閆銀權(quán)

摘? ? 要：“化學反應與能量”專題是學生建立化學能量觀的核心載體，具有重要的教育教學價值。對中美高中教材中“化學反應與能量”專題從內(nèi)容體系、欄目設(shè)置、知識素材和章復習四個方面進行比較研究后發(fā)現(xiàn)，美版教材內(nèi)容豐富、多學科融合、欄目功能強大，能夠較好地實現(xiàn)教材的功能，值得我國化學教材編寫和教學借鑒。

關(guān)鍵詞：教材;化學反應與能量;比較研究;能量觀;核心素養(yǎng)

化學教材是化學課程的具體化，是對化學課程理念的體現(xiàn)和對化學課程內(nèi)容的落實。比較研究不同教材有利于我們更好地領(lǐng)會教材編寫的意圖和價值，同時發(fā)現(xiàn)教材編寫的不足和缺陷，從而做到有整合地高效地用教材教，更好地實現(xiàn)課程目標。

“化學反應與能量”是高中化學的重要組成部分，具有重要的教育教學價值。從知識領(lǐng)域劃分，“化學反應與能量”屬于化學熱力學內(nèi)容，主要研究物質(zhì)在化學變化中所伴隨著的能量變化，并對化學反應的方向和進行的程度做出準確的判斷;從知識所承載的化學觀念及育人功能來看，“化學反應與能量”是學生建立化學能量觀的核心載體，使學生更好地認識化學的社會價值，發(fā)展學生的核心素養(yǎng)。本文就我國人教版普通高中課程標準實驗教科書《化學》[1，2]（以下簡稱“人教版”）與美國高中主流理科教材《化學：概念與應用》[3]（以下簡稱“美版”）中“化學反應與能量”專題進行比較研究，從內(nèi)容體系、欄目設(shè)置、知識素材、章復習等四方面分析差異，旨在為我國教材編寫及教師教學提供參考。

一、中美教材“化學反應與能量”比較研究

（一）內(nèi)容（編排）體系的比較

人教版與美版中“化學反應與能量”都分為兩部分編排，體現(xiàn)了認知的螺旋式發(fā)展。核心內(nèi)容都包含反應熱、吸熱反應、放熱反應、熱化學方程式、反應熱的計算及應用等。但兩版教材的主體內(nèi)容仍存在較大差別（見表1）。人教版篇幅共計23頁，美版共計39頁，美版內(nèi)容篇幅量大、知識覆蓋面廣，更注重學科間的交叉和知識間的邏輯關(guān)系，有助于學生對化學反應與能量知識體系及化學能量觀的建構(gòu)，以及多角度、深層次地思考和認識化學及其價值。

1.關(guān)于熵及化學反應的方向

能量觀是由能量本質(zhì)觀、能量形式觀、能量轉(zhuǎn)換觀、能量耗散觀和能量守恒觀等構(gòu)成的認知體系。美版在本專題介紹了化學反應的動力、熵的概念及意義、化學反應方向的判斷。用焓變和熵變說明化學反應的方向涉及化學中的能量耗散，有利于學生了解化學反應的方向、全面地認識能量現(xiàn)象[4]，形成科學的化學能量觀。人教版在本專題中未提及熵和化學反應的方向，而是放在選修4第二章“化學反應速率與化學平衡”的最后一節(jié)“化學反應進行的方向”中討論，這樣的編排弱化了知識體系及能量概念系統(tǒng)的建構(gòu)，也未能揭示概念應用的本質(zhì)（從能量角度研究化學反應），不利于學生形成全面的能量觀。

2.關(guān)于能源及其利用中的經(jīng)濟、環(huán)保問題

利用化學開發(fā)使用能源是化學重要的社會價值。人教版提到了能源的重要性，化石燃料不能再生，解決的辦法是開源節(jié)流。但沒有具體說明措施，只停留在知識介紹的層面，沒有上升到感悟現(xiàn)實意義的層面。美版詳細介紹了能源經(jīng)濟學、能源利用效率。從鋁制品的回收利用、化學能轉(zhuǎn)化為電能、使用催化劑節(jié)能、熵及提高工業(yè)效率等多方面闡述能源的利用及節(jié)能原理、方法，探討可再生能源及其意義。這樣將化學知識與自然、社會以及科學、技術(shù)融合起來，滲透STSE教育，有利于學生形成正確的科學（能源）觀念及環(huán)保意識;更能體現(xiàn)學習是為生活服務(wù)，為人類服務(wù)的理念，形成正確的價值觀。催化劑、化學能轉(zhuǎn)化為電能等內(nèi)容兩版教材都有章節(jié)專門學習，但美版在此集中介紹體現(xiàn)了教材內(nèi)容的整合性與全面性以及教材編制的實用性與靈活性，能更好地實現(xiàn)教材的功能與價值。

