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摘要：五年制高职分析化学中有许多问题在传统教学模式下难以突破，而 STEAM 理念下多种学科和领域的整合式教学可以明显提高教学的有效性，为分析化学的教学提供了新思路。本文以“酸碱滴定曲线的绘制”为例，将 STEAM教育理念应用其中，采用项目式教学的方式，把酸碱滴定与酸度计的使用进行巧妙整合，重点培养学生的分析化学核心素养和学习兴趣，为教学实践提供参考。
关键词：STEAM理念;五年制高职;分析化学教学
中图分类号：G712 文献标志码：A 文章编号：1673-9094-（2021）02/03C-0057-04
分析化学是研究关于物质的组成、含量、结构和形态等化学信息，及其分析方法和相关理论的一门科学[1]，是五年制高职药学及其相关专业的专业基础课。作为化学学科的重要分支，分析化学被誉为科学技术的眼睛，是人类认识化学世界的视窗和探索物质微观世界的工具。分析化学的学习理论与实验并重，既有系统性、逻辑性很强的理论知识，还需要扎实的实验操作技能，更需要学习者树立严格的“量”的概念，具有分析问题、解决问题的能力。但是，分析化学理论知识繁杂抽象、理解困难，各种公式计算推导所占比重较大，对实践要求较高，需要学习者具备较好的化学基础和较强的理工科思维。因此，学生的畏难情绪很严重，学习主动性不高，导致教师的教学效果不好。
一、分析化学教学现状分析
五年制高职分析化学课程的教学，受到傳统学科课程体系下课程设置的影响，仍然是以学科为主线，一般按照教材章节顺序采用传授理论知识为主的授课方式，理论与实践相分离，忽略了学科间的联系和知识与生活、社会、工业生产的联系。缺乏联系实际的学习，不仅难以调动学生的学习积极性，也不能体现出职业教育的特色，不利于学生思维逻辑能力的培养和对自己学习能力自信心的养成。
学生知道分析化学的重要性，但大部分学生感觉自己对于原有的化学知识掌握不够扎实，面对难度加大的分析化学，很不自信。如何将枯燥、难懂的化学知识变得通俗易懂，让学生克服自身的畏难情绪，让教材中的知识与学生的生活经验相融合，从而激发学生学习的主动性和自信心，是五年制高职分析化学教学亟需解决的问题。
我们发现，相较于理论，学生对于动手操作更加有兴趣，掌握也更快，更希望“动手”，在实验中探索分析化学的知识，培养分析化学素养。因此，我们尝试了在分析化学的教学中融入STEAM教育的理念，加强多种学科知识间的联系，重新进行教学内容的整合，结合真实学习情景，手脑并用，培养学生的学习兴趣，提高学生的综合能力和促进STEAM素养的形成。
二、基于STEAM教育理念的分析化学教学思路与策略
1. STEAM教育概述
20世纪80年代，为打破学科间的固有界线，美国国家科学基金会提出了STEM教育。所谓STEM，即科学（Science）、 技术（Technology）、 工程（Engineering）、数学（Maths）四个学科的英文首字母缩写。它强调跨学科的整合，培养学生的理工科思维和综合运用知识的能力。后期考虑到艺术在人才培养中的独特作用，又把它引入其中，形成了STEAM教育[2][3]。
STEAM教育虽然包含了五门学科，但不是简单的叠加，而是希望能打破学科间的壁垒，通过在教学中解决具体的实际问题，把知识渗透于解决问题的过程中，培养学生的跨学科思维和学习能力。把STEAM理念应用于分析化学的教学时，也应该体现出这个特点。
2.教学内容的选取
按照传统学科化的课程内容安排，分析化学主要分为化学分析和仪器分析两部分。首先介绍实验数据的处理方法，接着进入化学分析部分，主要是容量分析和重量分析，继而进入仪器分析领域，涉及电化学、光谱法和色谱法的知识。这种顺序条理清楚，逻辑严密，体现了学科教学的严谨性。但知识点都过于抽象，学生感到与自己的生活距离过远，难以理解，灵活应用更是困难。为此，我们对分析化学的知识点进行重新梳理，挖掘内在联系，将其中涉及的科学、技术、工程、艺术和数学五门学科重新进行整合，把分析化学的内容改造成以学生生活为起点的项目形式，通过序列化的问题有机串接起各学科知识，使课程要素形成有机联系和有机结构[4]。
3.实施流程
