从“三序结合”视角论教材中“物质的量”的编排

郑雪卉

[摘 要]  以高中化学教材中“物质的量”的编排为例，分析了从“甲种本”到人教版新教材中“三序结合”理念的变化，发现人教版新教材在该内容的编排上更好地体现了学科逻辑顺序、认知发展顺序和心理发展顺序的结合。并根据教材分析结果，提出了教师在教材内容选取、教学方式选用、进行习题编写及实验安排等方面的相关建议。

[关键词]  高中化学;三序结合;物质的量;教材编排

建构主义的观点认为，知识是认知主体通过新旧知识相互作用积极建构的[1]，因此，作为课程的物化产物，教材并非学科知识的简单罗列，而需要“三序”结合：学科逻辑顺序、学生认知发展顺序和心理发展顺序相结合，形成适合学生建构知识体系的材料。

“物质的量”是联系宏观与微观世界定量关系的桥梁，是引导学生对物质世界的认知从宏观到微观、定性到定量以及帮助学生发展抽象运算能力的关键知识。分析“甲种本”以来教材该内容的编排变化，有利于把握课程、教学理念的变化，从而将课程改革真正落实到一线教学中。本文从“三序结合”的视角，选择有代表性的“甲种本”与新世纪的2007年版（以下简称07版）、2019年版（以下简称19版）教材，比较了其中关于“物质的量”的编排，期望能帮助教师深入理解教材编排的进步，在教育教学中合理选取教材内容，改进教学方式、实验教学及习题编写。

一、“物质的量”在化学教学中的价值

中学阶段是学生的具体运算思维向形式运算思维转化的关键阶段。从认知结构上看，“物质的量”的学习将学生的化学计量视角，从基于质量、体积的宏观视角转向微观视角，引导学生从分子、原子层面研究物质的变化，促进学生的化学思维从具体的宏观物质、现象，深入到抽象的微观模型、本质，进而定量地探索物质结构和反应机理。这一过程在学生的学科基本观念发展中起到如下重要作用：（1）明晰“物质的量”及相关物理量是物质组成、结构的定量表征，形成微粒观、结构观;（2）通过分析化学反应理论产量、溶液配制，促进学生形成转化观、守恒观;（3）通过使用“物质的量”作为准確测量及描述化学存在和变化的新工具，促使学生进一步认识化学是以实验为基础的科学。

二、“物质的量”编排中的“三序结合”

（一）宏观结构的“三序结合”

某一知识在教材编排中的宏观结构，指的是教材对该知识具体包含内容的选取和与其他知识的横、纵向组织[2]。化学作为一门科学必然有自身的学科逻辑顺序，教材将其中一部分选择出来加以编排，目的是为了建构符合学生认知发展顺序、心理发展顺序的结构。例如，“物质的量”这一内容，在几个版本的教材中的知识选取和排序就存在异同。

“甲种本”、07版教材、19版教材，都选取了阿伏伽德罗常数、气体摩尔体积、摩尔浓度以及“物质的量”在热化学计量中的应用这几个方面的内容。从学科逻辑顺序上看，在“物质的量”这个概念的发展历程中，科学家致力于从微粒的层次计量物质并与宏观量建立联系，气体摩尔体积将气体便于测量的体积与微粒的量相联系，摩尔浓度将溶液中微粒数目与宏观浓度相联系，把“物质的量”引入热效应计量，是为了将化学变化中的能量变化与微观存在建立联系，教材选取这些顺应化学计量发展需要而产生的知识，正是符合学科逻辑顺序的体现;从认知发展顺序上看，上述概念的学习引导学生将定量认识物质的视角从宏观转变到微观，符合从已知到未知、从感知现象到理解本质的认知发展顺序，并能与学科逻辑顺序良好结合。

“甲种本”将“物质的量”的内容独立放在第一章，将卤素等一系列元素化合物内容放在在其后，将高中化学知识体系建立在了计量的基础上。而纵观化学学科发展的历史，对于微粒计量的需求，也是在对物质的存在、性质和组成进行探索的基础上，在定比、倍比定律和原子分子理论被提出后才产生的。根据复演论的观点，学生的认识也应经历类似的从感知物质性质、用途到设法计量的过程。因此，“甲种本”将“物质的量”的内容放在第一章，与学科逻辑顺序以及从感知到理解的认知发展顺序相矛盾。并且，由于部分高中生抽象思维能力还未得到充分发展，直接介绍抽象的、微观视角的新计量方式也不符合心理发展顺序。

