基于学科能力发展的人教版初中化学教材简析

沈莉萍

摘要：从学科能力发展的角度剖析人教版初中化学教材内容的编排情况，人教版教材在内容编排上注重学生实验能力的螺旋提升、学科思维的逐步养成、分类学习的方法指导。当代教师备课应从整体上把握教材，制定高瞻远瞩的教学目标。

关键词：教材结构;学科能力;分类学习

文章编号：1008-0546（2021）04-0087-04 中图分类号：G632.41 文献标识码：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2021.04.022

教材的编排，由教学内容的知识结构、技能结构、能力结构和科学过程结构经过科学地排列、整合之后构成。教科书体系结构体现着多层次的综合因素，如课程理念、知识的逻辑关系、教学规律、学生认知规律等。它是一个立体的、相互交织的、井然有序的网络。通过对这个网络的学习，使学生的科学理解力逐步加深，各方面能力也同步增强[1]。但是，初中化学相较于数学、物理学科，留给学生的总体印象是知识零散缺乏系统性、半经验规律多且普适应性差。这样的错觉既受制于学生对化学有限的认知水平，也与教师碎片化的教学观念有关[2]。因此，教师的“学科理解”直接影响了教师的教学目标和教学思路。扭转这一局面在客观上需要教师对教材编排中显现的学科特点把握好，通过对教材的分析，构建较为科学的、具有代表性的思维模型，并将教材所体现的科学性和逻辑性运用到教学实践中，推动学生从化学学科知识入手，最终形成化学学科能力。

根据《义务教育课程标准》，人教版初中化学教材的编排从典型的物质出发，研究其组成与结构、性质与用途，体会化学与社会发展的关系，有助于学生形成化学特有的学科能力，包括实验能力、符号表征能力、模型思维能力、定量化能力。

一、教材的编排有助于学生实验能力的螺旋上升

实验能力包括对实验现象的观察能力、描述与记录能力、分析與思考能力、对实验方案的设计和评价能力。

1.观察

人教版初中《化学》第一单元是“走进化学世界”，学习研究化学的最基本最重要的方法——实验，为学生奠定科学探究的基本意识和手段。观察能力非化学学科特殊能力，属于一般能力，学生普遍具有及存在于各种认知活动中。但是化学学科中的观察在内容、时间、方法等方面又有其特定性，所以教材首先从观察人手，在课题1中通过对水的蒸发、胆矾溶解、石灰石和稀盐酸反应等实验现象的观察活动，并且明确要观察的内容包括实验前后物质的颜色、状态、气味等的变化。

2.描述记录

课题2中通过对蜡烛及其燃烧、吸人空气和呼出气体的探究，学习科学探究的一般方法，体会科学探究的重要环节。指导学生关注物质的性质、变化及变化过程和对结果的解释讨论，以此来练习对物质和变化的观察方法，同时学会描述记录所观察到的实验现象，对学生的能力要求进了一步。在第二单元研究空气的组成时，教材用表格的形式从颜色、状态、气味、密度、熔沸点、溶解性几个角度编排了对氮气物理性质的描述，从单一的某个性质描述上升到从一定角度来描述物质的性质，对学生今后学习描述其他物质的物理性质有思路方法的引领和示范。

3.分析与思考

在化学实验与探究的过程中，既需要分析和解决发现的化学问题，也要善于从实验探究的过程中接受、吸收、整合化学信息。在探究空气和人体呼出气体的成分时，教材将氧气和二氧化碳的相关性质以参考资料的形式给出，让学生阅读认识、选择使用、分析异同。通过燃着的木条和澄清石灰水分别在空气和呼出气体中呈现的不同现象，来说明氧气和二氧化碳在空气和呼出气体中含量的不同。在探究空气的组成实验中，将拉瓦锡的经典实验和实验室用红磷燃烧来测定空气中氧气含量的实验放在一起，教材虽没有明显要求学生对比的文字，但是在前面一单元的铺垫下，这样的编排很容易引起学生的自觉比较，进而尝试评价。

