中美化学必修阶段“化学键”内容的教材编排对比研究

2017-10-09姚娟娟王婧子王世存

化学教与学 2017年10期

关键词：化学键人教版化合物

姚娟娟王婧子王世存

（1华中师范大学化学教育研究所湖北武汉 430079;2华中师范大学第一附属中学湖北武汉 430223）

中美化学必修阶段“化学键”内容的教材编排对比研究

姚娟娟1王婧子2*王世存1

（1华中师范大学化学教育研究所湖北武汉 430079;2华中师范大学第一附属中学湖北武汉 430223）

以必修阶段的“化学键”内容编排为例，分析中美两套高中化学教材在知识的呈现范围、图像表征两个方面的异同点，根据具体内容呈现方式的差异性阐述两套教材编写的特点，并从中获得启示，以期为我国必修阶段的“化学键”知识教学提供借鉴与指导。

中美高中化学教材；化学键；教材编排

教材是将课程标准具体化的载体，是教师实施教学的重要依托，是学生习得知识、开拓思维、获得发展的重要保证，所以教材中特定内容的编排方式对于教师的教和学生的学有着至关重要的作用，但同一内容在教材中的呈现会因不同的教育理念而不同，比如中美高中化学必修阶段的概念教学内容“化学键”。为了能更好地实现以“化学键”作为内容载体的学科素养培育，文章以由菲利普主编、王祖浩译，浙江教育出版社出版的美国化学教材《化学：概念与应用》（以下简称“美国教材”）［1］和宋心琦主编，人民教育出版社出版的《化学2》（以下简称“人教版《化学2》”）［2］中必修阶段的内容“化学键”作为研究对象，进行这一学习主题的比较研究，以期指导教育工作者对此部分内容的开发与设计。

一、中美两套化学教材“化学键”内容编排比较

“化学键”作为高中阶段的重要概念知识，学生对内容的理解与掌握有助于微粒观和变化观的学科观念发展。两套教材在必修、选修阶段都安排了相应的知识学习，美国教材与“化学键”相关的必修内容位于教材第4章《化合物的形成》的第2节“元素如何形成化合物”，人教版是位于《化学2》第1章的第3节“化学键”。大体上看，两种教材关于必修阶段“化学键”的主要内容安排是一致的，但具体知识的编排方式却不同，以下将从内容的呈现范围、图像表征两个角度分别阐释两套教材在必修阶段对“化学键”内容的设计与编排。

1.两套化学教材“化学键”内容呈现范围比较

教材中内容的呈现范围利于教师明确教学的深广度，确定教学重难点，从而在一定的内容线索下制定教学目标。然而，不同社会背景下的教育理念不同，学生所接受的教育背景也存在差异，从而造成不同国家对同一内容的编排范围存在差异性，笔者分析中美两套教材，发现二者关于必修阶段“化学键”的知识呈现范围的确存在些许不同，具体如下表1所示。

表1 中美两套化学教材关于必修阶段“化学键”的呈现范围比较

从内容选择上看，两套教材在正文中都出现关于离子键、离子化合物、共价键与共价化合物的概念教学；并要求能用电子式表示化合物的形成。人教版整体的教材呈现是以有限元素构成的数以千万种物质引入，借宏观物质氯化钠的微观形成为例阐述离子键、离子化合物的概念，之后进行共价键、共价化合物的概念教学且涉及共价键的下位概念（非极性键和极性键），然后归纳化学键的概念，最后将内容延伸到分子间作用力和氢键。而美国教材是从原子结合的化学史角度出发，通过原子八隅体稳定结构的两种形成方式阐述离子键和共价键的概念，利用原子结构示意图对离子键和共价键的形成做出直观解说，在离子化合物概念引出之后，介绍离子化合物的晶体结构，最后阐明离子化合物与共价化合物的性质差异原因。从上可知，美国教材“化学键”的编排比人教版难度更大，比如正文出现“NaCl的晶体结构”，而该阶段学生的思维发展尚不完善，所以会增加学生学习时的负担，人教版在必修阶段并未安排，而是在选修中详细编排，即人教版必修阶段“化学键”内容编排注重知识的系统性、阶段性与逻辑性。

