○石月，王喜貴

（內(nèi)蒙古師范大學(xué)化學(xué)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，內(nèi)蒙古呼和浩特 010022）

教科書是學(xué)校教育中的主要材料，是使學(xué)生達(dá)到課程標(biāo)準(zhǔn)所要求目標(biāo)的內(nèi)容載體［1］?！肮び破涫拢叵壤淦鳌?，教科書作為教學(xué)的主要工具，其編寫質(zhì)量直接影響教學(xué)效果。英國(guó)基礎(chǔ)教育享譽(yù)世界［2］，隨著教育國(guó)際化的推進(jìn)，其IGCSE課程在全球范圍內(nèi)認(rèn)可度顯著提高，由英國(guó)劍橋考試中心認(rèn)定的IGCSE考試用書成為國(guó)際學(xué)校的主流教科書［3］?；瘜W(xué)反應(yīng)速率是化學(xué)動(dòng)力學(xué)的基礎(chǔ)，也是化學(xué)平衡的起點(diǎn)，它們共同描述化學(xué)反應(yīng)的動(dòng)態(tài)進(jìn)程［4］。本文選取我國(guó)人民教育出版社出版的高中《化學(xué)必修第二冊(cè)》《化學(xué)反應(yīng)原理》（簡(jiǎn)稱人教版）和英國(guó)霍德教育集團(tuán)（HodderEducation Group）出版的CambridgeIGCSEChemistry（簡(jiǎn)稱HE版）中的“化學(xué)反應(yīng)速率”內(nèi)容進(jìn)行比較研究，主要有兩個(gè)目的：一是為教科書的編寫者提供相關(guān)建議，二幫助教師了解教科書的編排特點(diǎn)，更好地服務(wù)于課堂教學(xué)，提升教學(xué)效果。

一、課程標(biāo)準(zhǔn)的比較

（一）英國(guó)IGCSE課程簡(jiǎn)介

IGCSE（InternationalGeneralCertificateofSecondaryEducation）是劍橋大學(xué)國(guó)際委員會(huì)針對(duì)世界各國(guó)就讀于英系教育體制下適齡學(xué)生參加的中學(xué)畢業(yè)考試課程［5］，也是A-Level的先導(dǎo)課程和CIE劍橋全球測(cè)試的組成部分［6］。IGCSE課程設(shè)置物理、化學(xué)等64門可選科目，考試通過獲IGCSE證書［7］，該證書是學(xué)生進(jìn)入A-Level大學(xué)預(yù)科深造的憑證，同時(shí)IGCSE成績(jī)也是大學(xué)入學(xué)的參考部分［5-7］。

（二）中英化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)的比較

從教學(xué)和評(píng)價(jià)目標(biāo)兩方面梳理中英化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)，基本情況見表1。

表1 中英化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)的比較

1.教學(xué)目標(biāo)。我國(guó)以化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)為導(dǎo)向，細(xì)化為五個(gè)層面，不僅關(guān)注認(rèn)知領(lǐng)域，如宏觀辨識(shí)與微觀探析，同時(shí)強(qiáng)調(diào)非認(rèn)知層面，如科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任，力圖全方位、多角度促進(jìn)學(xué)生發(fā)展［8］；英國(guó)從知識(shí)理解與應(yīng)用、實(shí)驗(yàn)技能兩方面對(duì)學(xué)生需掌握的知識(shí)進(jìn)行質(zhì)性規(guī)定與量化評(píng)價(jià)［9］，可以看出英國(guó)側(cè)重“雙基”的培養(yǎng)，著眼于發(fā)展學(xué)生適應(yīng)未來社會(huì)的基本知識(shí)與技能，并尤為凸顯知識(shí)技能的應(yīng)用層面。在情感態(tài)度方面只作簡(jiǎn)單的質(zhì)性描述：一方面，公眾難以對(duì)情感目標(biāo)達(dá)成共識(shí)；另一方面，他們認(rèn)為情感領(lǐng)域的目標(biāo)難以測(cè)量［10］。

2.評(píng)價(jià)目標(biāo)。兩國(guó)都按層級(jí)水平劃分評(píng)價(jià)目標(biāo)，我國(guó)依水平高低細(xì)化為四級(jí)水平，每級(jí)均包含核心素養(yǎng)的五個(gè)層面，并對(duì)同一素養(yǎng)水平下的學(xué)習(xí)要求用從低到高的行為動(dòng)詞定性描述；英國(guó)將評(píng)價(jià)目標(biāo)劃分為三個(gè)層次，分別為科學(xué)知識(shí)的理解水平、處理信息與解決問題的能力、實(shí)驗(yàn)技能。但英國(guó)與我國(guó)不同之處在于對(duì)每一層級(jí)的目標(biāo)均進(jìn)行定量描述，呈現(xiàn)具體比重，基于量化視角為教學(xué)和考試提供方向指引，避免定性評(píng)價(jià)的主觀性［9］。