学生之所以认为分析化学抽象、枯燥，很大一部分原因在于讲授的内容与学生的生活严重脱节。为改变这种情况，需要将学科知识转化为现实中的生活知识，以真实的生活情境为“引子”进行活动设计和流程分析，完成学科知识的学习和能力的提升。
把STEAM教育应用于分析化学，其核心目标是运用分析化学知识与相关学科的内容及工程思维，完成现实生活情境中的实践性项目。分析化学中的学习通常以解决实际问题和探讨分析方案为出发点，学生在教师的指导下，通过小组间的交流与探讨初步设定方案;再通过与教师的讨论和组间交流，对初步方案进行修改和完善。根据方案，准备相应的仪器设备和试剂;接着实践方案的设计;最后由学生进行团队成果展示，进行自评、互评和教师综合评价。学生在项目学习中思考、讨论、计算、设计，在问题解决的同时，获得知识与技能。
三、基于STEAM理念的分析化学教学案例设计
以“酸碱滴定曲线的绘制”为例，介绍基于STEAM的分析化学教学整合与设计。酸碱滴定曲线是以所滴定的酸或碱的体积为横坐标，以中和反应后溶液的pH值为纵坐标，体现酸碱滴定过程的曲线图，是酸碱滴定中非常重要的内容。但是，现有教材中对于它的绘制是通过大量公式计算出来的，教师讲解很费劲，学生不能理解推导过程，只能对结果死记硬背，更不能在酸碱滴定中灵活运用。因此，我们在设计中，把电化学的知识提前引入，引导学生利用酸度计，自制设备，结合数学模型处理数据，完成强酸强碱酸碱滴定曲线的绘制。
1.方案的讨论与制订 首先由教师根据预先设定的情景导入课程，教师引导学生查阅文献、整理资料，主要是探究酸碱的定义、中和反应的实质、溶液酸度的计算、滴定的概念等问题，思考方案并与同小组成员讨论，大家分工撰写方案。教师根据学生的讨论情况适当引导，补充电化学的一些资料，帮助学生认识酸度计，并应用于自己的方案中。讨论后，由学生代表汇报本组的方案，经过修改完善，形成全班的总方案。
2.实验材料的准备
方案中涉及酸度计、两用滴定管等仪器的安装和使用，学生通过查阅仪器说明书，参考理论资料，完成了滴定曲线绘制相关仪器的搭建和调试准备工作，学会了滴定管的操作原理，同时工程思维得到了锻炼。在试剂配制上，虽然大部分的方法在《中国药典》中可以查到，但是试剂的浓度、用量等需要学生自己计算。通过计算，锻炼了数学能力，促进了学生对药物分析中溶液配制相关知识的理解。
3.强酸强碱滴定曲线的绘制
模拟酸碱滴定的过程，借助酸度计，记录不同滴定体积下溶液pH值的变化，绘制出0.1mol/L氢氧化钠滴定液滴定0.1mol/L盐酸滴定液的酸碱滴定曲线。为了能够绘制出更精确的酸碱滴定曲线，学生查阅滴定管和酸度计使用的注意事项，校准酸度计，一遍遍尝试化学计量点附近的半滴操作，滴定操作技能有了很大的提高。
4.学习成果的展示汇报
各组利用积累的素材制作 PPT，内容应包括方案的主要内容、仪器的安装调试情况录像、方案实施时的实时讲解、成员的分工完成情况、每个成员的困难与解决方法等事项。各组选出一名成员展示本小组的成果，呈现方式由各小组自选，可以坐标纸手绘、借助软件EXCEL绘制，也可以制作成视频呈现。在这个过程中培养学生的艺术素养。随着滴定曲线在自己手中逐渐呈现，学生对相关理论知识的理解也逐渐加深。
5.学习的总结评价
为了能更加全面客观地评价学生的学习情况，坚持过程性评价和结果性评价并重的原则，评价分为个人评价、组内评价、组间互评和教师评价四个部分（详见表1）。个人评价和组内评价倾向于学习过程中的评价，组间互评是对其他小组作品呈现效果的评价，教师评价综合考虑各方面的因素，起到监督、引导和反馈的作用。这种多元评价体系，使学生在清晰认识自我学习特点的同时，增强学习分析化学的信心和兴趣。
四、结语
基于STEAM教育理念的五年制高职分析化学教学促进了学生综合素质的发展，理解了科学知识，明确酸碱滴定曲线的概念、绘制方法和作用;提升了技术素养，磨练滴定分析操作技能;增强了工程能力，搭建和调试设备，解决实验中的问题;掌握了数学方法，学会计算试剂用量、寻找滴定液使用量和pH值的关系;培养了艺术人文意识，形成爱护环境、欣赏美的积极态度。总之，新的教学模式提高了学生学习的主动性，增强了自信心，培养了综合素质，达到了较好的教学效果。
参考文献：
[1]李维斌，陈哲洪.分析化学：第三版[M].北京：人民卫生出版社，2019：1.
[2]范文翔，张一春.STEAM教育：发展、内涵与可能路径[J].现代教育技術，2018（3）.
