中学化学教学与教科书中的情境创设

郭震

在化学教学和教科书中创设有价值的情境，将化学知识的引入、描述和应用融入情境之中，能够有效促进学生对知识的理解和建构，便于其进行知识运用和拓展。同时，情境的引入利于学生认知和思维的发展，有助其关键能力的提升和必备品格的发展，促进教学对象学科核心素养的形成。以下将结合化学教学和教科书中的实例，从情境的定义与分类，情境的呈现、情境创设时要注意的问题与改进建议等几方面进行讨论，以期为化学教学及教科书的编写与使用提供参考。

一、化学教学与教科书中情境的定义与分类

化学教育家、北京师范大学刘知新教授在《化学教学论》中，认为“教学情境是指知识在其中得以存在和应用的环境背景或者活动背景，学生所要学习的知识不但存在于其中，而且得以在其中应用”。化学教科书服务于课堂教学，教科书中的情境与教学中的情境在多数情况下能够保持一致，一般被分为以下五类：生活、生产情境;化学（科技）史情境;实物、模型情境;实验情境;问题情境。其中的前两类属于环境背景，最后两类属于活动背景，中间一类的实物、模型情境介于二者之间。这是目前在文献中应用较广的一种分类方法，具体表述稍有差异。实际上各类情境之间并非孑然分开，以上五类也不一定能涵盖化学教学与教科书中的所有情境类型，有待进一步完善。构成教科书的各类基本元素，如文字、图表（插图、表格、流程图等）、栏目等，都可以成为情境呈现的载体。

中学化学基本概念和基础理论的相关内容，在教科书与教学中多使用生活情境和模型情境。在学生熟知的生活情境中建构知识，利用形象化的模型直观展现微观世界的复杂结构，克服化学基础理论知识抽象、难以理解的特性，降低知识的认知难度。由此加深学生的理解与形象记忆，促进教学目标的达成。化学教科书中的元素与化合物知识，则多使用生产、生活情境和实验情境。将物质所具有的抽象化学性质与学生已有的生活常识、熟悉的生产情况联系起来，或是通过化学实验来真实、具体地展现物质的化学性质，激发学习兴趣，使学生在联想和观察中掌握物质的各类性质。

二、化学教科书中的情境创设

1.创设生活、生产情境，引入教学主题，促进知识迁移运用

化学起源并服务于生活、生产实践。学生学习化学知识，绝不仅是为了简单记忆，而是要对其进行迁移应用，培养学生可持续发展的意识和绿色化学观念，充分感受学科知识的实际意义与应用价值。联系生产、生活实例创设情境的关键是挖掘实例中的化学要素，形成教学资源，引导学生从化学的视角来观察、分析、思考和解决问题。

现行各版本中学化学教科书在介绍金属的腐蚀与防护时，均创设了生活、生产情境。在教科书正文中介绍了钢铁和铜制生活用品和工业设备等的生锈现象，同时辅以实物插图，通过照片中金属物品的形态与颜色在生锈前后的鲜明对比，展示金属腐蚀现象及其严重危害，引出本节的研究主题。在介绍食品添加剂时，则主要创设生活情境，给出包装食品的插图和食品配料表。借此让学生在生活经验的基础上回答栏目中的相关问题，思考添加剂的作用，引入教学主题。在介绍金属资源的利用时，主要创设生产情境。如在栏目中给出铝的生产原理和相关物质与能量消耗示意图，让学生在真实的生产环境下考虑问题，比较冶炼和回收铝对环境的影响和经济性差异，进行知识的深层次运用。

2.創设实物、模型情境，增进知识理解

化学实物模型，如分子结构模型、晶体结构模型、电子云模型等，能将看不见、摸不到的物质微观结构具体形象地呈现出来，便于学生观察与理解。各版本高中教科书在介绍有机物的分子结构时，不仅编入了大量分子结构和电子云模型插图，还通过探究活动让学生亲自动手搭建分子结构模型，充分调动学生的感官认知，协助其理解物质的空间构型。教科书在介绍物质的导电性时，则借助电离理论模型创设情境，主要通过原理示意图结合栏目提问的形式来呈现。将学生较难理解的理论性知识以直观、生动的形式呈现出来，有效激发了学生的想象能力、模型认知能力和创新精神，促进其对知识的理解。

