逐步发展化学学科核心素养。核心素养提出与STEM教育理念在某种程度上都是为了学生综合素质的提高，使学生能够全面发展，不只是成为一个学习的人，而是学会学习，并且能够具有创新能力，有自己的思维想法。化学课程应该以提高学生的化学学科核心素养为宗旨，重视科学、技术与社会的联系，让学生在熟悉的生活生产情境中感受化学的重要性，了解化学学科的核心思想、观点，逐步学会分析和解决与化学有关的实际问题。本文以“乙酸”为例，课时为1课时，将STEM理念渗透到教学设计中，培养学生化学学科核心素养，帮助学生打破学科界限，运用综合学科知识解决问题。
1教材分析
“乙酸”是人教版必修2教材第七章第三节乙醇与乙酸的第二课时。从教材整体上看，乙酸是继烃、醇之后又一重要的烃的含氧衍生物，也是羧酸类物质的代表物，它和我们的日常生活工业生产实际密切相关，从本节课的知识内容和乙酸的分子结构组成上来看，乙酸既是乙醇知识的巩固、延续和发展，又为酯类化合物的学习作铺垫，故本节有着承上启下的作用。
2学情分析
本节课的学生是高一年级的学生，他们在此之前已经掌握了几种简单的有机物——甲烷、乙烯、乙醇，对有机物已经有了基本的认识，对分子结构与分子性质之间的关系也有了一定的了解，认识了基本的官能团，掌握了常见的有机反应类型，具备了一定的实验设计能力，对实验探究有着强烈的兴趣，希望自己可以设计实验方案，完成实验探究，化学实验对学生有着强烈的吸引力。
3教学目标分析
本节课围绕“乙酸”，从STEM四个维度出发，制定如下教学目标：①科学——认识乙酸的组成和结构，强化微观结构和宏观性质关系的学科概念。②技术——通过实验探究，了解乙酸的酸性、酯化反应等性质及其用途，树立问题意识、证据意识，发展运用变化与平衡得到学科思想解决问题的能力。③工程——知道乙酸在日常生活中的应用，感受化学学科的魅力，体会化学对人类生活的巨大贡献，增强将化学成果应用于生产、生活的意识。④数学——了解乙酸的熔沸点；通过查阅资料，了解普通食醋中的乙酸含量。
4教学资源
自制多媒体课件、视频、直观教具、相关实验仪器。
5教学设计理念
食醋是厨房中常见的重要调味品，又是工业中重要的化工原料。通过醋的来源引出乙酸，接着自然而然地引出乙酸的结构组成、物理性质、化学性质以及其应用，理论联系实际，关注学生已有的生活和知识经验，突出学生学习的主动性。
6教学过程
流程一：创设情境，导入新课[教师]杜康酿酒的故事已经深入人心，但杜康的儿子黑塔也是一个小小发明家，黑塔在酿酒的过程中觉得把大量的酒糟扔掉太可惜了，于是他就把酒糟留了下来封到了大缸子里，到了二十一日酉时，打开盖子时闻到很香的味道并且忍不住尝了一下，酸酸的味道，后来在炒菜的时候，也会放一点进去作为调味酱，黑塔就用二十一日加“酉”字来命名这种液体，也就是今天我们厨房里随处可见的醋。那醋的主要成分应该是什么呢？[学生]乙酸设计意图：故事引入，激发学生的好奇心吸引学生的注意力，提高学生的兴趣，将学生迅速带入本节课的情境流程二：探究乙酸的物理性质[教师]（展示无水乙酸实物）来，同学们看一下我手里拿着的是什么？大家也可以观察你们桌子上的试剂瓶，观察的时候还可以打开盖子问一下有没有什么特殊的味道。[学生活动]观察桌子上的试剂瓶的颜色和状态，并打开试剂瓶闻味道。[教师]现在我们把乙酸加入装有水的试管和装有酒精的试管，大家仔细观察一下现象，通过以上的实验探究活动，对乙酸的物理性质应该有一定的了解，那我们一起来总结一下。[学生活动]总结乙酸的物理性质：色味、状态、溶解性（色味：无色有强烈刺激性气味；状态：液态；溶解性：易溶于水、乙醇等溶剂）设计意图：从生活回到化学课堂，培养学生的观察能力和整理信息的能力。同时通过趣味小活动，能够增强学生对乙酸物理性质的感性认识。