3.關(guān)于光合作用

太陽是地球的能量之源，太陽能經(jīng)過光合作用轉(zhuǎn)化為化學能為地球上的生命體利用，能量的來源及轉(zhuǎn)化是我們理解生命存在的基礎(chǔ)。美版將生物學知識與化學學科有機融合起來，使學生在科學的大觀念下建立了較為系統(tǒng)的能量和物質(zhì)轉(zhuǎn)化的轉(zhuǎn)化觀與守恒觀，為學生進入大學的科學學習奠定了思想觀念基礎(chǔ)。人教版不學習此部分內(nèi)容（只在必修2的“科學視野”欄目中介紹了生物體中的能量轉(zhuǎn)化），隔斷了學科間密切融合的內(nèi)容及學生跨學科思維的形成，單科思維不利于學生科學觀念的形成與核心素養(yǎng)的發(fā)展。

4.關(guān)于化學反應熱的測量、計算

反應熱的測量與計算是能量研究的重要內(nèi)容。人教版以實踐活動的形式學習了中和熱的測定;通過例題讓學生較系統(tǒng)地掌握蓋斯定律及反應熱的計算，形成能量守恒觀。美版在同一節(jié)內(nèi)容學習熱量測量及計算，使學生明確實驗與計算的關(guān)系而不是純粹的計算技能;涉及的是食物中蘊含的能量，與健康生活密切相關(guān)，促進學生形成正確的價值觀念。總之，人教版更重視蓋斯定律理論和計算，嚴謹、難度大;美版更關(guān)注反應熱的測量和應用，實用、難度小。

（二）欄目設(shè)置的比較

欄目是課堂教學內(nèi)容的載體，是激發(fā)學生學習興趣的“中介”手段，使學習的指向更為明確。如表2所示，人教版欄目重視與社會聯(lián)系，注重對學生正確價值觀的培養(yǎng);但有的欄目功能較弱，如科學視野欄目供學生自主選擇閱讀，沒有設(shè)計問題，學生學習的有效性不強。美版欄目新穎多樣，緊密聯(lián)系生活、社會，多學科交叉，每個欄目功能獨特（見表3）?？傊?，美版欄目突出學科性，兼顧綜合性，功能強大，學習指導性強;人教版重在傳授知識與技能，與其他學科及生活的融合性及功能性顯得不足。

（三）知識素材比較

教材中的知識素材是其內(nèi)容的補充與詮釋，素材選用是否恰當影響著學生對知識的理解與掌握以及學生對化學學科價值的理解。比較發(fā)現(xiàn)（見表4），美版突出的特點是引入大量精彩的圖片，從不同角度恰到好處地將難懂、抽象的化學知識以學生熟悉的畫面形象地展現(xiàn)在學生面前，增強了內(nèi)容的直觀性、可讀性，降低了學習難度?？茖W史話可以讓學生知道相關(guān)歷史事實的來龍去脈，有利于學生更好地理解科學的發(fā)展歷程，促進學生形成正確的科學觀與價值觀。

（四）章復習比較

章復習是學生鞏固知識和發(fā)展認知系統(tǒng)的重要載體，從表5可知兩版本的章復習差異較大。人教版只有“歸納與整理”對本章重點知識點進行總結(jié)，沒有復習題。美版設(shè)計精細，除知識概要外，還有更細的分類引導問題。美版章習題與節(jié)習題分層設(shè)置，難度逐漸加深，注重對知識的本質(zhì)理解與應用;內(nèi)容注重生活化設(shè)計、多學科綜合，促進學生思維深化、能力提高和素養(yǎng)發(fā)展。