二、內(nèi)容設(shè)置的比較

（一）內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)的比較

我國(guó)普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂，簡(jiǎn)稱新課標(biāo)）［8］中必修與選修模塊關(guān)于“化學(xué)反應(yīng)速率”內(nèi)容的要求：（1）知道化學(xué)反應(yīng)速率的表示方法；（2）通過實(shí)驗(yàn)探究，了解溫度、濃度、壓強(qiáng)和催化劑對(duì)反應(yīng)速率的影響，認(rèn)識(shí)化學(xué)變化是有條件的；（3）學(xué)習(xí)運(yùn)用變量控制法研究化學(xué)反應(yīng)，了解控制反應(yīng)條件在生產(chǎn)和科研中的作用；（4）知道化學(xué)反應(yīng)是有歷程的，認(rèn)識(shí)基元反應(yīng)活化能對(duì)反應(yīng)速率的影響。

英國(guó)IGCSE化學(xué)課程內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)分為基礎(chǔ)和提升兩部分，根據(jù)內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)差異擬定難度不同的平行試卷，學(xué)生參加以基礎(chǔ)部分為內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)的試卷只能獲得中等及以下等級(jí)（C-G），而參加圍繞基礎(chǔ)和提升部分?jǐn)M定的試卷有資格獲得更高等級(jí)（A*-E），學(xué)生可以依據(jù)自身能力選擇學(xué)習(xí)內(nèi)容與試卷類型，給予學(xué)生自由選擇權(quán)。英國(guó)課程標(biāo)準(zhǔn)在“化學(xué)反應(yīng)速率”中規(guī)定學(xué)生需掌握以下內(nèi)容。（1）基礎(chǔ)：解釋濃度、顆粒大小、催化劑（酶）和溫度對(duì)反應(yīng)速率的影響；利用上述因素解釋生活現(xiàn)象，如面粉廠和礦井爆炸事件；選取可行的方法測(cè)定有氣體生成反應(yīng)的反應(yīng)速率；解釋反應(yīng)速率實(shí)驗(yàn)中的相關(guān)數(shù)據(jù)。（2）提升：選擇合適的方法研究給定變量對(duì)反應(yīng)速率的影響；利用反應(yīng)粒子間的碰撞解釋溫度、濃度對(duì)反應(yīng)速率的影響；解釋光在光化學(xué)反應(yīng)中的作用及其對(duì)反應(yīng)速率的影響；描述光照在攝影業(yè)中的應(yīng)用（銀離子還原為銀的過程）；描述光照在光合作用中的用途（二氧化碳和水在光照等條件下，轉(zhuǎn)化成葡萄糖和氧氣）。

從內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)的細(xì)化程度看：我國(guó)通過提供大體的思路與框架，為教師留有充分的發(fā)展空間，促進(jìn)生成更具創(chuàng)新性的課堂；英國(guó)對(duì)知識(shí)的要求更詳盡，并列舉翔實(shí)的生活素材，如“解釋礦井爆炸緣由”等，于教師而言更具指導(dǎo)性。此外，兩國(guó)都注重核心知識(shí)的教學(xué)價(jià)值，且目標(biāo)取向趨于一致，即將知識(shí)轉(zhuǎn)化為解決問題的能力，但實(shí)現(xiàn)路徑不同。我國(guó)認(rèn)為學(xué)科核心知識(shí)是學(xué)科能力的基礎(chǔ)，學(xué)生只有將知識(shí)變?yōu)樽杂X主動(dòng)的認(rèn)識(shí)才能轉(zhuǎn)化為學(xué)科能力和素養(yǎng)［11］，因此強(qiáng)調(diào)通過認(rèn)識(shí)思路、方法的提煉，應(yīng)用遷移，進(jìn)而解決實(shí)際問題［14］，如“學(xué)習(xí)運(yùn)用變量控制法研究化學(xué)反應(yīng)”。英國(guó)通過將知識(shí)蘊(yùn)于生活化素材的方式，讓學(xué)生在解決問題的過程中自主運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，從而實(shí)現(xiàn)知識(shí)到能力的進(jìn)階［9］，呈現(xiàn)一定的層次性，學(xué)生可靈活選擇學(xué)習(xí)內(nèi)容與試卷類型。

（二）核心知識(shí)的比較

國(guó)內(nèi)教科書將“化學(xué)反應(yīng)速率”內(nèi)容進(jìn)行難度劃分，在必修二和選修一兩冊(cè)教科書中呈現(xiàn)，相關(guān)知識(shí)分布在章內(nèi)單元；英國(guó)將所有知識(shí)內(nèi)容整合到一本教科書中，又因“化學(xué)反應(yīng)速率”屬于中學(xué)階段重點(diǎn)內(nèi)容，因此以“化學(xué)反應(yīng)”為主題單獨(dú)成章。

