教材过渡期基于新旧教材整合的教学实践探索——以高中化学必修课程“氯气的性质”为例

朱鹏飞，陈 敏，孙逸明

一、问题的提出

随着《普通高中化学课程标准（2017 年版）》（以下简称“新课标”）的正式发布、新教材的正式出版，我国高中化学课程改革迈入了新时期。教育部发布的《关于做好普通高中新课程新教材实施工作的指导意见》指出：从2019 年秋季学期起，全国各省（区、市）分步使用新教材。可见未来几年，部分省、市将处于“使用旧教材、实施新课标”的教材过渡期，如何做好教材过渡期的教学工作是摆在化学教师面前的重要工作。搜索文献发现，已有研究者从“依据新课标内容要求规划教学安排”、“依据新课标的课程理念构建教学模式”等角度提出若干教材过渡期高中化学课程教学实施建议。［1］教材是课程标准具体化的产物，既是教师教学的重要资源，又是学生学习的主要依据，也是促进学生发展的媒介和工具。［2］新课程倡导“用教材而不是教教材”，这意味着教师需要创造性地使用教材，对新旧及不同版本教材进行深入地研究，在此基础上融入自己的理解开展教学。因此对于仍使用旧教材的教师而言，基于新旧教材整合开展教学也是过渡期内高中化学教学的有效途径和方法。当前，较少有人研究如何基于新旧教材整合实施新课程。本文以“氯气的性质”为例开展基于新旧教材整合的教学设计研究，期待本研究能为教师开展教学提供有益的借鉴。

二、新旧教材的分析比较

笔者搜索后发现，山东科学技术出版社、人民教育出版社已经出版了新的高中化学必修教材，因此选择山东科学技术出版社出版的高中化学课程《必修》第一册（2019 年版）［3］（P13-17）进行研究，后文称之为“新教材”。笔者所处的地区目前使用的是江苏凤凰教育出版社出版的高中化学课程《必修1》（2014年版）［4］（P41-44），后文称之为“旧教材”。在设计教学时分析新旧教材各自的特点和差异，并进行整合，开展相关研究。

毕华林通过研究发现，教师对教科书内容的开发和使用有三种方式：注重传授知识、重视活动设计和把握思想观念。［2］在上述研究的基础上，笔者首先构建了教材内容分析的框架（见图1），然后基于该框架分析新旧教材的关联和差异。

（一）学科知识分析

图1 新旧教材内容比较分析框架

在化学课堂教学中关注教科书中的知识是必需的，因为知识是学科核心素养形成的载体和基础。从编排的位置来看，“旧教材”中“氯气的性质”位于专题二“从海水中获得的化学物质”第一单元“氯、溴、碘及其化合物”，而“新教材”中则位于第1 章“认识化学科学”第2节“研究物质性质的方法和程序”，“新教材”以“研究氯气的性质”为例介绍研究物质性质的基本程序。可以发现新旧教材均将“氯气的性质”作为高中阶段元素化合物知识学习的起始部分。从具体知识来看，新旧教材均涉及氯气的物理性质和化学性质，包括氯气与金属、非金属、水和碱的反应。“新教材”中，氯气与水的反应以“=”连接方程式两侧，配套的教师用书认为这样处理可以避免增加学生的学习难度。［5］（P57）此外，氯气与氢氧化钙的反应出现在相关栏目中，未出现在正文中。“旧教材”还涉及次氯酸见光分解、漂白粉与二氧化碳的反应，“新教材”并未涉及这些反应。相比较而言，“新教材”借助氯气的性质研究重点介绍研究物质性质的基本程序，这属于策略性知识，而“旧教材”主要是事实性知识。

元素化合物知识的学习包括认识视角、认识方法等，前置知识的学习能为元素化合物的学习提供便利，因此笔者尝试梳理新旧教材中的相关前置知识。“旧教材”在专题一中介绍了氧化还原反应的基本概念和元素化合价与电子得失的关系，这些为学生从化合价变化的角度研究物质性质奠定了基础，此外在“氯气的性质”前安排了“氯气的制备”，并编排了“氯的发现”相关化学史内容。“新教材”在此之前没有介绍氧化还原反应的基本知识，而是以“钠的性质研究”为例介绍了研究物质性质的基本方法：观察、实验、分类、比较等，这些同样为认识氯气的性质奠定了基础。

