中美化学课标“化学反应”内容的比较研究

胡佳

摘要：以高中“化学反应”主题知识为例，对中美高中课标中“化学反应”内容进行比较，从“知识点及其分支数目”“知识点呈现方式”“内容要求”“学业要求”“与生活实际的联系”五方面进行比较。分析得，中国课标所涵知识点内容更为丰富、概念体系构建更具条理，但知识间的跨学科性则稍逊;中国课标中的知识学习要求稍低、且更为重视学生掌握知识并利用知识解释实际问题的能力;美国课标更重视学生综合运用知识并进行自主创新与实践的能力。最后为改进课程标准提供一定相关建议。

关键词：中美课标;化学反应;比较分析

文章编号：1008-0546（2021）07-0082-05 中图分类号：G632.41 文献标识码：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2021.07.021

课程标准作为教材编写、教学、评估和考试命题的依据，对课程的实施、评价和管理起着重要作用。我国“普通高中化学课程标准（2017年版）”立足于学生适应现代生活和未来发展的需要，对旧课标的三维目标体系进行了整合，构建全面发展学生化学学科核心素养的高中化学课程目标体系[1]。美国于2013年颁布的《下一代科学标准》（NGSS）中，在学科核心概念维度中，分为“物质科学、生命科学、地球与空间科学、工程技术和科学应用”四大类，高中化学学科内容分布在“物质科学”类别中[2]。

一、“化学反应”知识点的研究意义

“化学反应”的课程内容在高中化学学习中占有重要的地位，同时也是高中生学习的重点，且和工业生产与实际生活等紧密相连。为便于对“化学反应”主题内容进行比较分析，现将中美课标中有关化学反应知识主题及其相关的全部知识条目合并后，列至表1中。中美课标都包含“化学反应与能量”“化学反应速率”和“化学反应平衡”三大知识主题。表1中美课标中有关化学反应知识点的合并罗列[3-4]

二、中美课标“化学反应”内容的比较分析

1.知识点及其分支知识的比较

由表2可知，中国课程标准中与化学反应相关的知识点的个数总计是美国的3倍。且中国课标中“化学反应平衡”所占比重最大，美国课标中“化学反应与能量”占比最大;而对于“化学反应速率”来说，它在中国课标中和美国课标中的占比都是最少的。表3详细呈现了中美课标的三个知识主题下的分支知识点。

在“化学反应”内容里，中美两国课标在相同的知识主题下的分支知识点的差异较大。具体来看，在“化学反应与能量”部分，中国课标比美国课标额外增加了一些知识条目和情感态度价值观的要求。如：化学能与其他能量形式的转化、内能的概念及其影响因素、化学能与热能、焓变的表示方法，盖斯定律。情感价值观方面如：体会提高燃料燃烧效率，开发高能清洁燃料和研制新型电池的重要性。美国课标中引入了“系统”的概念，将化学反应视作一个“系统”，介绍流入和流出“系统”的能量与物质来描述化学反应的变化;中国课标则未使用“系统”这个较大的概念。美国课标中利用分子/粒子之间的碰撞数量和能量来解释改变反应物的温度或浓度时对反应速率产生的影响;中国课标则是利用“基元反应”活化能来解释对化学反应速率的影响因素，二者虽在本质上并无太大区别，都是依据微观本质解释宏观现象，但基元反应对于学生来说的理解程度和思维要求相对更高一些。

2.中美课标知识点呈现方式比较

（1）知识点条目的详略呈现方面

中国课标的描述比美国课标的描述更为详细、条理更为清晰，每一句话即代表一个知识条目，各个知识条目的描述详略程度相近，且环环紧扣、层层进阶。美国相对来说，没有中国课标知识点描述方式那般详细，且美国课标中的知识点在阐述时前后会有部分交叉。知识的进阶不是特别明显。

（2）知识点条目的引入呈现方面

美国课标通过回答化学反应的四个部分中所提出的引导式的问题来阐述其中所蕴含的知识。因此，美国利用的是“我要解决这个主题下的这些问题因而会涉及到如下知识的学习”的方式来进行知识点的阐述;中国则直接呈现相关知识点。美国课标描述知识主题“化学平衡”，没有像中国课标那样按照传统的“先知识后应用”的符合学生认知的顺序来进行描述。而是直接通过“根据科学知识，学生生成的证据来源，优先级标准和权衡考虑因素，设计、优化解决方案以指定条件的变化，以在化学系统中平衡状态下生成更多数量的产物”的一种科学工程实践的表述将化学平衡知识巧妙引入。

（3）知识点条目的逻辑呈现方面

对于“化学反应”而言，美国课标中引入了“系统”的概念，是通过介绍系统中流入和流出系统的能量和物质来描述化学反应这个系统中能量和物质的变化。中国则未使用“系统”这个较大的概念，直接使用的是“化学反应”或“化学反应过程”的概念。这其实也与美国课标中所提倡的“跨学科概念”有关。