1.核心知識(shí)選取?！盎瘜W(xué)反應(yīng)速率”內(nèi)容可以分為化學(xué)反應(yīng)速率概念、化學(xué)反應(yīng)速率的相關(guān)理論、影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素和化學(xué)反應(yīng)速率的測(cè)定四部分，并進(jìn)一步細(xì)化為如表2所示的知識(shí)點(diǎn)。統(tǒng)計(jì)表2中知識(shí)點(diǎn)數(shù)量發(fā)現(xiàn)，人教版為16個(gè)，HE版為26個(gè)，HE版的細(xì)化程度更高，但僅通過知識(shí)點(diǎn)數(shù)量衡量知識(shí)廣度存在一定局限性，需深入解讀。

關(guān)于“化學(xué)反應(yīng)速率概念”，人教版闡述了化學(xué)反應(yīng)速率概念及表示，但HE版沒有明確的概念界定。可見我國(guó)較為重視厘清、界定概念，關(guān)注知識(shí)的理論性和基礎(chǔ)性。

在“化學(xué)反應(yīng)速率相關(guān)理論”中，人教版與HE版均闡述了碰撞理論，人教版以碘化氫的分解反應(yīng)為例，借助基元反應(yīng)、活化能與活化分子等概念及碘化氫分子碰撞示意圖、反應(yīng)歷程勢(shì)能圖深入闡釋有效碰撞和反應(yīng)的微觀歷程，為從微觀視角理解反應(yīng)速率的影響因素奠定理論基礎(chǔ)。相比較而言，HE版在此所占篇幅較小，僅利用活化能和反應(yīng)歷程勢(shì)能圖簡(jiǎn)要概述。由此可知，人教版注重挖掘理論深度，運(yùn)用具體實(shí)例及圖示幫助學(xué)生從多維視角構(gòu)建理論知識(shí)。

在“影響反應(yīng)速率因素”中，人教版涉及物質(zhì)本身、溫度、濃度、催化劑和壓強(qiáng)5個(gè)因素，而HE版選取粒子大小、溫度、濃度、催化劑、壓強(qiáng)和光照6個(gè)因素。人教版強(qiáng)調(diào)物質(zhì)本身即內(nèi)部因素的影響，而HE版關(guān)注粒子大小和光照兩個(gè)因素。在外部因素中，人教版將每個(gè)因素細(xì)化為1—2個(gè)知識(shí)點(diǎn)，而HE版細(xì)化為2—6個(gè)知識(shí)點(diǎn)，重點(diǎn)關(guān)注光照和催化劑（酶）因素（表2）。以催化劑內(nèi)容為例，人教版細(xì)化為催化劑對(duì)反應(yīng)速率影響的一般規(guī)律和催化劑作用下的反應(yīng)歷程勢(shì)能圖2個(gè)知識(shí)點(diǎn)，而HE版選取6個(gè)知識(shí)點(diǎn)支撐，知識(shí)的深度與廣度得到拓展與延伸。從催化劑的概念特征、各因素對(duì)反應(yīng)速率影響的規(guī)律、催化劑的作用機(jī)理直至汽車催化轉(zhuǎn)化器、制乳酪的工業(yè)應(yīng)用實(shí)例，基于宏觀—微觀視角深度理解催化劑的性質(zhì)與本質(zhì)，并最終以生活生產(chǎn)實(shí)例指向應(yīng)用目的，從而實(shí)現(xiàn)宏觀概念—微觀實(shí)質(zhì)—應(yīng)用遷移的轉(zhuǎn)化。與此同時(shí)，在催化劑中延伸出生物學(xué)科里酶的知識(shí)點(diǎn)，包括酶的特性、作用機(jī)理及應(yīng)用，體現(xiàn)跨學(xué)科理念?？梢钥闯觯琀E版教科書不僅大力倡導(dǎo)生活化素材的開發(fā)，同時(shí)重視體現(xiàn)跨學(xué)科思想。此外，HE版利用較大篇幅闡述光照因素，提出光化學(xué)反應(yīng)概念，并結(jié)合臭氧層空洞、光合作用等實(shí)例加以證實(shí)，進(jìn)一步凸顯英國(guó)利用生活化素材加強(qiáng)知識(shí)的應(yīng)用。