（二）学习活动分析

研究表明，教师在使用教科书开展教学时，不仅会关注具体的学科知识，也会对教科书提供的学习素材和相关活动进行深入分析、合理选择和优化［2］，因此需要从“活动素材”的角度对新旧教材进行比较分析。“旧教材”主要安排了两个实验活动，“活动1”要求学生观察氯气的溶解性实验，氯气与钠、铁丝、铜丝反应的现象，根据现象推导出相关结论；“活动2”要求学生预测氯气溶解于水后是否与水反应，并提供了多个实验步骤帮助学生验证预测。“新教材”则是以研究物质性质的基本程序为主线，安排了如下活动：“观察氯气及溶解性实验认识氯气的物理性质”，“通过氯气与钠、铁丝、铜丝、氢气反应验证预测”，“探究氯气与水反应产物”等。其中“研究氯气与水反应产物”采用了较为开放的探究活动设计，首先提供了实验方案验证氯气能否与水反应，然后提供了一系列实验药品，要求学生自主设计其他实验方案并实施。

除了实验活动，新教材还设计了一系列其他活动：要求学生思考从哪些方面认识物质的物理性质（观察和仪器测定），从非金属单质的角度预测氯气的化学性质（运用分类的方法），设计了驱动性问题“氯水密闭一段时间后氯水的颜色变浅”要求学生思考氯气具有何种性质，提供了相关实验安全提示等。而“旧教材”除了实验活动外，其他活动较少涉及。

在插图的选择上，“旧教材”提供了两幅图片，分别是：干燥和潮湿氯气对红色花朵的漂白作用对比、氯气的一些用途呈现。“新教材”提供了八幅图片，分别是：研究物质性质的基本程序图示，氯气及其溶解性实验，金属钠、铁丝、铜丝、氢气在氯气中燃烧示意图，验证氯气能否与水发生反应的实验图，84 消毒液及其漂白作用等。这些图片尤其是相关实验示意图能够帮助学生更准确地认识氯气的性质。

（三）思想观念分析

对教材的分析需要洞察到学科内容所隐含的思想观念层面的价值，深刻理解教科书的编排思路和意图。［2］分析“旧教材”可以发现该部分内容以海水中提取的化学物质为线索，将氯气的制备、性质与应用串联起来，既使学生认识到化学知识在开发和利用自然资源过程中的实际作用，又使学生初步接触到氯气的学习方法。“旧教材”以海水这一丰富的自然资源作为研究对象，将化学知识放置于一定的社会背景下考察。［6］而在“新教材”第1章“认识化学科学”第2节“研究物质性质的方法和程序”中，教材首先通过钠性质的研究要求学生掌握研究物质性质的基本方法，再通过氯气性质的研究要求学生掌握研究物质性质的基本程序，这也是配套教师用书明确指出的“氯气性质研究”教学的首要任务。［5］（P57）教材特别呈现了两幅研究物质性质的基本程序图，第一幅图介绍了研究物质的基本程序（见图2），第二幅图出现在教材的概括整合栏目中，与第一幅图相比增加了氯气的性质概括。此外“新教材”正文中通过认识氯气的物理性质，预测氯气的化学性质，实验验证氯气与部分金属、非金属的反应以及实验探究氯气与水的反应等，帮助学生进一步体会研究物质性质时运用的观察、分类、实验等方法。

图2 研究物质性质的基本程序图示［3］（P13）

从素养的内涵来看，“旧教材”凸显“证据推理”的素养，设计了一系列实验帮助学生基于证据对氯气的性质进行研究。而“新教材”更加外显“证据推理与模型认知”、“科学探究与创新意识”的培养，不仅设计实验帮助学生认识氯气的性质，更通过建立研究物质性质基本程序模型帮助学生认识科学探究的过程。因为研究物质性质的基本程序与科学探究的过程实质上是一致的，它可以看作科学探究过程的具体化。［5］（P53）