3.创设实验情境，发展科学探究能力

实验是进行化学研究和化学学习最重要的手段，对培养学生的动手能力、思维能力以及科学素养起着重要的作用。我国化学教科书的结构和内容体系传统上以学科知识为中心，将化学实验本身作为教学内容，独立构成栏目，同时形成了情境的主体。化学实验既是情境背景，其自身也是教学内容，这与日本很多化学教科书的编排方式类似。而欧美一些化学教科书的做法与我国正好相反，实验不单独列出，而是融入正文作为知识背景。前一种做法突出了化学知识本体，便于教学，但对教科书内容造成了一定程度的割裂，影响学生的阅读体验;后者教科书内容的整体性较好，但缺少了具体的实验操作指导和实验化学知识。现行中学教科书中的实验情境一般不单独创设，多是与生产、生活情境和问题情境相结合，将实际问题抽象为化学模型，再通过实验进行探究或验证。在教学中需要教师同步引导学生观察实验现象，从中发现问题，分析现象背后所蕴含的化学本质与规律，由此归纳总结相关化学知识，提高综合素养。

4.创设化学史情境，培育科学精神

化学史及科技史是让学生了解科学方法、培育科学精神的良好素材。人们发现科学理论的过程复杂而曲折，充满了科学家的智慧与勇气。借助化学史创设情境，可使学生产生强烈的代入感，如身临其境，能更好地培育学生的科学精神和创新意识。同时，人们对科学理论进行探索的过程，往往和学生逐步深入认识微观世界和化学理论的过程相一致，符合学生的认知规律。化学史情境的创设，降低了高深理论的认知门槛，能更好地激发学生的探究热情。现行初、高中各版本化学教科书在介绍物质结构理论的过程中，均使用了人类探索微观世界历史的化学史情境，并以此为线索串联相关理论，引导学生逐步深入地了解原子、分子尺度上的物质运动规律。

教科书中创设的各类情境必须能引发新的问题、促进学生深入思考才能在教学中充分发挥作用。因此教科书中的问题情境往往不会单独出现，而是多与其他各类情境相融合，成为一个整体。这也是目前化学教科书中出现最多的情境创设方式，即结合生产、生活实例提出问题，引入研究主题，再通过实验探究其中的化学原理，综合运用了多种情境创设方式。

三、情境创设的几点注意

1.情境的时效性

情境来源于现实生活，体现时代发展。教科书和教学中的情境素材应与时代同步，才能更好地贴近学生生活，收获预期的教育成果。以2008年的“三鹿奶粉事件”为例，少数不法分子通过向牛奶中添加三聚氰胺以次充好，给消费者的身体健康造成了严重影响。此事件背后的化学原理也成为此后不少化学课上的情境素材。然而这一事件至今已过去十余年，当下的学生大多不了解此事，再以此创设情境则不易引起共鸣，难以收到预期的教学效果。同时，教科书作为有较多使用年限的读物，应充分考虑使用期间整个社会的发展。曾有教师对教科书中出现地铁列车提出异议，认为当时全国仅有几个特大城市有地铁，大部分学生对此没有直观认识。而目前全国已有30多个城市开通了地铁，还有更多中西部城市的地铁、轻轨正在建设之中。教科书作为先进文化的载体，其中的部分情境也应具有适度的超前性，以适应迅速发展的社会需要。

2.情境的真实性

内容正确，符合客观实际，无科学性错误，这是化学教科书和教学的基本要求。互联网时代为人们寻找情境素材提供了极大的便利。然而网上的各类信息数量庞大，来源混杂，发布者难以对其进行逐一核实。这就要求教科书编写者和化学教师提高辨别能力，避免“想当然”，对教科书和教学中使用的情境素材采取审慎的态度，通过权威渠道进行求证。在九年级“酸和碱”的教学中，曾有教师为联系生活实际，利用流传甚广的“弱碱性水”“酸碱体质”等内容来进行情境创设。而这些在广告宣传中曝光率很高的“营养理论”已被证实并无太多科学依据，以此为素材进行情境创设显然会传播错误的概念和理论，影响化学知识的传授。在教科书和教学中选用情境素材，应提前多方核实，确保真实可靠，避免“误人子弟”。

