中美高中化学教科书中氧化还原反应主题习题比较研究

梁燕芳，曾兵芳，郭 康，谭钱钱，梁 盼

(贵州工程应用技术学院 化学工程学院，贵州 毕节 551700)

习题是学生对所学新知识的一种复习工具，也是教师通过学生做习题情况反馈出学生对知识的掌握程度，从而反思教学的重要课程资源。化学习题是化学教材的重要组成部分，是教材核心知识的延伸、迁移和应用，化学习题质量的高低直接影响着学生的学习质量和学习态度[1]。所以，化学教科书中习题的编制的质量决定教科书编写的质量。美国教科书《化学：概念与应用》在美国高中学校使用率较高的，其教科书编写的别具特色，习题设计也具有一定的风格，与我国高中化学教科书中的编写具有一定的差异性。2018年教育部颁布的《普通高中化学课程标准(2017年版)》提出了“化学学科核心素养”的重要课程理念，“化学学科核心素养”为“宏观辨识与微观探析、变化观念与平衡思想、证据推理与模型认知、科学探究与创新意识、科学精神与社会责任”五个方面[2]。化学教科书习题如何体现学科核心素养，这是化学学科核心素养落地的一个重要环节。课后习题学生解决具体问题的一个基础，如何不断优化习题设置以素养为导向构建习题评价体系，这是当前急需思考的一个问题。我国人教版编写的教科书具有权威性和代表性，所以本文以人教版编写的高中化学教科书《必修1》和2008年王祖浩等人所翻译的美国高中主流教科书《化学：概念与应用》[3]中氧化还原反应主题的习题进行的比较分析，研究两者在化学核心素养理念下的不同之处和各自特色，为我国高中化学教科书的习题的编制提供一定意义的启示价值。

1 我国《必修1》中氧化还原反应主题习题的分析

对比两国高中化学教科书中的习题，明显发现我国高中化学教科书中习题和正文内容的编排一样，所占篇幅少于美国教材的。在氧化还原反应内容中，我国高中化学教科书设置的习题更是寥寥可数。人教版氧化还原反应知识主题的全部习题中节后习题11道，章后复习题中属于氧化还原反应的有4道，总计15道。并且人教版氧化还原反应知识主题内容在教材中只在一节内容中体现。对15道习题进行分析，素养1“宏观辨识与微观探析”有8道，占习题比例的53.33%；素养2“变化观念与平衡思想”有3道，占习题比例的20%；素养3“证据推理与模型认知”有2道，占习题比例的13.33%；素养4“实验探究与创新意识”有1道，占习题比例的6.67%；素养5“科学精神与社会责任”有1道，占习题比例的6.67%。

我国人教版高中化学中的习题是贴合正文知识编排出的题目，是对所学知识进行的统一复习。从对人教版氧化还原反应知识主题习题的文本分析，习题主要体现了五个核心素养，分布不均衡，侧重于素养1“宏观辨识与微观探析”，占习题比例的53.33%，一半以上。其它几个素养占得比例较少，特别是“证据推理与模型认知”素养在习题中体现较少，这一核心素养是本节内容的重要内容。素养1“宏观辨识与微观探析”是学习化学所需具备的一种基础能力，也可明显发现我国有关这一素养题目是基础题、设置得相对简单。素养5“科学精神与社会责任”是前四种素养的升华，看似简单的题目却实打实考验着学生能力，说明我国高中化学教书中的习题没有忽视该素养重要性。但同样可以发现，我国高中化学教书中的习题确实有着“题量少，难度小”等特点。实际上这一现状反应了习题“未入师眼”的现象。所以，如何设置合理的习题，辅助教师的教学和学生的学习，将核心素养如何在中学课程教学中落地，无论是教科书编写者还是一线教师必须思考的一个问题。

2 美国教科书中习题的分析

美国高中主流化学教科书《化学概念与应用》中氧化还原反应主题内容分为两节，由“氧化还原反应的本质”和“氧化还原反应的应用”两节内容构成，习题由节后习题、章复习习题和标准化测试构成，分别为10道、41道和9道，共60道习题。并且美国高中化学教科书中用了栏目的“提示词”将习题进行了分类，主要由“理解概念、应用概念、化学应用、理性思维、复习回顾、技能训练、科技写作、解决问题”等提示词构成，每个提示词下的题目代表着某一类题型。教材设置的习题形形色色，且渗透着我国高中化学的五个维度核心素养，且均衡的设置。由于美国高中化学氧化还原反应主题中习题较多，以下只举例代表某一素养的体现(五个维度素养本就是相互融合的，此处说举例代表只是例题主要体现的某一素养)，并对这些例子进行简单分析。

2.1 素养1“宏观辨识与微观探析”在美国习题中的体现

表1 美国教科书中素养1“宏观辨识与微观探析”习题

以上这个题是素养1“宏观辨识与微观探析”的体现，“宏观辨识与微观探析”这一核心素养是解答化学题所需的基础，也是初步走进初中化学课时就在学习宏观量与微观量的概念及关系。该素养要求能运用化学符号对物质及物质变化进行表征，从微观结构分析某物质性质。如题目运用了化学方程式表征着物质在化学上的变化，从电子转移判断氧化还原反应特点，从某元素的原子结构判断电子究竟如何转移等。对宏观量与微观量的认识，是做题的基础，也是解析各种题目的中间纽带。

