浅谈美国高中化学教材的特点

于京波

（首都师范大学附属中学 北京 100048）

中美合作办学项目的开展，美国高中化学课程的引进，在拓宽教师视野的同时也带来了新的挑战——教材内容、教学模式和教学理念的融合。其中，适应美国高中化学教材，是圆满完成教学任务的前提。

由美国著名教育书籍出版集团Holt，Rinehart and Winston出版的Modern Chemistry，是美国高中化学经典教材，自1918年第一版至今，已有将近百年的历史。与我国高中化学教材相比，Modern Chemistry在知识体系、教学目标、原理讲解和实验设计方面都有独到之处。

一、Modern Chemistry的特点

1.知识体系——结构完整，着眼发展

结构完整的知识体系，是教材最显著的特点，教材的章节目录如表1所示。

表1 Modern Chemistry章节目录

教材涵盖了化学学科的重要理论和方法，涉及化学学科的四大重要分支学科——物理化学、分析化学、无机化学和有机化学，完整地展示了化学学科的框架。教材内容广泛，但在知识深度方面要求不高，学生通过高中化学课程的学习，将会对化学学科的整体结构和各分支学科研究范围有清晰的认识。

教材不仅能向学生展示化学学科的框架，更着眼于学生的发展，对有志于在化学领域深造的学生将起到过渡作用，主要体现在：（1）完成高中化学课程时，学生会对化学学科形成较为系统和深入的认识；（2）进入大学后，基于对各分支学科的了解，学生可以准确地将个人兴趣和特定的化学专业“对号入座”，明确发展方向。

2.教学目标——重视方法，问题驱动

教材的教学目标不囿于解决某一问题，而是掌握解决一类问题的方法，实现化学学科思想的渗透。相应地，教材的内容安排多采用 “问题——方法——更多问题”的问题驱动型模式。

研究分子构型（molecular geometry）的过程中，教材首先展示分子构型的多样性，引发学生思考分子构型多样性的原因。之后，提示学生：分子中的价电子对由于相互排斥作用，尽可能趋向彼此远离。学生遵循这一原则，掌握解决分子构型问题的方法——价层电子对互斥理论（VSEPR theory），进而推断 BeF2、BF3、CH4等分子的构型，深化对价层电子对互斥理论的理解。

在分析影响化学反应速率的因素部分，教材以生活情境引入后，指出：化学反应速率取决于反应物的碰撞频率和碰撞效率。间接地提示学生：哪些因素能够影响反应物的碰撞频率或碰撞效率，就会改变化学反应速率，启发学生思考：反应物性质、表面积、温度等因素是如何影响反应物的碰撞频率或碰撞效率从而产生“改变化学反应速率”这一结果的？最终实现碰撞理论的活学活用。

3.原理讲解——知无不言，言无不尽

教材涵盖了大量化学原理，而化学原理的高度概括性决定了教材内容的高度抽象性，由此衍生出两个关键问题：（1）如何将抽象的原理解释得全面、透彻，使学生易于接受；（2）如何结合生活情境将枯燥而抽象的原理形象化，使学生乐于接受。

教材秉承了学术性文章所具备的规范、严谨、逻辑性强等特征，但用语朴实，解释详尽，并在教材中加入大量资料，对学生学习和教师教学都起到了良好的辅助作用。

以教材中的一处概念教学和一处原理教学为例：

① 在阐述数据的 “精密度 （precision）” 和 “准确度（accuracy）”两个易混淆的概念时，教材并不是罗列概念便草草了事，而是以一种常见运动器械——飞镖为例：飞镖彼此间的接近程度代表数据的精密度，飞镖与靶心的偏离程度表示数据的准确度［1］。学生普遍反映：这一范例将抽象的概念形象化，极大地简化了对两个概念的辨析和理解。

图1 精密度与准确度的区别

②化学平衡移动是化学平衡的教学难点，初学者经常困扰于难以将“勒夏特列原理：如果改变影响平衡的一个条件，平衡将向能够减弱这种改变的方向移动”——这一精炼规律理解并应用于纷繁芜杂的平衡体系。教材在讲解此部分内容时，对于每一种影响平衡的外界条件，均配以化学反应作为范例，而讲解过程更是不惜笔墨，将勒夏特列原理的应用说懂、说透。

以教材对“压强对化学平衡的影响”的解析为例，教材先阐明其应用范围：压强仅影响有气态物质存在的平衡体系；气体物质的量有变化的反应。

继而分析化工生产的重要反应——合成氨N2（g）+3H2（g）⇌2NH3（g），提出问题：如果压强增加，体系怎样才能减弱这种改变？再通过分析气体压强与气体物质的量的关系得到结论：平衡右移。

教材中还经常出现“让我们设想（Let us consider）”等话语，给学生一种朴实、亲近的感觉，会让人感觉是在聆听一位细致、耐心的教师的讲解，而非面对冷冰冰的文字。

4.实验设计——贴近生活，鼓励探索

实验是化学学习的重要环节，实验不仅可以使学生切身体会化学原理的应用，深化对原理的理解，更重要的是，如果学生通过实验能够形成“我要通过实验验证”和“我想试试看”的科学探索意识，将会使学生终身受益，也真正地体现了实验的价值。

“让原理贴近生活”，是教材实验设计的核心思想。实验材料也往往是生活中的常见物品，例如：第2章——测量与计算的实验——爆米花中水的质量分数，实验的设计意图是体验数据的收集、处理过程，巩固有效数字的运算规则，研究对象则是爆米花。实验首先介绍爆米花的成因：玉米内部的水受热变为水蒸气，发生体积的急剧膨胀，辅以压强调节，最终导致玉米爆开。激发了学生的求知欲，学生会希望探究：玉米里水的含量究竟有多少？以至于能形成爆米花。进而通过测量爆米花样品加热前后的质量损失求算水的含量，找到答案的同时，实验的设计意图也潜移默化地得到落实。

在这些实验中，也不乏别出心裁的创想，令人印象深刻，第5章——元素周期律的实验——1869年，门捷列夫的实验室（The Mendeleev Lab of 1869）便是其中之一。门捷列夫提出的元素周期律及元素周期表之所以被科学界接受，主要原因是他对当时几种未知元素性质的准确预测，而这一准确预测体现着他对元素周期律的研究、理解与应用。实验以上述情境为出发点，为学生提供单质样品、周期表、化学手册，让学生通过“观察——查阅资料——应用元素周期律”的方式推断一些周期表中尚未出现元素的性质。实验中，学生将亲历大师的研究过程，进一步认识周期律的应用，体会科学探索过程的艰辛与成功后的喜悦之情。

二、应用前景

综上所述，美国高中化学教材——Modern Chemistry呈现“高起点，低落点”的特点：教材知识体系以化学原理为主，具有很强的学术性；教学目标关注学科方法的落实；原理讲解详尽，使学生易于理解；实验设计贴近生活，并给予学生充分的探索空间。

教材中体现的立足学科知识体系建构，重视学科思想渗透，鼓励实验探究等教学理念，正与《普通高中化学课程标准（实验）》提出的“加深对物质世界的认识，体验科学探究的过程，增强创新精神和实践能力［2］”课程目标不谋而合，因此，借鉴国外教材，完善教学手段，将会提高教师的业务素养，亦会对培养学生的科学素养大有裨益。

［1］ Raymond E.Davis， Regina Frey， Mickey Sarquis et al.Modern Chemistry ［M］.NewYork：Holt， RinehartAnd Winston Company， 2009， 197， 568， 44， 598， 598， 598，598

［2］ 中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准（实验）［M］.北京：人民教育出版社， 2003：1