4.设计与评价

实验的设计和评价能力是学生高阶思维形成的必备能力。教材编排了很多实验探究活动来不断提升学生的实验观察、描述、分析、评价能力（图1）。在不同的实验情境中反复运用后，学生具备了一定的实验能力，于是教材在第九单元溶解时吸热和放热现象的探究中，不再是设计好现成的实验方案，而是提供一定的仪器和药品让学生自己设计方案，画出实验装置图，记录实验现象以及分析得出结论，让学生自主完成一个相对比较完整的实验探究过程。这不仅要求学生会设计实验，而且在实验过中要注意观察、描述、解释现象及得出科学的结论，对学生的实验能力提出了更高的要求。学生自主设计实验，常常会出现不同的设计方案，这就涉及到方案的评价和优化，是学生高阶思维的体现，也是对学生创新能力的培养。

二、教材的编排致力于学生思维能力的稳步形成

1.“宏—微—符”思维模型的形成

提升思维能力、培育思维品质是课堂教学的重要目标。人教版初中化学教材第三单元介绍物质构成的奥秘，打开了微观世界的大门。教材设置了品红扩散的实验及氨分子运动的探究实验，让学生利用已有的对分子和原子的初步认识来讨论微粒的性质，并尝试用微粒的性质来解释宏观的现象，让学生学会用化学的视角，即从宏观和微观两个角度，来看待物质。有了宏微角度意识后，通过对水的组成的认识，引入水的化学符号表示——H2O，激发学生对其他物质组成的符号表示欲望，即化学式，建立宏观与微观的桥梁，这是完成了对物质的符号表征。教材通过具体的学习活动建构了一种从“宏—微—符”三个角度学习物质的认知模型，是学科思维的初建（图2）。这个认知模型具有实际操作意义，可以应用在后面对更多物质的学习，通过多次这样的模型认知，学生可以达到自觉利用宏微观联系的视角研究物质及其变化，进而变成自己的思维习惯。紧接着让学生应用这个认知模型来学习化学变化，探究化学变化中分子改变，原子不变的微观本质，接着架起宏观与微观的桥梁——化学方程式，也就是化学变化的符号表征。后面介绍的碳和碳的氧化物、溶液等，都有从物质的微观结构的异同来解释宏观现象或性质的异同，是对“宏一微一符”三重表征这一学科思维的升华。在教学中建立有效的思维模型，可以将看似形散的知识点放在思维模型中，让学生学起来神不散，凸显化学的学科素养和学科价值。

2.“变与不变”观念的形成

在微观世界的探索中，学生通过水蒸发的事实了解物理变化中分子不变，然后对比化学变化中分子的变化。为此，教材举了很多前面学过的化学变化来说明，如过氧化氢分解制氧气时过氧化氢分子变成了水分子和氧分子等，学生形成化学变化中分子改变的认识。利用这一认识对氢气与氯气反应生成氯化氢的微观示意图进行微观解读，分析在此过程中的变和不变，形成化学变化中分子改变与原子不变的认识。在学习了元素的概念后，将化学变化中元素不变加入其中，扩充了变与不变的内容（图2）。此时学生对“变与不变”还只是停留在认识的层面上，在后续质量守恒定律及化学方程式的配平的学习中，将这种认识反复激活使用，最终促成观念的建立。

3.从定性到定量的能力升华

当学生形成了符号表征能力、变与不变的观念时，就具備了从物质的组成、结构、变化中找到相关“量”的理论基础（图2）。如化学式可以表示宏观物质的组成和微观分子的构成，所以宏观物质的质量就等于组成该物质的所有元素质量之和，微观分子的相对分子质量就等于构成该分子的所有原子的相对原子质量之和。基于化学概念或化学符号中所蕴含的数量关系进行计算，是化学“定量化能力学习进程的第1水平。化学方程式不仅可以表示参加反应的宏观物质种类、质量的变化，还可以表示微观分子种类和相对质量的变化，运用化学计量数与相对分子质量的乘积等于参与反应的物质实际质量之比的关系做简单的运算，这是的是化学“定量化”能力学习进程的第2水平。运用质量守恒定律，可以对未知物质组成、元素的质量等做简单的推理和计算，这是化学“定量化”能力学习进程的第3水平。此阶段的学生具备了解决复杂的综合性较强的计算的能力基础，也就是可以用化学的定量思维观念进行运算，这是化学学科“定量化”能力的最高水平。