2.两套化学教材“化学键”内容图像表征比较

教材中信息的表征方式是教材发挥其课程与教学功能的关键，而作为教材第二语言的图像，它的作用在于对抽象内容进行形象化解释与直观概括的同时能有效降低内容的难度［3］。就“化学键”内容而言，其微观性和抽象性导致内容有难度，利用图像搭建支架是降低这一难度的策略。表2是两套教材关于本节内容设置的图像。

表2 中美两套化学教材关于必修阶段“化学键”内容的图像表征比较

由表2知，在图像数量上，美国教材在编排时多于人教版《化学2》。美国教材分别用2张和5张图片展示稀有气体用途及稀有气体的原子结构，帮助学生理解原子为何会形成八隅体构型，从而为离子键与共价键的概念教学搭建脚手架；在概念教学时，教材利用原子结构示意图形象地表征化合物形成中的电子转移与电子共享，将概念的形成可视化；且在进行离子化合物和共价化合物的性质教学时采用了生活中的实物图片，以学生的生活经验为基础进行教学符合学生的认知规律，有助于学生基于认识建构知识。人教版《化学2》正文中用了1张“Na与Cl2反应”的实验图片作为学习离子键的背景支架，但关于共价键概念及其他内容的编排多用文字叙述。对比两套教材，人教版中插入的图片数量不是太充分，与社会生活相关的图片不是太多，可能会增大教师对教材内容挖掘与重构的难度，削弱学科知识与社会生活的联系。

二、中美两套高中化学教材“化学键”编排启示

经过对两套教材关于必修阶段的“化学键”编排进行的比较分析，可知在进行“化学键”内容编写时应该：（1）重视模型建构、厘清概念形成；（2）关注学生认知、注重内容衔接；（3）联系社会生活、强化价值培养。

1.重视模型建构、厘清概念形成

化学概念的教学要清楚概念的建立过程，理解概念内涵和外延，认识概念的价值。“化学键”对探究微观世界和理解化学反应本质有重要意义，所以学生要对概念形成清晰认识。而利用模型，可深入分析化学键概念的内涵和外延，解释分析概念间内部矛盾，从而建构知识体系［4］。两套教材在编写“化学键”内容时都注重模型铺垫和情境创设，比如利用“电子式”模型表征原子间电子转移与共享的微观本质，既降低了概念认知难度，又利于学生清楚化学键的形成过程，避免相异构想的形成。若直接通过文字叙述概念，既影响教师对内容开发，又会削弱概念学习的阶段性，增加概念学习的生涩度，最终学生只能记诵概念。所以，在进行概念性内容的编写时，应适当将化学模型作为一种科学方法工具体现在教材编写中，有助于学生化学科学方法与观念的发展，从而有利于学生“证据推理与模型认知”的学科素养培育。

2.关注学生认知、注重内容衔接

以学生已知作为教学起点能调动学习积极性，教学内容的衔接有助于系统知识框架的搭建。比如，人教版《化学2》编排“化学键”时设置了与先前知识相关的文字陈述“从元素周期表我们可以看出，到目前为止，已经发现的元素只有一百多种。然而，由这一百多种元素的原子组成的物质却数以千万计”。将所学的知识穿插在新课内容中，意在激发对之前所学内容的巩固，且以学生的已有经验为基础进行教学，契合认知规律，有利于引导学生建立新旧知识间的层级联结，即将新旧知识间的前后衔接体现在教材中，利于教师以学生的认知作为基点进行内容的具体化设计，帮助学生形成逻辑系统化的知识网络，而不是单个孤立的知识点。

3.联系社会生活、强化价值培养

教材中知识的价值不只体现在学生能获得的基础知识与基本技能，关键是要促进学生的思维发展和落实学科的知识价值，指引学生体会知识在生活中的应用，从而更好地形成全面的化学素养。美国教材在进行“化学键”内容编排时强调学科内容与社会生活的联系，比如利用白炽灯、霓虹灯表示稀有气体的用途、生活中有关离子化合物与共价化合物的实物图片以及在“化学与社会”栏目中编写的阅读材料等等，都体现出学科知识在社会中的价值渗透。加强内容与社会生活的关联性侧面反映出STSE教育理念的贯彻与落实，从而帮助学生形成“生活中处处有化学”的观念，一定程度上进行“科学精神与社会责任”的学科素养培养。