3.中美课标中的内容要求比较

内容要求是预期学生应该学习的内容及其程度，规定了具体学习内容和认识要求。内容要求大多采用输人性行为动词来表达具体认识要求，如“了解、认识、理解”等，关注的是知识输人和学习要求，这些动词能够描述学生学习的心理认知过程。

总体来说，对于相同的知识点，中国需要学生学习的程度比美国的程度低一些。根据图1可知，三个知识主题下，中国课标中的学生行为动词与美国课标相较而言，分別都更偏向于第一层级和第二层级的认知水平。“知识主题1化学反应与能量”和“知识主题2化学反应速率”中，中国课标中的学生行为动词的第一层级“知道”都占到了90%以上，“知识主题3化学反应平衡”中的学生行为动词的第一层级也接近于90%。而对于美国课标中的学生行为动词，主要分布于第二、第三和第四层级。第一层级的认知水平占比为0，这与主要认知占比位于第一层级的中国课标来说，是极大的差异所在。

由此可见，尽管中国课标中的知识点内容要比美国课标丰富许多，但是对于相同的知识主题，中国课标中对于学生的认知水平要求要远低于美国课标。下图2是具体示例：

4.中美课标中的学业要求比较

学业要求是对学习某主题相关知识后学生应达成的学习表现——即能做什么的描述，中国课标中的“学业要求”版块和美国课标中的“学生预期表现”版块可视为是相对应的。学业要求大多采用输出型行为动词来表达学习表现，如：举例、说明、证明等，关注的是知识、能力输出及评价标准，便于对具体的行为进行评价。

将中国课标中的“学业要求”版块和美國课标中的“学生预期表现”版块中的输出性行为动词加以粗略统计，有以下这些：举例、判断、计算、辨识、解释、说明、运用、设计等等，本文将其根据“布鲁姆教育目标分类学认知维度”进行分类，分为四个维度：维度1包括举例、列举、判断和简单计算;维度2包括说明、解释、描述、推断、证明、分析和辨识;维度3包括运用、讨论和应用;维度4包括建立模型、设计和优化。维度1的行为动词主要偏向于对于知识的初步掌握情况，维度2是对于知识的深层理解，维度3是应用知识解释实际问题;维度4主要是综合灵活运用知识进行自主创新实践活动，且需要考虑生活生产的实际因素。

由上图3可见，针对于化学反应速率和化学反应平衡知识来说，中美课标对于学生在学习之后的能力提升方面提出的要求高低具有较多差异。总体来看，中国课标中对于学生学习知识后获取的四个维度的认知能力水平都较为重视，其中占比最大的是对于知识的深层理解，其次是对于知识的初步掌握和利用知识解释实际问题，最后是综合灵活运用知识进行自主创新实践活动设计等。相较来说，美国也同样重视学生对于知识的深层理解，该维度的占比也是最大的;其次是学生综合灵活运用知识进行自主创新实践活动设计的能力，美国如此重视该目标也与其课标所提倡的“科学和工程实践”这一维度相呼应。由此，从对学生学习知识后发展的能力要求来看，中国相比美国更偏重知识，而美国则更偏重于工程实践应用，而学业要求也是与该国的人才培养理念和学科总目标密切相关的。

5.中美课标中知识与生活实际的联系比较

中美课标知识主题与生活实际的联系主要取决于其社会对人才培养的期望与目标。

美国作为科技发达之国，要求社会的所有成员都要了解科学和工程概念和过程，注重对于STEM人才的培养。因此美国课标中物质科学的总目标是为了使学生将学科大概念与科学和工程实践以及跨学科概念相结合，发展其有用的知识来解释整个科学学科大概念。高中阶段，学生的重点是放在几种科学实践上，包括开发和使用模型，计划和进行调查，分析和解释数据，使用数学和计算思维以及构建解释等。而中国社会主义核心价值观下化学学科育人的基本要求是发展学生的化学学科核心素养，发展其综合素质。

因此，中美课标都十分重视将化学知识与实际社会生活之间的联系，重视学生运用科学知识解释生活生产中的实际问题的能力。课标上的具体表现在于：中国课标强调化学知识在实际生活生产中的重要作用，要求学生体会其重要性以及了解解决措施等。美国课标强调科学与工程实践活动，学生自己设计方案、构建模型并应用。二者均放置在每一节的知识点后，作为该节知识应用的重要组成部分。

例：以“化学反应”知识主题下的内容为例（表4）：

三、差异与启示

以“化学反应”内容为例，通过对中美课程标准中的化学部分内容进行比较分析，发现二者在内容的“知识数目、知识呈现方式、内容要求、学业要求、与生活实际的联系”这五大维度上存在一定异同。