在反應(yīng)速率的測(cè)定上：人教版利用鋅與不同濃度的硫酸反應(yīng)測(cè)定收集等量氫氣所需時(shí)間，通過理論計(jì)算得出反應(yīng)速率；HE版通過碳酸鈣與鹽酸反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)，測(cè)定不同時(shí)間內(nèi)混合物的質(zhì)量變化得到質(zhì)量減少量隨時(shí)間的變化圖，進(jìn)而統(tǒng)計(jì)分析圖像信息，定性比較、定量計(jì)算反應(yīng)速率。人教版?zhèn)戎嘏囵B(yǎng)學(xué)生理論計(jì)算能力，而HE版采用實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)、圖像描述數(shù)據(jù)、定量統(tǒng)計(jì)分析的方式，直觀地進(jìn)行測(cè)定與分析，培養(yǎng)學(xué)生處理數(shù)據(jù)的能力。

2.核心知識(shí)組織。教科書的編排是依據(jù)一定的知識(shí)邏輯、教學(xué)邏輯和學(xué)生認(rèn)知邏輯，對(duì)知識(shí)進(jìn)行分類、整理與概括，不同的編排邏輯會(huì)產(chǎn)生不同的學(xué)習(xí)效果［13］。從橫向組織看，我國(guó)遵循定性認(rèn)識(shí)→定量認(rèn)識(shí)的邏輯順序，比如在介紹濃度對(duì)反應(yīng)速率的影響時(shí)，在必修階段設(shè)計(jì)大理石與鹽酸反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)，通過觀察氣泡冒出的劇烈程度讓學(xué)生對(duì)速率快慢形成定性認(rèn)識(shí)，進(jìn)而在選修階段，通過硫酸與鋅反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)測(cè)定反應(yīng)速率，實(shí)現(xiàn)定性認(rèn)識(shí)→定量認(rèn)識(shí)的升華；英國(guó)采取定性與定量結(jié)合的方式編排，在探究實(shí)驗(yàn)中，要求學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象差異，同時(shí)記錄、處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，將質(zhì)性描述與量化實(shí)證協(xié)調(diào)配合，共同推進(jìn)認(rèn)知層面的深化。

教科書內(nèi)容的縱向編排，主要體現(xiàn)為知識(shí)呈現(xiàn)的先后次序。人教版在編排該內(nèi)容時(shí)，首先進(jìn)行概念界定，然后通過實(shí)驗(yàn)揭示影響反應(yīng)速率因素的宏觀規(guī)律，接著闡述有效碰撞理論，并從微觀視角解釋規(guī)律，由宏觀規(guī)律深入至微觀實(shí)質(zhì)，由淺入深，注重學(xué)生認(rèn)知發(fā)展；英國(guó)教科書認(rèn)為系統(tǒng)的理論是理解知識(shí)的基礎(chǔ)，從介紹碰撞理論出發(fā)，讓學(xué)生充分理解反應(yīng)實(shí)質(zhì)，進(jìn)而設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，基于微觀理論解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，概括反應(yīng)規(guī)律，采用先理論后知識(shí)的方式，突出教科書編排的邏輯順序。

（三）STSE素材的選取

隨著新課程改革的推進(jìn)，STSE（科學(xué)·技術(shù)·社會(huì)·環(huán)境）教育成為理科學(xué)科的重要內(nèi)容［14］。人教版和HE版中加入了大量的STSE素材，如表3所示。我國(guó)2019年人教版較2007年版新增了科學(xué)技術(shù)類素材，如飛秒技術(shù)、鉑—鈀—銠合金催化劑等，但仍延續(xù)如鐵生銹、溶洞形成等新穎性不足的素材。HE版融入大量豐富的STSE素材，將化學(xué)知識(shí)與科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)、環(huán)境問題深度融合，緊密聯(lián)系當(dāng)前生產(chǎn)生活，體現(xiàn)真實(shí)性。如證實(shí)顆粒大小影響反應(yīng)速率時(shí)，引入牙買加面粉廠爆炸事件，并附事件發(fā)生的準(zhǔn)確時(shí)間、地點(diǎn)及傷亡情況，凸顯社會(huì)問題的真實(shí)性，引發(fā)學(xué)生關(guān)注；在證實(shí)壓強(qiáng)影響反應(yīng)速率時(shí)，引入哈伯制氨工藝，從科學(xué)技術(shù)層面體現(xiàn)化學(xué)的實(shí)用性；在闡述光照對(duì)反應(yīng)速率的影響時(shí)，引出臭氧層空洞問題，利用化學(xué)知識(shí)解釋環(huán)境問題，激發(fā)學(xué)生興趣；在證實(shí)酶影響反應(yīng)速率時(shí)，融合大量生活生產(chǎn)素材，從嬰兒食品成分到乳酪的工藝生產(chǎn)，無一不在貫徹STSE思想。