流程三：了解乙酸的组成结构[投影]PPT（或实物）展示乙酸的球棍模型，比例模型[教师]大家回顾上节课学习乙醇时我们对乙醇结构和组成的描述，通过观看乙酸的球棍模型和比例模型，看是否能试着说出乙酸的结构[学生活动]尝试推理出乙酸的分子式、结构简式、官能团（分子式C2H4O2；结构简式CH3COOH；官能团—COOH）设计意图：通过引导学生自己探究乙酸的结构特点，加深学生对乙酸分子空间结构的认识，突出结构对性质的决定作用，引发思考，培养学生发散思维能力。流程四：探究乙酸的化学性质活动一：探究乙酸的酸性[教师]乙酸，应该是一种酸，那么乙酸也应该具有酸的通性，回忆一下酸的通性包括哪些内容？[学生回答]酸的通性：①与指示剂作用；②与活泼金属反应；③与碱反应；④与碱性氧化物反应；⑤与某些盐反应[教师]乙酸具有酸的通性，那具体乙酸酸性强弱如何呢？怎么比较乙酸、碳酸、盐酸的酸性强弱呢？[学生活动]根据实验台面上所提供的药品和试剂，分组设计实验方案并且完成实验活动（实验药品：乙酸、盐酸、碳酸钠溶液，pH试纸）[探究结论]酸性强弱：盐酸＞乙酸＞碳酸[总结延伸]其实不仅可以通过实验比较出乙酸和碳酸的强弱，我们生活中许多现象也能证明，比如说家庭补钙剂，还是鸡蛋壳可以溶解在醋中。[教师]乙酸是几元酸呢？说明依据[学生猜测]四元酸，因为乙酸分子有4个H；还有可能是一元酸，因为在电解质电离时学过乙酸的电离方程式，它只能电离出一个H+。[教师]同学们的猜测都是合理地，最多电离出几个氢离子决定了几元酸，那乙酸中被电离出来的H+来自哪里？[学生猜测]不是甲基，因为甲烷没有酸性；可能是羧基里面的氢[教师]就是羧基里面的氢电离出来了H+，所以综上考虑，乙酸应该是一个一元弱酸。设计意图：积极开展生生、师生对话，活跃了课堂气氛，调动了学生的积极性；学生自己设计实验，和同学一起完成实验，培养学生的团队精神，发展学生探究物质性质的水平。活动二：探究酯化反应[投影]PPT展示糖醋鱼的图片[提问]为什么我们在做糖醋鱼的时候加了醋之后还要加酒呢？而加了酒之后，香味就更加浓了，这其中的原因是什么呢？（带着问题进行实验探究）[实验探究]课本必修2第80页实验7-6。[教师]强调：①实验装置的组装顺序；②装置的气密性；③实验安全问题[学生活动]①观察装有饱和碳酸钠溶液的试管里有什么变化？②生成的新物质的眼色、状态、味道如何？[实验探究]①浓硫酸的作用？②加热的原因？③碎瓷片的作用？④导管未伸入液面以下的原因？⑤饱和碳酸钠溶液的作用？设计意图：通过对酯化反应的实验，建立对酯化反应的认识，探讨交流实验中的注意点，培养学生的独立思考能力，初步体会有机合成的科学方法5.流程五：作业布置，总结提升[课后作业]完成课后习题1、5、6题。[课后活动]调查市场醋的品种和用途；收集资料，了解醋的酿造技艺。设计意图：学生继续学习，通过资料的收集，让学生体会化学与生活的联系，体会到化学为社会创造的美好价值。
7学习评价
1）通过趣味小活动和分析乙酸的结构，诊断学生认识物质的水平。2）通过对验证乙酸的酸性实验方案的讨论与评价，发展学生探究物质性质的水平。3）通过对乙酸乙酯的制备实验的讨论与分析，诊断学生对酯化反应及其本质的认识水平。基于STEM理念的化学教学设计不仅符合我国目前科学教育研究的新思路，也为我国高中化学课堂教学注入了新的活力。基于STEM理念下的高中化学教学设计，注重引导学生将不同学科的知识用于处理化学学习过程中遇到的实际问题。学生通过本节课了解到了乙酸的酸性及其来源，结构组成，并且通过实验探究掌握了乙酸的酯化反应。教学过程中注重引导学生发现问题、解决问题，培养学生动手实践的能力，体现了新课程标准对学生化学学科核心素养的培养。
作者：张颖 单位：哈尔滨师范大学 教师教育学院