相同点：（1）中美课标都十分重视将化学知识与实际社会生活进行联系。（2）中美课标在对学生四个层级的认知能力要求方面，占比最高的都是对知识的深层理解。

不同点：（1）相同知识主题下，中国课标中涵盖的知识点内容比美国丰富，内容广度大于美国课标。（2）在知识点条目的详略呈现、导人呈现和逻辑呈现方面，我国内容概念体系构建条理清晰程度高于美国，但我国课标知识之间的逻辑性与跨学科性稍逊于美国课标。（3）对于相同的知识点，美国课标以“应用”和“创新”为主，我国课标以“知道”与“理解”为主，且几乎没有科学与工程实践类的要求。中国学生学习知识的程度要求要比美国学生低。（4）除了对于知识的深层理解之外，美国对学生综合灵活运用知识进行自主创新实践活动设计能力的重视程度高于中国，中国更重视对学生初步掌握知识并利用知识解释实际问题等。（5）将化学知识与实际社会生活联系方面，中国课标强调化学知识在实际生活生产中的重要作用，要求学生体会其重要性以及了解解决措施等;美国课标强调科学与工程实践活动，学生自己设计方案、构建模型并应用。

美国课标的优势与不足：美国NGSS在高中阶段将化学与物理作为两门独立学科加以整合为“物质科学”大类，整合各学科思维进而统整各学科核心概念;亦创新性地将“科学与工程实践”引入整个K-12科学教育，建立起科学与工程实践相结合的、新的人才培养路径[7][8]，符合美国现代化社会发展的人才供给与储备。但是，美国课程标准在内容的选取上值得进一步拓宽，且尽管大力强调整合科学与工程整合思想，但却未考虑到实施中的实际现状与困境。

中国课标的优势与不足：我国在知识量方面涵盖广泛，选取的化学内容丰富，有助于学生由了解到深人理解化学知识、掌握实验技能，以及形成化学的主要观念。但是，对于较多知识点，我国课标以“知道”与“理解”的要求为主，却很少涉及科学与工程实践类的要求，缺乏现代社会对中学生实践创新能力的培养，同时跨学科性亦较少在课标中得以体现，这会影响对培养学生跨学科的综合能力和科学核心素养的落实。

四、建议

1.优化知识概念与实践要求，推进化学教学向“少而精”方向发展

我国化学课程标准中的内容十分丰富，涵盖范围广泛，但对于学生的要求大多数仍停留在对知识的理解与技能的掌握层面，对学生实际应用所学知识解决现实问题的能力要求较低，而对于学生创新能力的要求与培养更是极少，而这些始终都是目前我国教育大环境下的常态挑战。因此对于化学课程标准来说，建议未来我国课程标准在全面涵盖化学学科知识的前提下进一步优化知识概念体系，推进化学教学向“少而精”的方向发展，既帮助减轻学生学业负担，同时促进其学科核心素养的落实与培养;同时需要适当在学习目标中融入更多的实践能力要求和创新活动的设计，为进一步提升我国中学生处理实际问题和参与公共事件决策的能力，也能使之发展创新性思维，利用所学与所能更好地面对未来社会和环境的挑战。

2.尝试引入科学与工程整合实践活动，培养中学生跨学科实践创新能力

美国NGSS大量引入工程实践活动的思路对我国培养中学生跨学科实践创新能力具有一定的重要启示。目前较多研究表明科学课程整合工程实践对中学生跨学科实践创新能力的培养具有积极的影响，且学生对STEM教育实践学习活动持认可态度[9]。因此基于当下我国基础教育阶段跨学科课程经验缺乏、中小学减负呼声的高涨以及在现有基础教育体系中单独设置课程开展跨学科实践创新教育的困难重重的背景之下，课程标准作为教学的纲领性文件，发挥着举足轻重的引领作用。故建议未来我国化学课程标准能进一步明确建立特定学段、特定科学课程相适应的跨学科实践创新能力发展目标，帮助引领一线教师对科学整合工程实践课程的研究、设计与实施。同时相关教育研究人员及相关教育组织应积极培训和指导教师开展工程实践教学活动的课程开发、教学方法和内容组织等的研究基础。

参考文献

[1][3][5]中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2018：1，8，77

[2][4][6]National Academy of Sciences.Next Generation Sci-ence Standards[S].Washington，D.C.：The National Acade-mies Press，2013

[7]赵中建.STEM美国教育战略的重中之重[J].上海教育，2012（11）：16-19

[8]金慧，胡盈.以STEM教育创新引领教育未来——美国《STEM 2026：STEM教育创新愿景》报告的解读与启示[J].远程教育杂志，2017（1）：17-25

[9]占小红，徐冉冉，符吉霞，宋蕊.工程实践活动影响中学生跨学科实践创新能力的实证研究[J].教师教育研究，2019，31（2）：65-74

*本文系教育部人文社会科学重点研究基地重大项目“基于核心素养的课程标准研制的关键问题研究”（17JJD880007）阶段性研究成果。