二、結(jié)論與啟示

化學能量觀是重要的科學觀念，具有重要的教育教學價值。只具有具體知識、方法和技能，沒有正確科學觀念的人，科學素質(zhì)必定不會高[5]。從以上比較可知，美版內(nèi)容全面豐富，多學科融合，注重知識的邏輯關(guān)系，突出知識體系與化學能量觀的完整建構(gòu);圖片新穎多樣，欄目功能強大，指導性強;習題層次清晰，難度適中，強化理性思維與知識概念的應用，很好地實現(xiàn)了教材的功能，達成了建構(gòu)化學能量觀和認識化學學科價值、社會價值的課程目標。我國化學教材編寫和化學教學可以從以下三方面加以改進。

（一）內(nèi)容選取上，突出學科性，兼顧融合性，凸顯STSE教育

化學是一門中心學科，與物理學、生物學、地理科學、文學、藝術(shù)、歷史以及生命健康等密切相關(guān)?；瘜W教材不應該僅傳遞化學知識與技能，更應該體現(xiàn)化學的學科價值、社會價值和育人價值。在教材編寫及教師教學中選取內(nèi)容要以化學為中心，跨學科融合;貼近生活、社會實際，凸顯STSE理念。培養(yǎng)學生建立多學科綜合意識，指導學生用STSE的思維模式思考化學及其價值，促進學生科學觀念、核心素養(yǎng)的形成與發(fā)展。

（二）內(nèi)容呈現(xiàn)上，豐富素材和欄目，強化教育功能

教材的內(nèi)容呈現(xiàn)是知識與課程理念最為直接的載體，是向?qū)W生傳遞知識、滲透科學思想的媒介，影響著教材價值的實現(xiàn)。在教材編寫及實際教學中要注重素材的多樣性和實用性，強化其教育功能。教材欄目設(shè)置要整體規(guī)劃，富有啟發(fā)性，突出功能性。要注重設(shè)置跨學科綜合性欄目，結(jié)合多樣化的問題情境，引導學生從知識記憶轉(zhuǎn)向整合不同信息進行理性分析、解決問題，增強其思維能力、認知能力和跨學科聯(lián)系的敏感性[6]，從而提升核心素養(yǎng)。

（三）章復習應精細設(shè)計，促進素養(yǎng)發(fā)展

復習是學習的重要環(huán)節(jié)。章復習設(shè)計可分為兩部分，一部分用概念圖、表格、思維導圖等工具引導學生對專題知識進行梳理，促進學生對知識的結(jié)構(gòu)性建構(gòu)。另一部分是習題，新版課標強調(diào)，要重視化學習題設(shè)計的創(chuàng)新，發(fā)揮習題在促進學生化學學科核心素養(yǎng)發(fā)展方面的作用[7]。習題要精細分類設(shè)計，功能明確;重視情境化設(shè)計，滲透STSE教育;重視多學科交叉，知識多角度運用。習題要發(fā)展學生的理性思維、知識遷移能力和解決問題的能力，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神與實踐能力，促進學生核心素養(yǎng)的形成與發(fā)展。

參考文獻：

[1]宋心琦.普通高中課程標準實驗教科書·化學（必修2）[M].北京：人民教育出版社，2007：26–33.

[2]宋心琦.普通高中課程標準實驗教科書·化學（選修4）·化學反應原理[M].北京：人民教育出版社，2007：1–15.

[3]菲利普，等.化學：概念與應用[M].王祖浩，等譯.杭州：浙江教育出版社，2008：62–64，726–761.

[4]吳俊明，吳敏.化學課程中的能量與化學能量觀——關(guān)于科學觀念和科學觀念教育的思考之六[J].化學教學，2015（1）：7–11.

[5]吳俊明，吳敏.為什么要關(guān)注科學觀念——關(guān)于科學觀念和科學觀念教育的思考之一[J].化學教學，2014（4）：3-6，13.

[6]陸孟君，王世存，王紅梅.美國高中化學教材中跨學科內(nèi)容分析——基于《化學：概念與應用》的教材分析[J].化學教學，2019（11）：26–30.

[7]中華人民共和國教育部.普通高中化學課程標準（2017年版）[M].北京：人民教育出版社，2018：83.