表3 中英化學(xué)教科書STSE素材比較

三、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)比較

化學(xué)是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，實(shí)驗(yàn)是化學(xué)教學(xué)的有效手段［15］，通過實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的分析和推理，幫助學(xué)生理解化學(xué)定律和原理，培養(yǎng)學(xué)科素養(yǎng)。

（一）實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的比較

在探究“溫度、濃度、催化劑”對(duì)反應(yīng)速率的影響時(shí)，兩版教材均選擇雙氧水分解和硫代硫酸鈉與硫酸反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證觀點(diǎn)（表4），究其原因，可能與實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯、反應(yīng)速率適中便于觀察現(xiàn)象有關(guān)［16］。在探究催化劑影響反應(yīng)速率時(shí)，人教版以是否在雙氧水中加入催化劑為變量形成對(duì)照實(shí)驗(yàn)，通過觀察氣泡出現(xiàn)快慢定性比較反應(yīng)速率；HE版在兩份等量過氧化氫中分別加入0.5g和1g二氧化錳，通過改變催化劑用量測(cè)定氧氣隨時(shí)間變化的生成量，顯然從定量角度證實(shí)催化劑的影響。又如，在探究濃度對(duì)反應(yīng)速率影響的實(shí)驗(yàn)中，人教版通過硫代硫酸鈉與硫酸反應(yīng)出現(xiàn)渾濁的時(shí)間比較速率大?。籋E版的操作是在硫代硫酸鈉與硫酸的反應(yīng)容器下墊一張畫“×”的白紙，以“×”完全被覆蓋的時(shí)間作為反應(yīng)結(jié)束的標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)，盡可能降低實(shí)驗(yàn)者主觀誤差，在此基礎(chǔ)上繪制濃度—時(shí)間圖來定量分析二者關(guān)系。由此可見，HE版更傾向從定量角度設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，經(jīng)過嚴(yán)格的數(shù)據(jù)處理過程培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度和證據(jù)推理的核心素養(yǎng)。

表4 中英化學(xué)教科書“化學(xué)反應(yīng)速率影響因素”實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)比較

（二）實(shí)驗(yàn)過程的比較

兩版教科書在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)都極為注重探究性，但探究程度及表現(xiàn)方式不同。人教版設(shè)計(jì)了“探究”和“實(shí)驗(yàn)活動(dòng)”等實(shí)驗(yàn)欄目，為避免學(xué)生自主實(shí)驗(yàn)的盲目性，在“探究”欄目設(shè)計(jì)問題、假設(shè)、用品、實(shí)驗(yàn)、結(jié)論等流程，給定儀器試劑、記錄表格等，為學(xué)生提供有力的指導(dǎo)，起到實(shí)驗(yàn)操作流程示范和思路引領(lǐng)的作用［13］。基于前面的探究經(jīng)驗(yàn)，在章后設(shè)置“實(shí)驗(yàn)活動(dòng)”欄目，呈現(xiàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、原理、用品和操作步驟，條目清晰、層次分明，幫助學(xué)生鞏固、熟練掌握實(shí)驗(yàn)探究方法和程序。但由于國(guó)內(nèi)教科書的指導(dǎo)性較強(qiáng)，學(xué)生自主設(shè)計(jì)成分相對(duì)較少，不能參與完整的探究過程，探究性略顯不足。HE版在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)僅以實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)述和1—2幅插圖作為引導(dǎo)（表5），讓學(xué)生基于給定信息自行設(shè)計(jì)，參與甄選儀器、確定實(shí)驗(yàn)步驟等整個(gè)探究過程，通過自主探究與合作交流，解決實(shí)驗(yàn)中尚存在的問題，同時(shí)學(xué)生能夠自行摸索、掌握探究程序，促進(jìn)科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)的形成。

表5 中英化學(xué)教科書中濃度對(duì)化學(xué)反應(yīng)速率影響的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