07版的教材将“物质的量”的内容镶嵌编排在必修、选修的多个部分中，将基本概念的编排紧接在化学实验基本方法之后，标题设为“化学计量在实验中的应用”，将“物质的量”概念作为实验定量探索的工具，这样编排符合化学以实验为中心的学科逻辑顺序。该版本在“金属的化学性质”的最后，编排了“物质的量”在化学方程式中的计算，让学生能够依托具体反应，在定性认识元素化合物的性质之后再从定量角度去认识，符合学生从定性到定量、从感知到理解的认知发展顺序。“物质的量”在热化学中的计量应用这部分内容则主要编排在选修四，从关注物质变化的计量到关注物质和能量变化的计量，顺应了学生的认识从孤立到综合的顺序。镶嵌编排“物质的量”的内容，避免了学生囫囵吞枣的机械记忆，使新知识始终位于学生的最近发展区内，随着理论和元素知识的积累学生可以自然同化或顺应，符合学生的心理发展顺序。

19版新教材对必修部分的安排有所调整。实验基本方法被融合编排到元素化合物的内容中，“物质的量”基本概念也被放在钠和氯章节最后，化学方程式中的计算则放在金属材料最后。将“物质的量”为中心的化学计量完全回归到对化学存在的探索中，保留了镶嵌编排的格局，是学科逻辑顺序、认知发展顺序、心理发展顺序较好的结合方式。

（二）微观结构的“三序结合”

某一知识在教材编排中的微观结构，指的是该内容具体组织和呈现形式。知识是由学生自主建构的，教材对知识点的展开应当有利于学生自主进行学习的定向、执行和反馈。

1.栏目设置

教材中安排的各个栏目是对教学活动的提示和引导，是教材编排中需要考虑的重要因素。“甲种本”几乎没有栏目设置，只有正文和习题两部分。正文中一般先呈现理论知识，再安排例题及其解答。学生在勉强接受抽象的新知识之后只能依靠题目巩固理解，难以建立非人为的实质性联系。07版、19版教材设置了“学与问”栏目，此栏目起到即时评价的作用。艾宾浩斯的记忆曲线表明遗忘先快后慢，及时安排精练学科的重点问题，可帮助学生顺利同化知识，符合学科逻辑顺序和心理发展顺序。07版的“思考与交流”或19版的“思考与讨论”合理引导学生思维走向，例如，19版教材在“气体摩尔体积”部分的“思考与讨论”板块，给出了同温、同压下不同气体、液体的体积数据，要求学生思考结论及原因，引导学生从宏观上的数据总结规律，进而用微观模型解释，符合学生认知从特殊到一般、从感知到理解的顺序。从心理发展顺序上看，这个栏目通过激发学生的批判性思维，减少机械记忆，增加高中生应当发展的理解性记忆和抽象思维能力的相关内容。

2.习题的安排

“甲种本”“物质的量”的例题集中在每一节的最后，难度较大。在第一、二节中就安排了多个物理量之间的转换。如第二节例一中要求通过气体质量计算体积，例三中要求通过气体体积和质量求算摩尔质量。第三节例三要求进行质量分数和摩尔浓度的换算，并且从第二节开始要求在方程式中应用“物质的量”计算。在学生刚刚接触“物质的量”这一新的物理量时就要求解决难度大的公式换算，违背了从简单到复杂的认知发展顺序。19版教材的习题分层明显，嵌入正文中，先要求进行单一公式中简单换算，如“物质的量”与质量之间的换算;在章末“练习与应用”中安排应用多个公式的换算，如通过瓦斯中甲烷与氧气的质量比求算体积比;反应方程式中的“物质的量”习题则镶嵌编排在后续单元，符合学生从孤立到综合的螺旋式认知顺序。

“甲种本”的习题类型单一，注重计算与逻辑演绎，是结构良好的“数学题”。化学的发展是为了生产生活服务，化学教学也应为培养适应现代化社会的公民服务。07版教材的习题加入了实验思考题，如容量瓶实验误差的判断，以及生活真实情境题，如判断血糖水平。19版教材还加入了融合STSE思想的习题，如铁矿石冶炼的计算等。既是化学学科在社会生活中的应用，也是顺应学科逻辑顺序的表现之一，有利于缓解抽象思维发展中的高中生对化学抽象知识的畏难感，符合心理发展顺序。

3.实验的安排

“物质的量”最重要的实验是一定“物质的量”浓度溶液的配制。从学科逻辑顺序看，这一实验为“物质的量”概念应用于化学实践建立了桥梁，因此，从“甲种本”一直保留到新教材，但呈现方式有所变化。

“甲种本”的实验没有说明实验目的，只在最后说明“这样配制成的溶液就是0.5M的氯化钠溶液”，可见该实验是对摩尔浓度定义的补充。教材虽然完整地用文字叙述了容量瓶的使用步骤，却仅有一幅容量瓶外观的配图。