2.2 素养2“变化观念与平衡思想”在美国习题中的体现

表2 美国教科书中素养2“变化观念与平衡思想”习题

变化与平衡是大自然运行的定律，也是中学化学重要的核心素养，是重要的学科思想。春暖花开，是变；一年一度春又来，是衡。化学来于自然，化学中的变与衡也是有规律可循的。没有完全的平衡，变化与平衡靠系统决定，如物理学中提到的参照物的概念。上表例题是镍和氯化铜所发生的一个氧化还原反应，既然是一个化学反应，则其中发生了化学变化，这乃变。题目要求书写正确半反应，实际就要考虑到电子守恒，这乃衡。细细品来，相对来说较简单的这样一个题目，已将素养2“变化观念与平衡思想”很好融入其中。

2.3 素养3“证据推理与模型认知”在美国习题中的体现

这道题若似素养2“变化观念与平衡思想”中变与衡的体现，举例在此处，是考虑到其特别之处。题目中问该反应是何反应，在该章内容下可知失电子是氧化反应，得电子是还原反应，本题就要用这一理论对题目进行转化才可得出答案。虽不像实验型题目中基于证据推理才可得出结论的这种意识强，但也要基于证据进行分析、转化、推理才可得出答案。在美国教科书习题中，还有表格型题目，应用表格解题也是在收集证据解题。另外，题目还应用了图片，虽然此图片没有较好展现粒子结构，但也是对模型认知题的一个启示，尤其在有机化学习题中，模型在大脑中的构建非常利于知识的掌握。

图1 美国教科书中素养3“证据推理与模型认知”习题

2.4 素养4“科学探究与创新意识”在美国习题中的体现

表3 美国教科书中素养4“科学探究与创新意识”习题

表3中两个例题是实验型题目，要求设计实验并能对结果做出假设。实验是化学的学科特征，也是提高学生的科学探究能力和创新能力与意识的重要途径，是素养4“科学探究与创新意识”的实践路径。实验虽有很多优点，但其耗时耗力，在学习过程中并不能完全靠具体操作去获得实验的感受，题目中的“实验设计”和“实验报告”事实上就是一种简单的科学探究，学生认真完成此类题目，在一定程度上定能感知创新意识。通过设想实验，思考过程中预产生的问题与解决办法，开拓自己独立思考能力，理解化学中“事实胜于雄辩”的意义。

2.5 素养5“科学精神与社会责任”在美国习题中的体现

表4中，第一道习题是有关生活和化学史的题目，第二道是写作类题目。这两道习题是素养5“科学精神与社会责任”的一种体现，换个维度考虑，素养5“科学精神与社会责任”可以通过生活应用类、化学史类及写作类题目培养。教材中设置这些题目，可引导学生发出化学感知，对生活、对社会有更高层次的认识，激发对化学热爱。大自然处处有科学，处处有真理，学习这些类型的题目，因而相信真理，崇尚真理。

表4 美国教科书中“素养5”科学精神与社会责任“习题

3 思考与启示

3.1 开发图形型、表格型题目，提高“证据推理与模型认知”的素养

图形型题目和表格型题目首先就吸引了学生注意力，激发学生学习兴趣。化学是不能掺杂任何虚假的科学，每一个结论都是在不断地试验下归纳而出。基于表格和图片中的数据分析，推理判断，最后得出结果，这是提高证据意识的一种手段。同理，在设置题目时也可加入有意义图片，开发图形型题目，图形学习也是对模型认知素养提高的一种方式。浏览题目中设置图片，如有机物的模型图，可清晰观察物质微观结构，更清楚理解结构决定性质这一观念。同时可以促进“宏观辨识与微观探析”的落实。

3.2 开发实验型题目，提高“科学探究与创新意识”的素养

实验和化学是非常紧密的关系，在正文内容的编排和教师教学过程中，都在不断强调利用实验学习化学知识。我国教科书中习题较少，实验型题目更是少之又少。前者提出要增加习题量的建议，增加什么样的习题？实验型题目就是其中的一个方向。如可像美国教材中安排“实验设计与实验报告的书写”题，或也可像高考中安排的实验探究题。实验型题目实际上还是“证据推理与模型认知”的体现，需要通过具体证据、解决思路和方法来得出结论，利用好化学实验题来培养高中生证据意识。若在课后习题中也相应设置实验题，正也是为高考做题打下基础。开发实验型题目，将探究意识、创新意识及证据意识更具体的落实到学生个体。

3.3 开发应用型、写作型及化学史型题目，提高“科学精神与社会责任”的素养

应用型题目是有关知识的各种应用的题目，在生活中、技术上等地方的应用，以此来编排习题。习题的情境既要紧密联系学生的生活实际体现科学技术社会与环境发展的成果又要注 重针对性启发性过程性和科学性[4]。开发应用型题目，让学生在做题过程中与社会相联系，肩负与社会共进退的责任。写作型题目仿佛是对学生写作能力的考验，是对文科水平的较量；但每个学科之间又何尝不是彼此相通的呢？写作型题目还是学生对自己内心的表达，教师通过这种题目了解学生，进而更好的与学生交流沟通，培养学生科学精神。化学史题目应该适量增加，且应该合理分布在不同章节位置[5]。而化学史题目也是化学史的作用发挥的一大重要工具。在习题中开发这三种类型题，有利于学生精神、 责任的提升。