（三）實(shí)驗(yàn)結(jié)果的處理

實(shí)驗(yàn)結(jié)論精確與否，取決于學(xué)生能否恰當(dāng)處理分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。以濃度影響反應(yīng)速率的實(shí)驗(yàn)為例（表5），人教版以不同濃度的硫代硫酸鈉與硫酸反應(yīng)設(shè)計(jì)了兩組實(shí)驗(yàn)，通過比較反應(yīng)出現(xiàn)渾濁的時(shí)間判斷速率大小，進(jìn)而印證教材中“增大反應(yīng)物濃度，化學(xué)反應(yīng)速率增大，降低反應(yīng)物濃度，化學(xué)反應(yīng)速率減小”的反應(yīng)規(guī)律。該結(jié)論的獲取是建立在視覺基礎(chǔ)上的感性認(rèn)識(shí)，缺乏定量分析，且實(shí)驗(yàn)次數(shù)較少，準(zhǔn)確性難以控制。HE版選取與人教版相同的反應(yīng)及自變量，但為確保結(jié)論的準(zhǔn)確性，設(shè)計(jì)了六組實(shí)驗(yàn)，并以“×”完全被覆蓋的時(shí)間作為定量判斷反應(yīng)程度的辨認(rèn)點(diǎn)。數(shù)據(jù)建立在感官觀察的基礎(chǔ)上，很難找出真實(shí)值［17］，因此要求學(xué)生在坐標(biāo)紙上根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)描點(diǎn)繪圖，分析自變量（濃度）與因變量（時(shí)間）的關(guān)系，為了便于直接觀察，同時(shí)理解時(shí)間與速率的關(guān)系，引入“速率＝1／反應(yīng)時(shí)間”進(jìn)行轉(zhuǎn)化，引導(dǎo)學(xué)生由濃度—時(shí)間圖繪制濃度—速率圖，最終基于圖像趨勢(shì)推出“反應(yīng)物濃度增大，反應(yīng)速率加快”的實(shí)驗(yàn)結(jié)論。HE版的結(jié)論是通過學(xué)生收集五組以上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，利用統(tǒng)計(jì)繪圖工具，真實(shí)模擬科研過程，經(jīng)過理性分析圖像中自變量與因變量的關(guān)系而獲得。學(xué)生在觀察現(xiàn)象—記錄數(shù)據(jù)—繪圖—統(tǒng)計(jì)趨勢(shì)—獲得結(jié)論過程中，伴隨著定性觀察與定量分析環(huán)節(jié)，認(rèn)知發(fā)展經(jīng)歷從感性認(rèn)識(shí)到理性認(rèn)識(shí)的飛躍，使化學(xué)實(shí)踐活動(dòng)上升為實(shí)驗(yàn)思維，幫助學(xué)生形成完整的探究思路，進(jìn)而發(fā)揮實(shí)驗(yàn)教學(xué)的完整功能。由此可知，英國(guó)將數(shù)據(jù)處理與分析過程作為整個(gè)實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，這值得我國(guó)學(xué)習(xí)借鑒。

四、插圖比較

插圖是教科書的重要組成部分，既可以解釋、概括文字內(nèi)容，也可以對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)充和延伸。綜合已有研究，將插圖分為實(shí)驗(yàn)圖、實(shí)物圖、微觀與原理模擬圖、生產(chǎn)生活圖、數(shù)據(jù)表格圖、知識(shí)歸納圖六類［18-20］，統(tǒng)計(jì)兩版教科書插圖，得到中英教材插圖數(shù)量—類型比較圖（圖1）。

從圖1發(fā)現(xiàn)，HE版在本節(jié)的插圖類型與數(shù)量均較人教版豐富，除未涉及“知識(shí)歸納圖”外，其他五類均有分布，其中以微觀與原理模擬圖、生產(chǎn)生活圖、數(shù)據(jù)表格圖為主，實(shí)物圖和實(shí)驗(yàn)圖次之；人教版在該節(jié)沒有呈現(xiàn)“知識(shí)歸納圖”和“數(shù)據(jù)表格圖”，且插圖總數(shù)（7幅）遠(yuǎn)少于HE版（21幅）。通過各類插圖在總插圖中占比來比較，兩版“實(shí)驗(yàn)圖”和“實(shí)物圖”的占比基本一致，人教版“微觀與原理模擬圖”占比遠(yuǎn)超HE版（58%），主要聚焦解釋有效碰撞理論，但人教版對(duì)于“數(shù)據(jù)表格圖”的重視程度有待提升。

圖2中的a和b分別為人教版和HE版測(cè)定反應(yīng)速率的裝置圖。人教版將該圖置于頁面邊緣，尺寸較小且圖像模糊。據(jù)相關(guān)研究表明，國(guó)內(nèi)高中化學(xué)教科書中90%以上的插圖以單一方框的形式安插在書中某一角［21］，所占篇幅較小，個(gè)別圖無法清晰觀察試劑、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)等；HE版中該圖占近半頁篇幅，拍攝視角大，注重插圖的清晰度，學(xué)生可以清晰地觀察儀器特征、試劑的顏色狀態(tài)、細(xì)微的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和具體的測(cè)定數(shù)據(jù)，將真實(shí)的測(cè)定過程進(jìn)行最大限度的還原，具有極強(qiáng)的代入感，激發(fā)學(xué)生探究欲的同時(shí)為課上實(shí)驗(yàn)做準(zhǔn)備。