07版、19版教材说明了实验目的：精确配制一定“物质的量”浓度（100mL 1.00mol/L NaCl）的溶液，步骤的呈现采用学生填空的方式，引导学生应用先前学习的原理公式，要求学生思考關键步骤的目的、误差原因等，体现了从理论到实践再回归完善理论的认知发展顺序。上述两版教材还注意到了容量瓶的精确度与中学常用的托盘天平精确度的差异对实验的影响并通过脚注进行说明，注重了有效数字观念的渗透，有利于学生在掌握操作技能的同时发展科学素养，体现了从技能到素养的认知发展和心理发展顺序。此外，为适应高中生具象和抽象混合的思维特征，两版教材还为实验配套了操作示意图。

19版教材在实验前进一步通过“资料卡片”介绍容量瓶外观上的细节以及操作规范，如检漏、瓶口处垫纸条等，体现了对学生从感知到理解这一认知发展顺序的尊重。

三、结论与建议

从“甲种本”到新教材，“物质的量”无论从宏观结构还是微观结构上看都趋向于符合“三序结合”。但美国学者古德莱德提出课程分为五类[3]，从研究机构和课程专家提出的理想的课程到教师领悟的、实行的课程，最后到学生实际体验的经验的课程，信息逐级丢失甚至歪曲。在课程的实施中，教师作为课堂的主导有着及其重要的作用，因此，对于教材编排的变革提出如下教学建议。

（一）合理选取内容，适当减轻负担

21世纪之后的教材相较于“甲种本”减少了内容。高中化学课程的基本理念在于立德树人，培育学生的科学精神与核心素养，选取的知识不必难、涩、多，而应是最能体现化学学科逻辑和特征的知识。教材在不断改进中为师生筛选出了这一类知识，教师在教学中应引导学生在课标知识的理解基础上进行迁移，以拓宽知识广度。

减轻学生的负担不能依靠降要求、删内容，而是应在教学中合理安排选取内容的教学顺序，在考虑学科逻辑顺序的同时，注重学生从感知到理解、从已知到未知、从孤立到综合的认知顺序，这样才能在一定程度上减轻学生的认知负荷。

（二）改进教学方式，发展合作与批判精神

高中阶段学生的社会性不断发展，朋辈对其成长的影响愈发明显。新教材利用了这一心理发展特征，设计中增加了许多合作与讨论栏目，在帮助学生又快又好地掌握知识的同时，也有助于学生合作精神这一必备品格的培养。每一个学生都是独特的个体，教师在教学中应当注重合作交流环节，肯定学生不同的想法。

新教材有更多让学生独立思考的问题，不像以“甲种本”为代表的旧教材那样直接呈现。教师在教学中也应当给予学生充分的思考空间和自主建构知识的机会，可根据具体教学情境，引导学生自主设计实验、基于证据推理解释概念的意义等。

（三）习题多样化分层呈现

新课改呼吁“教、学、评一体化”，学习评价的功能和目的不再是单纯的甄别和选拔，而是诊断、引导学生的发展。习题作为评价的重要部分应当注意以下几点：（1）习题内容的选取应注意学科逻辑顺序与认知发展顺序结合，重视对学生发展情况的诊断，而不是一味繁、难、偏，将习题当作筛选的工具;（2）习题诊断目标要从理论知识的掌握中走出去，兼顾实验技能、科学方法、信息素养等方面，将习题建立在生产生活的真实情境中，适当加大习题解答的开放度;（3）习题分层次呈现，随着学习的深入，习题中包含的知识点应当从简单到复杂，从单一到综合，从具体到抽象，符合学生的认知发展顺序，同时注意不同学生的学习心理发展状态，可为不同认知和心理发展层次的学生安排不同的试题，例如，“物质的量”单元中可为抽象逻辑思维发展较为迅速的学生更早安排多个物理量的换算，以及具体反应情境下的应用等。

（四）改进实验教学，贯彻科学精神

选取化学发展史上的经典实验，有利于学生了解学科的逻辑顺序，化学学科基本技能（如容量瓶的使用）的实验则有利于学生了解学科特征。教材中编入的实验都是代表学科逻辑和特征的实验，教师应当保质保量地让学生亲自完成课标要求的学生实验。

实验教学中可增加学生的主动性，鼓励学生根据实验目的自主设计实验，解释实验现象和误差。教材变革中实验的编排，从规定步骤到完型填空、思考讨论题，体现了鼓励学生主动学习的趋势，教师也应当注意顺应这一趋势。

实验教学中教师除了对实验操作步骤进行说明外，还要培养学生的科学素养、科学精神。例如，引导学生注意有效数字，培养严谨求实的科学态度，鼓励学生探查实验中的异常现象，发展实事求是的科学精神。

[参 考 文 献]

[1]陈琦，刘儒德.当代教育心理学[M].2版.北京：北京师范大学出版社，2007：181.

[2]王后雄.中学化学教材的宏观结构与微观结构[J].中学化学教学参考，2003（11）：35-36.

[3]《教育学原理》编写组.教育学原理[M].北京：高等教育出版社，2019：238-239.

（责任编辑：赵晓梅）