[3]余胜泉，胡翔.STEM教育理念与跨学科整合模式[J].开放教育研究，2015（4）.
[4]郑思晨.STEM 课程的系统解读——基于本土化实践的探索[M].上海：上海教育出版社，2018：142-157.
责任编辑：章跃一
关键词：STEAM理念;五年制高职;分析化学教学
中图分类号：G712 文献标志码：A 文章编号：1673-9094-（2021）02/03C-0057-04
分析化学是研究关于物质的组成、含量、结构和形态等化学信息，及其分析方法和相关理论的一门科学[1]，是五年制高职药学及其相关专业的专业基础课。作为化学学科的重要分支，分析化学被誉为科学技术的眼睛，是人类认识化学世界的视窗和探索物质微观世界的工具。分析化学的学习理论与实验并重，既有系统性、逻辑性很强的理论知识，还需要扎实的实验操作技能，更需要学习者树立严格的“量”的概念，具有分析问题、解决问题的能力。但是，分析化学理论知识繁杂抽象、理解困难，各种公式计算推导所占比重较大，对实践要求较高，需要学习者具备较好的化学基础和较强的理工科思维。因此，学生的畏难情绪很严重，学习主动性不高，导致教师的教学效果不好。
一、分析化学教学现状分析
五年制高职分析化学课程的教学，受到傳统学科课程体系下课程设置的影响，仍然是以学科为主线，一般按照教材章节顺序采用传授理论知识为主的授课方式，理论与实践相分离，忽略了学科间的联系和知识与生活、社会、工业生产的联系。缺乏联系实际的学习，不仅难以调动学生的学习积极性，也不能体现出职业教育的特色，不利于学生思维逻辑能力的培养和对自己学习能力自信心的养成。
学生知道分析化学的重要性，但大部分学生感觉自己对于原有的化学知识掌握不够扎实，面对难度加大的分析化学，很不自信。如何将枯燥、难懂的化学知识变得通俗易懂，让学生克服自身的畏难情绪，让教材中的知识与学生的生活经验相融合，从而激发学生学习的主动性和自信心，是五年制高职分析化学教学亟需解决的问题。
我们发现，相较于理论，学生对于动手操作更加有兴趣，掌握也更快，更希望“动手”，在实验中探索分析化学的知识，培养分析化学素养。因此，我们尝试了在分析化学的教学中融入STEAM教育的理念，加强多种学科知识间的联系，重新进行教学内容的整合，结合真实学习情景，手脑并用，培养学生的学习兴趣，提高学生的综合能力和促进STEAM素养的形成。
二、基于STEAM教育理念的分析化学教学思路与策略
1. STEAM教育概述
20世纪80年代，为打破学科间的固有界线，美国国家科学基金会提出了STEM教育。所谓STEM，即科学（Science）、 技术（Technology）、 工程（Engineering）、数学（Maths）四个学科的英文首字母缩写。它强调跨学科的整合，培养学生的理工科思维和综合运用知识的能力。后期考虑到艺术在人才培养中的独特作用，又把它引入其中，形成了STEAM教育[2][3]。
STEAM教育虽然包含了五门学科，但不是简单的叠加，而是希望能打破学科间的壁垒，通过在教学中解决具体的实际问题，把知识渗透于解决问题的过程中，培养学生的跨学科思维和学习能力。把STEAM理念应用于分析化学的教学时，也应该体现出这个特点。
2.教学内容的选取
按照传统学科化的课程内容安排，分析化学主要分为化学分析和仪器分析两部分。首先介绍实验数据的处理方法，接着进入化学分析部分，主要是容量分析和重量分析，继而进入仪器分析领域，涉及电化学、光谱法和色谱法的知识。这种顺序条理清楚，逻辑严密，体现了学科教学的严谨性。但知识点都过于抽象，学生感到与自己的生活距离过远，难以理解，灵活应用更是困难。为此，我们对分析化学的知识点进行重新梳理，挖掘内在联系，将其中涉及的科学、技术、工程、艺术和数学五门学科重新进行整合，把分析化学的内容改造成以学生生活为起点的项目形式，通过序列化的问题有机串接起各学科知识，使课程要素形成有机联系和有机结构[4]。
3.实施流程
学生之所以认为分析化学抽象、枯燥，很大一部分原因在于讲授的内容与学生的生活严重脱节。为改变这种情况，需要将学科知识转化为现实中的生活知识，以真实的生活情境为“引子”进行活动设计和流程分析，完成学科知识的学习和能力的提升。