圖2 中英化學(xué)教科書實(shí)驗(yàn)圖的比較

我國(guó)新課標(biāo)要求學(xué)生“能收集并用數(shù)據(jù)、圖表等多種方式描述實(shí)驗(yàn)證據(jù)，能基于現(xiàn)象和數(shù)據(jù)進(jìn)行分析推理得出合理結(jié)論”，明確數(shù)據(jù)處理和圖像表征的重要作用，但在整套人教版教科書中，數(shù)據(jù)圖出現(xiàn)頻次較少，學(xué)生依據(jù)數(shù)據(jù)規(guī)范繪圖、利用圖像統(tǒng)計(jì)分析的能力較弱；英國(guó)十分重視發(fā)展學(xué)生數(shù)據(jù)處理能力和基于證據(jù)推斷結(jié)論的邏輯思維［8］，為了總結(jié)各因素對(duì)反應(yīng)速率的影響，在每一實(shí)驗(yàn)后均要求學(xué)生對(duì)所記錄的數(shù)據(jù)以圖像簡(jiǎn)化表征，直觀呈現(xiàn)自變量與因變量的關(guān)系，進(jìn)而做出結(jié)論（圖3）。通過圖像簡(jiǎn)化繁雜數(shù)據(jù)，直觀表征數(shù)量關(guān)系，幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)到利用數(shù)形結(jié)合解決問題的高效性，拓寬處理數(shù)據(jù)的方法，從而提升解決問題的能力。

圖3 HE版中的數(shù)據(jù)表格圖

五、結(jié)論與啟示

（一）拓寬選材范圍，挖掘應(yīng)用價(jià)值

由于中英兩國(guó)學(xué)制、培養(yǎng)目標(biāo)、評(píng)價(jià)方式的差異，兩國(guó)教材在知識(shí)細(xì)化程度、側(cè)重方向和素材選取層面均有差異。相比較而言，英國(guó)教科書的知識(shí)細(xì)化程度更高，涉及范圍更廣，融入大量STSE內(nèi)容，幫助學(xué)生從生活走進(jìn)化學(xué)，由化學(xué)走向社會(huì)?！盎瘜W(xué)反應(yīng)速率”內(nèi)容一定程度上反映出教科書整體的側(cè)重方向，人教版注重知識(shí)概念，側(cè)重理論層面，而HE版偏向?qū)嵺`領(lǐng)域，且深深體現(xiàn)STSE理念，注重從多維視角挖掘化學(xué)知識(shí)在生活中的應(yīng)用價(jià)值。如HE版探究面粉廠爆炸緣由、揭示乳酪工業(yè)生產(chǎn)原理等，均從現(xiàn)實(shí)生活中抽取包含科學(xué)、技術(shù)、社會(huì)等多領(lǐng)域素材，拓寬學(xué)生視野，促進(jìn)知識(shí)的遷移應(yīng)用，滲透用中學(xué)、學(xué)以致用的觀念。因而我國(guó)教科書在選取知識(shí)素材時(shí)，要特別關(guān)注素材的豐富性與實(shí)用價(jià)值，以發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)為引領(lǐng)，拓寬選材范圍，基于多維視角呈現(xiàn)相關(guān)知識(shí)內(nèi)容，比如可以適當(dāng)融入STSE素材、以跨學(xué)科理念支撐相關(guān)知識(shí)概念，加強(qiáng)學(xué)科知識(shí)與實(shí)踐應(yīng)用間的聯(lián)系與深化，培養(yǎng)學(xué)生綜合解決問題的能力，促進(jìn)核心素養(yǎng)的落實(shí)與發(fā)展。

該節(jié)的重點(diǎn)是探究反應(yīng)速率的影響因素，鑒于該知識(shí)在生活中有較為廣泛的應(yīng)用，因而在教學(xué)中應(yīng)抓住此特點(diǎn)，引入合適、新穎的生活化素材。實(shí)際上，HE版在本節(jié)為我們提供了較多的STSE參考范例，教師可以依教學(xué)設(shè)計(jì)之需在每引入一個(gè)影響因素之前進(jìn)行導(dǎo)入過渡，也可以在其之后引入，加強(qiáng)遷移應(yīng)用?？傊?，選取與主題契合的、豐富的生活化素材，與生活建立緊密的聯(lián)系，挖掘其應(yīng)用價(jià)值，培養(yǎng)學(xué)生適應(yīng)當(dāng)下和未來生活的必備品格和關(guān)鍵能力。

（二）加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)探究，關(guān)注實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的量化分析