三、基于“新课标”整合新旧教材的设计思路和教学目标

（一）教学设计思路

新时期化学教学首要的依据是“新课标”。笔者经过分析发现有关“氯气性质研究”的内容主要在“新课标”必修主题2中体现，相关内容要求陈述如下：结合真实情境中的应用实例或通过实验探究，了解氯气的主要性质，认识氯气在生产中的应用和对环境的影响，认识物质及其转化在促进社会文明、自然资源综合利用和环境保护中的重要价值。［7］（P15）由于“氯气性质研究”涉及到实验探究，因此主题1 中也有所涉及，如了解实验、假说、模型、比较、分类等方法在化学科学研究中的作用，了解科学探究过程包括提出问题和假设等核心要素，理解从问题和假设出发确定研究目的、依据研究目的设计方案、基于证据进行分析和推理等对于科学探究的重要性。［7］（P11-12）依据“新课标”进一步分析可以发现：“旧教材”主要对应于主题2的相关内涵，强调在一定的社会背景下研究氯气的性质的同时，感受化学知识在开发和利用自然资源过程中的实际作用。“新教材”主要对应于主题1 的相关要求，更加凸显研究物质性质的基本程序和方法。

从教学实际看，学生学习的直接依据仍然是“旧教材”，这一点不可改变。“旧教材”中氯气是第一个需要重点学习的物质，次氯酸、次氯酸盐等含氯物质的性质也需要一定了解。该章节涉及相当多的氧化还原反应，但学生在此之前“旧教材”的学习中已经初步了解氧化还原的概念，同时知道元素化合价变化与得失电子之间的关系。因此，笔者决定整合新旧教材的相关内容，建立研究元素化合物知识的模型，希望用它帮助学生认识氯气的性质，并指导他们后续学习其他元素。这个模型既包括研究物质性质的基本程序和方法，也包括研究物质性质的视角（如物质分类、元素化合价等）。实际教学的学科知识仍以“旧教材”体例为主，除了氯气的性质，还包含次氯酸、次氯酸盐的简单内容，后者可以帮助学生更好地理解含氯物质的漂白性，不做拓展和加深；认识视角不对元素化合价提出过高要求。“旧教材”中“氯气的发现”相关化学史实也引进教学中。

当然教学也不应拘泥于相关教材，新旧教材的相关实验在常态课教学中都较难设计成学生实验。因此，笔者将部分实验改为微型实验，采用了探究漂白液作用原理的创新设计，帮助学生更方便地开展实验探究、更深入地理解含氯物质的漂白原理。

查阅文献发现已有关于“氯气的性质”教学设计研究主要集中于两个方面：一部分研究者重点关注实验改进创新，如将教材中的实验装置改进，实现化学实验的绿色化［8］［9］，或引入数字化实验，利用传感器检测反应体系过程中相关物理量的变化［10］，另一部分研究者关注教学模式的创新，如任务卡片式教学模式［11］、翻转课堂教学模式［12］等。本教学设计从研究物质性质的基本方法和程序、元素化合物的认识视角出发进行新旧教材整合的教学研究，发展学生的化学学科核心素养（见图3），为一线教师开展相关教学提供了新的研究视角。

图3 教学设计示意图

（二）教学目标

通过实验探究，了解氯及其化合物的主要性质。

通过对氯气性质的认识过程，体会分类、观察、实验等方法在研究物质性质中的应用，深入分析认识研究物质性质的基本程序，初步建立研究元素化合物的认识模型。

了解氯及其化合物在生产、生活中的应用，感受含氯物质相互转化在自然资源综合利用中的重要价值。

四、教学过程

（一）初步认识研究物质性质的基本程序和方法

［引入］通过上节课的学习，我们已经了解了氯气的制备原理。从氯气的制备可以发现自然界中氯元素的主要存在形式是氯离子，而没有氯气存在。能否结合氯原子的核外电子排布解释这一现象？

［学生］氯原子最外层7 个电子，易得1 个电子，形成8电子稳定结构。

［教师］自然界不存在氯气，然而它又是我们高中阶段第一个系统研究的物质，如何来进行研究呢？研究物质的性质需要借助一定的方法和基本程序来进行，请大家回顾初三研究物质如氢气的性质的过程，也可以阅读“氯的发现”化学史话，分析化学家研究氯气的过程，相互讨论有哪些研究方法，可以按照怎样的基本程序研究。