3.情境的倾向性

目前，一些课堂教学为有情境而“创设”情境，为了突出震撼效果，满足听者的猎奇心理，过分强调涉及“爆炸”“污染”等负面信息的情境素材;较少考虑学生对化学的积极情感态度体验，使学生对化学产生恐惧和抵触情绪，甚至出现“反化学”倾向。如近年我国某港口发生的重大爆炸事故、某大型石化企业的火灾事故等，被此后的很多化学课用来创设“燃烧与灭火”“有机物的通性”等课题的引入情境。这种类型的情境素材在一般教学或教科书的个别栏目、习题中出现尚可理解，但在有较大影响范围的观摩、示范课教学和教科书正文中应尽量避免出现。在创设的各类情境中对化学作用的描述，应把握好倾向性，立足于科学技术的积极意义，突出化学在解决人类粮食、健康、能源、环境等核心问题时的重要作用。另一方面，教科书和教学中的情境是客观现实在化学教育中的具体反映，必然体现出情境产生时的社会历史背景，会对学生产生潜移默化的影响。因此在创设情境时，应坚持正确、正面、积极的思想导向，并注意弘扬中华优秀传统文化，做到情境素材的本土化，把握好内容的倾向性。

四、对教科书中情境创设的建议

在化学教科书中进行情境创设，需要以更广阔的视野，站在更高层面来讨论化学问题，很多情況下会不可避免地涉及课标以外的知识背景。但这与多年来师生使用教科书的习惯有所冲突，使情境创设工作受到了诸多限制，降低了教科书的可读性。近几十年来，受“减负”大环境影响，历次教育减负都主要从课程和教科书入手，减少学习内容，降低教学要求。与其他国家相比，我国化学教科书中的知识性内容被压缩到很低的程度。这使化学教科书的篇幅和内容被一再压缩，为确保基本的知识性内容的呈现，情境性内容便不得不作出让步。

情境创设需要以足够的教科书篇幅和编写自由度为承载基础。实际教学中，教师往往将教科书中出现的内容与考试挂钩，师生“考不考”的疑问对教科书编者产生了巨大的制约作用。以臭氧层的破坏和青蒿素的发现为例，二者实际上是非常好的介绍卤代烃化学性质和有机物结构测定的情境素材。但由于其中涉及“超纲”内容，按照现在的教学习惯和考试命题习惯，将其放入正文会有加重学生负担的“风险”，因此教科书往往将其作为栏目放在主要教学内容的最后。这样，情境在教学中的作用显然会大打折扣，更多地依赖教师运用这些情境性素材的教学经验，同时也不利于学生自学。

与国外教科书相比，我国早期的化学教科书因整体篇幅有限，在情境素材的使用与呈现、版面设计等方面所受限制较多。教科书的文字量和图片数量明显偏少，特色不够鲜明，将很多知识的情境创设工作留给了教师。针对这一状况，历次教科书修订，特别是“新课标”教科书的编写和修订过程中，各版本教科书都在力所能及的范围内进行了很多努力，通过增设各类栏目、精心拍摄和选择图片、绘制示意图等方式来呈现知识背景，启发学生思维，进行情境创设。如介绍元素分析时，给出了该方法诞生的化学史背景，辅以化学家李比希的肖像及新、旧元素分析仪的照片，让学生在情境中深入理解了元素分析的原理与应用;在介绍碱金属钠与水、氧气的反应时，通过不同角度拍摄现象照片，优化实验条件，适当增大图幅，较好地突出了重点实验现象。

目前，我国化学教科书在情景内容的呈现上，多受制于篇幅和版式等要求，存在部分背景栏目缺失、配套插图过小、一些实验和实物细节呈现不清等问题，有着进一步改进的空间。在配合最新的《普通高中化学课程标准（2017年版）》而进行的化学教科书修订，应继承我国化学教科书多年来在情境创设时的成熟经验，学习国外化学教科书好的做法，突破教科书在情境素材使用与呈现上不必要的限制，以更新颖而翔实的内容和生动活泼的形式来创设情境，更好地服务中学化学教学。

基金项目：人民教育出版社课程教科书研究所“十三五”课题“中华优秀传统文化在中国百年化学教科书中的变迁研究”（KC2017-028）。

（收稿日期：2018-12-15）