把STEAM教育应用于分析化学，其核心目标是运用分析化学知识与相关学科的内容及工程思维，完成现实生活情境中的实践性项目。分析化学中的学习通常以解决实际问题和探讨分析方案为出发点，学生在教师的指导下，通过小组间的交流与探讨初步设定方案;再通过与教师的讨论和组间交流，对初步方案进行修改和完善。根据方案，准备相应的仪器设备和试剂;接着实践方案的设计;最后由学生进行团队成果展示，进行自评、互评和教师综合评价。学生在项目学习中思考、讨论、计算、设计，在问题解决的同时，获得知识与技能。
三、基于STEAM理念的分析化学教学案例设计
以“酸碱滴定曲线的绘制”为例，介绍基于STEAM的分析化学教学整合与设计。酸碱滴定曲线是以所滴定的酸或碱的体积为横坐标，以中和反应后溶液的pH值为纵坐标，体现酸碱滴定过程的曲线图，是酸碱滴定中非常重要的内容。但是，现有教材中对于它的绘制是通过大量公式计算出来的，教师讲解很费劲，学生不能理解推导过程，只能对结果死记硬背，更不能在酸碱滴定中灵活运用。因此，我们在设计中，把电化学的知识提前引入，引导学生利用酸度计，自制设备，结合数学模型处理数据，完成强酸强碱酸碱滴定曲线的绘制。
1.方案的讨论与制订 首先由教师根据预先设定的情景导入课程，教师引导学生查阅文献、整理资料，主要是探究酸碱的定义、中和反应的实质、溶液酸度的计算、滴定的概念等问题，思考方案并与同小组成员讨论，大家分工撰写方案。教师根据学生的讨论情况适当引导，补充电化学的一些资料，帮助学生认识酸度计，并应用于自己的方案中。讨论后，由学生代表汇报本组的方案，经过修改完善，形成全班的总方案。
2.实验材料的准备
方案中涉及酸度计、两用滴定管等仪器的安装和使用，学生通过查阅仪器说明书，参考理论资料，完成了滴定曲线绘制相关仪器的搭建和调试准备工作，学会了滴定管的操作原理，同时工程思维得到了锻炼。在试剂配制上，虽然大部分的方法在《中国药典》中可以查到，但是试剂的浓度、用量等需要学生自己计算。通过计算，锻炼了数学能力，促进了学生对药物分析中溶液配制相关知识的理解。
3.强酸强碱滴定曲线的绘制
模拟酸碱滴定的过程，借助酸度计，记录不同滴定体积下溶液pH值的变化，绘制出0.1mol/L氢氧化钠滴定液滴定0.1mol/L盐酸滴定液的酸碱滴定曲线。为了能够绘制出更精确的酸碱滴定曲线，学生查阅滴定管和酸度计使用的注意事项，校准酸度计，一遍遍尝试化学计量点附近的半滴操作，滴定操作技能有了很大的提高。
4.学习成果的展示汇报
各组利用积累的素材制作 PPT，内容应包括方案的主要内容、仪器的安装调试情况录像、方案实施时的实时讲解、成员的分工完成情况、每个成员的困难与解决方法等事项。各组选出一名成员展示本小组的成果，呈现方式由各小组自选，可以坐标纸手绘、借助软件EXCEL绘制，也可以制作成视频呈现。在这个过程中培养学生的艺术素养。随着滴定曲线在自己手中逐渐呈现，学生对相关理论知识的理解也逐渐加深。
5.学习的总结评价
为了能更加全面客观地评价学生的学习情况，坚持过程性评价和结果性评价并重的原则，评价分为个人评价、组内评价、组间互评和教师评价四个部分（详见表1）。个人评价和组内评价倾向于学习过程中的评价，组间互评是对其他小组作品呈现效果的评价，教师评价综合考虑各方面的因素，起到监督、引导和反馈的作用。这种多元评价体系，使学生在清晰认识自我学习特点的同时，增强学习分析化学的信心和兴趣。
四、结语
基于STEAM教育理念的五年制高职分析化学教学促进了学生综合素质的发展，理解了科学知识，明确酸碱滴定曲线的概念、绘制方法和作用;提升了技术素养，磨练滴定分析操作技能;增强了工程能力，搭建和调试设备，解决实验中的问题;掌握了数学方法，学会计算试剂用量、寻找滴定液使用量和pH值的关系;培养了艺术人文意识，形成爱护环境、欣赏美的积极态度。总之，新的教学模式提高了学生学习的主动性，增强了自信心，培养了综合素质，达到了较好的教学效果。
参考文献：
[1]李维斌，陈哲洪.分析化学：第三版[M].北京：人民卫生出版社，2019：1.
[2]范文翔，张一春.STEAM教育：发展、内涵与可能路径[J].现代教育技術，2018（3）.
[3]余胜泉，胡翔.STEM教育理念与跨学科整合模式[J].开放教育研究，2015（4）.
[4]郑思晨.STEM 课程的系统解读——基于本土化实践的探索[M].上海：上海教育出版社，2018：142-157.
责任编辑：章跃一