［学生］学生1：实验方法有：观察、分类、实验。研究程序：一般初中阶段老师引导我们先研究物理性质，研究化学性质时可以先预测再通过实验验证预测。

学生2：舍勒发现氯气的存在是通过观察颜色和实验研究获得的，如他将氯气通入水中，发现水溶液略显酸性，而且能使花朵等有色物质褪色。

［演示实验］第一步：取一个盛满氯气的集气瓶，观察氯气的颜色；稍打开玻璃瓶，用手轻轻地在瓶口扇动，使极少量的氯气飘进鼻孔，闻氯气的气味。第二步：向盛有氯气的矿泉水瓶中加入部分水。

［学生］氯气有刺激性气味。向盛有氯气的矿泉水瓶加水，瓶变瘪了而且溶液为浅黄色，说明含有氯分子。

［教师］引导学生初步总结研究物质的基本程序和方法（如图4）。

图4 学生初步总结的研究物质性质基本方法和基本程序示意图

（二）借助实验探究深入学习研究物质性质的程序和方法

1.基于分类视角预测氯气的性质，并通过实验验证

［提问］氯气是一种非金属单质，能否结合初中所学的相关内容预测它可能具有哪些化学性质？

［学生］学生1：氯气能与金属单质反应，氯气也可以（追问：氯气还能与哪些物质反应）与非金属单质反应。

学生2：分析氯原子的核外电子排布，可以发现其得电子能力较强，因此可以和容易失电子的物质反应。

［教师］予以肯定，尤其对学生2的回答加以表扬，能够从物质结构的角度预测物质的化学性质。

［演示实验］1.用坩埚钳夹住一束擦亮的细铁丝（铜丝），灼烧至红热后迅速伸入盛有氯气的集气瓶中，观察实验现象。然后把少量的水注入集气瓶中，用玻璃片盖住瓶口，振荡，观察溶液的颜色。2.在空气中点燃氢气，然后把导管伸入盛有氯气的集气瓶中，观察氢气在氯气中燃烧的现象。

［教师］引导学生观察实验现象，分析反应产物。反应产物有什么共同特点呢？

［学生］学生1：生成物中氯都是以氯离子的形式出现，这说明氯具有较强的得电子能力。

学生2：氯元素化合价都降低，钠、铁等元素失电子化合价升高，说明氧化还原反应化合价升降的实质是电子的得失。

2.发现新问题，实验探究氯气和水的反应

［过渡］展示久置氯水的图片，在研究氯气的溶解性时，将氯水密闭放置一段时间后会发现氯水的颜色变浅，这说明氯气具有什么性质呢？

［学生］氯气挥发了，也可能氯气与水反应。

［教师］氯气溶于水发生何种变化呢？我们先来进行理论分析，如果不反应则氯气仅溶解于水中，如果发生反应，氯气为单质，发生的反应有可能为氧化还原反应，请从氧化还原的角度预测反应产物。

［学生］氯元素化合价有可能降低，根据元素守恒产物之一应为盐酸，还有一种元素化合价升高。

［教师］我们不仅可以通过理论分析化学反应，还可以借助实验探究。提供微型实验仪器（点滴板、培养皿）和实验药品等探究氯气与水反应的产物。

实验药品：高锰酸钾、浓盐酸、紫色石蕊试液、硝酸银溶液、干燥红色纸片、蒸馏水、氢氧化钠溶液。

［实验方案设计］如表1所示。

［教师］根据实验方案，大家观察到硝酸银溶液中产生白色沉淀，说明确实生成了氯离子，同时还生成一种能使湿润红纸片褪色的物质。紫色石蕊试液先变红后褪色说明反应溶液呈酸性，生成了漂白性物质。