三、教材的编排有利于学生认知网络的分类构建

1.从“个”到“类”的编排

心理学研究表明：初中阶段是个体从机械记忆向理解记忆转变时期，随着抽象逻辑记忆能力的提高和知识经验的不断丰富，能较好地利用各方面的知识来加强对抽象材料的理解，但需要一定的直观形象或经验的支持[3]。化学知识表面上看似繁、杂、细、散，逻辑性较差，找不到一条能统摄的思路和方法来记忆和学习[4]。实则，教材在编排时素材内容之间是有一定的逻辑顺序的，教材按照从学生熟悉的个别物质的组成、性质、用途出发，将研究方法和思路渗透其中。如教材首先编排了对空气和水的认识，这都是对个别物质的学习。而从第六单元碳和碳的氧化物开始，不再是单一的物质，而是对一类物质进行学习，学习碳单质和碳的氧化物的结构、性质、用途，第八单元金属与金属材料也是对金属这一类物质进行学习。酸和碱的学习是以“类”学习的集中体现，因为酸的组成有共同点——都含有H+，从而具有相似的化学性质，即酸的通性，碱也是同样如此（图3）。从“个”到“类”的编排，使知识呈现一定的梯度，这样循序渐进的梯度符合维果茨基的最近发展区理论，使学生不断达到潜在的发展水平，并借助教师的帮助创造新的发展区。这样的编排除了让学生学会用分类的方法来构建知识网络外，更是一种开放式编排，在学生构建的知识网络外，保留了更多学习和创造的可能性。

2.结合学生认知顺序的编排

除了分类学习外，研究物质的思路和方法也存在一定的逻辑关系。教材介绍空气时，按照空气的组成—氧气的性质—氧气的制取—氧气的用途顺序来编排;介绍了自然界的水时，也是按照同样的思路来编排的：自然界的水一水的净化一水的组成。学生对空气和自然界的水及它们的组成有一定的认识，知道自然界的物质属于混合物，也能大概说出混合物的组成，在此基础上去讨论混合物中某成分的提纯、制备，再从提纯或者制备好的纯净物出发，研究其组成和结构、性质和用途，这既是知识本身的逻辑顺序，也符合学生的认知顺序。第八单元金属与金属材料也是对金属这一类物质进行学习，同样也是按照类似的逻辑关系：矿石—组成—冶炼—性质—用途。但是教材在内容编排上做了调整，不是直接从自然界的矿石人手，而是先从身边使用的金属材料出发，也就是从生活中的用途反映性质，利用金属的性质解释金属矿物在自然界的存在形式，进而讨论冶炼的方法，最后再基于金属的性质探讨金属资源的保护，是这样一个过程：用途—性质—矿石—组成—冶炼—性质—保护。这也是充分尊重学生的学情，因为学生对金属矿石比较陌生，生活中较难接触到，而金属材料却无处不在，学生更为熟悉，体现从生活走向化学，同时突出了金属性质的重要性，应用金属的性质解决冶炼和防护问题。这两种知识的编排顺序最终的目标是让学生能够接受并理解，都是将学生的认知顺序放在了中心位置来建构新的知识体系。人教版初中化学教材在编排时充分考虑了学生学习知识、技能的认识规律，体现了知识的逻辑顺序和学生的认知顺序的一致性，这有利于学生构建符合自己认知特点的知识网络，加深对学科知识的网络化记忆和理解。

教学是个复杂系统，每节课、每个单元、每个学期既有各自目标，又相互影响相互制约，它们之间构成一个有机整体[5]。只有充分理解教材内容结构与学科能力之间关系，才能提高课程实施和教学评价能力，才能有效开展教学研究与改进工作。

参考文献

[1]张廷凯.从设计和编写视角看教科书品质的提升[J].西南大学学报（科学社会版），2010（4）：77-81

[2]邵传强.浙江省化学选考命题之变及对教学的导向价值研究[J].化学教学，2019（9）：89-93

[3]方弯弯，程萍.中学化学教材中化学方程式内容的编排分析[J].北学教育，2019（13）：10-15

[4]魏宜贸.论基于学科思维逻辑建构的中学化学教学[J].中学化学教学参考，2019（1）：7-14

[5]邵朝友，韩文杰，张雨强.试论以大观念为中心的单元设计——基于两种单元设计思路的考察[J].全球教育展望，2019（6）：74-83