［提问］氯气和水反应生成盐酸，还有一种具有漂白性的物质是什么呢？有可能是氯气吗？

［学生］学生1：不可能，因为干燥的红色纸条没有褪色。

学生2：氯元素化合价降低，有可能氯元素的化合价升高生成次氯酸或氧元素的化合价升高生成氧气。

学生3：常温下氧气不具有漂白性，而且向氯气中加水反应没有气泡，因此只能是氯元素的化合价升高。

［教师］根据化合价升降分析反应产物，介绍次氯酸的性质及用途。

表1 . 学生设计的典型实验方案及教师点评

［总结］由此可以发现，研究物质性质过程中还有可能会发现新的问题，需要进一步研究，在实验探究时，需要先提出假设，设计并实施实验方案，分析实验现象。研究的方法包括观察、实验等。我们可以对刚才归纳的研究物质性质程序图进行丰富（见图2）。同时我们初步感受了研究元素化合物性质的视角：元素原子核外电子排布（单质）、物质类别、元素化合价。

（三）在探究氯气漂白原理的基础上感受氯气的社会应用价值

［过渡］人们很快发现氯水用来漂白尤其是在家庭中使用存在不足，请大家根据刚才所学的知识，再结合提供的信息（氯水保存在棕色试剂瓶）讨论。

［学生］学生1：氯水保存在棕色试剂瓶说明其中的有效成分不稳定，见光分解。追问：这种有效成分是什么？应该是次氯酸。

学生2：氯气易挥发使用不便，而且有刺激性气味。

学生3：氯气在水中的溶解度不是很大，而且氯气与水是可逆反应，氯水中次氯酸的浓度不大。

［讨论］如何以氯气和水反应原理为基础，对其作为漂白剂不足进行改进？（提示：次氯酸盐是稳定存在的）

［教师］演示氯气与碱反应实验。向盛满氯气的矿泉水瓶中倒入氢氧化钠溶液。可以发现矿泉水瓶快速变瘪，氯气与氢氧化钠溶液反应生成次氯酸钠、氯化钠和水。漂白液的主要成分就是次氯酸钠，工业上采用氯气和石灰乳为原料反应制备漂白粉。

［提问］能选择澄清石灰水吗？

［学生］不可以，因为氢氧化钙溶解度较低，而且后续将溶液蒸干耗费大量能源。

［过渡］漂白剂中真正具有较强漂白作用的是次氯酸，漂白液、漂白粉如何转化为次氯酸呢？

［演示实验］在两支试管中分别加入2mL 漂白液，再向一支试管中加入一片红纸片，另一支试管先加入少量稀盐酸，再加入一片红纸片。请大家观察现象。

［学生］第一支试管红色慢慢褪去，第二支试管红色快速褪去。

［教师］家庭使用漂白制品时，次氯酸盐与空气中的二氧化碳和水发生反应生成次氯酸，进而起到漂白和消毒的作用。

［总结］尽管氯气由于其漂白存在的一些局限性，如今在部分场合已经被二氧化氯等新型的消毒漂白剂替代，但它具有价格低、杀菌力强等优点，仍是当今世界上应用最广泛的一种杀菌剂。

（四）归纳氯气性质的过程中总结研究物质性质的方法和程序

图5 研究物质性质的基本程序及氯气性质概括示意图

五、教学反思

本节课从新旧教材整合的角度开展教学设计研究，经过多轮试讲、修改，教学取得了较好的效果，使学生的学科核心素养发展水平（主要是证据推理与模型认知、科学探究与创新意识）得到一定程度的提升。课后的调查研究表明，学生不仅掌握了氯气的性质，更重要的是认识并运用了研究物质性质的基本程序、研究方法和认识视角方法，这可以帮助他们更有信心学习其他元素及化合物的内容。

如何基于新旧教材整合开展教学，可以采取如下策略：一是以“新课标”作为教学的主要依据，根据“新课标”中的课程内容、学业要求和学科核心素养确定课时和单元教学目标、评价目标，在此基础上对新旧教材分析研究；二是对新旧教材具体分析研究时，可以从学科知识、学习活动、思想观念三方面分析不同教材的内容和内在联系，围绕教学的核心内容（或核心概念）选取不同教材中的教学素材、学习活动等，凸显核心知识的素养发展价值；三是对教材分析整合时需要尊重“旧教材”的相关编排内容，因为这是学生预习、课堂学习的主要材料；四是“用教材教而不是教教材”，教师在教材整合的基础上要根据学情的变化融入自己的教学理念和教学认识，使教材真正成为一种为教学服务的动态资源。