實(shí)驗(yàn)是化學(xué)課程的重要組成部分，我國(guó)與英國(guó)在課程標(biāo)準(zhǔn)中均指出實(shí)驗(yàn)探究的重要性［7-8］。為了讓每個(gè)學(xué)生均能獨(dú)立操作實(shí)驗(yàn)，人教版教科書呈現(xiàn)完整的探究程序，而學(xué)生自主設(shè)計(jì)的內(nèi)容相對(duì)較少；英國(guó)在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)呈現(xiàn)文字簡(jiǎn)述和實(shí)驗(yàn)插圖，讓學(xué)生在深度思考與合作探究下體驗(yàn)完整的探究過程。此外，英國(guó)強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的量化分析。英國(guó)HE版教材的每一個(gè)實(shí)驗(yàn)均基于單一變量設(shè)置多組實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生反復(fù)嘗試與實(shí)踐后，收集多組數(shù)據(jù)→圖像表征→統(tǒng)計(jì)圖像趨勢(shì)→定量分析變量關(guān)系→獲得實(shí)驗(yàn)結(jié)論。在繪圖統(tǒng)計(jì)的幫助下，拓寬學(xué)生處理數(shù)據(jù)的方法，發(fā)展學(xué)生定量分析能力。國(guó)內(nèi)實(shí)驗(yàn)通常利用定性實(shí)驗(yàn)結(jié)論學(xué)習(xí)化學(xué)原理，停留在感性認(rèn)知層面［17］，在定量處理數(shù)據(jù)方面略顯薄弱。

針對(duì)上述情況，我國(guó)在后續(xù)教科書修訂過程中宜聚焦兩方面問題：第一，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)探究，適當(dāng)“留白”，確保探究真正落實(shí)。鑒于設(shè)置實(shí)驗(yàn)探究的目的更多在于幫助學(xué)生形成和發(fā)展實(shí)驗(yàn)探究思路而非聚焦實(shí)驗(yàn)操作本身，因而在教科書實(shí)驗(yàn)探究部分的編寫過程中，應(yīng)盡量減少完整的實(shí)驗(yàn)方案、操作步驟的闡述，給予適當(dāng)“留白”，提供簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)思路和方法引導(dǎo)，讓學(xué)生依據(jù)實(shí)驗(yàn)探究思路進(jìn)行自主思考和合作交流，充分實(shí)現(xiàn)探究目的。第二，增設(shè)多組定量實(shí)驗(yàn)，保證實(shí)驗(yàn)的嚴(yán)謹(jǐn)性和準(zhǔn)確性。通過分析發(fā)現(xiàn)，我國(guó)教科書中涉及的定量實(shí)驗(yàn)較少，并且已有的定量實(shí)驗(yàn)對(duì)比組數(shù)也較少，不具有代表性且無法保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。因而教科書在編制過程中宜增設(shè)多組定量對(duì)比實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生能夠依據(jù)多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析獲得較為準(zhǔn)確的結(jié)論，通過量化思維解決問題，形成嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度。

教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用質(zhì)性量化相結(jié)合的思維分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果。化學(xué)反應(yīng)速率一節(jié)中“影響反應(yīng)速率的因素”涉及多個(gè)探究實(shí)驗(yàn)，教科書在“探究”欄目中已經(jīng)給出可供選擇的儀器和藥品，并且提供完整的“溫度影響反應(yīng)速率”的實(shí)驗(yàn)方案，學(xué)生可通過定性觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。鑒于定量分析方法較為重要，因而鼓勵(lì)學(xué)生設(shè)計(jì)多組定量研究的實(shí)驗(yàn)方案。以探究濃度因素的實(shí)驗(yàn)為例，通過多次改變硫代硫酸鈉溶液和水的體積，獲取多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整合后，通過繪制圖像的形式對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行定量描述，依據(jù)圖像表征的趨勢(shì)，總結(jié)規(guī)律，最終獲得實(shí)驗(yàn)結(jié)論。學(xué)生通過處理和分析數(shù)據(jù)，易于掌握定量分析數(shù)據(jù)的方法，進(jìn)而形成基于質(zhì)性和量化相結(jié)合的思維去分析、解決問題。

（三）增加插圖數(shù)量、類型，注重插圖細(xì)節(jié)處理

我國(guó)2019年人教版化學(xué)教科書較2007年版而言，插圖數(shù)量增加，插圖類型更加多樣［18］，但較英國(guó)HE版仍存在一定差距，建議在后續(xù)的教科書編制中適當(dāng)增加插圖數(shù)量，豐富插圖類型，尤其關(guān)注數(shù)據(jù)表格圖的功能價(jià)值。此外，我們發(fā)現(xiàn)英國(guó)教科書插圖的清晰度、還原實(shí)驗(yàn)的真實(shí)度等細(xì)節(jié)處理方面較為精細(xì)，一定程度上彰顯圖像美感。因此，我國(guó)教科書在插圖編制過程中，要確保插圖科學(xué)性的前提下適當(dāng)提高插圖質(zhì)量，如通過細(xì)節(jié)處理提高清晰度、提升插圖藝術(shù)美感等，為學(xué)生創(chuàng)造真實(shí)美妙的視覺體驗(yàn)，有利于培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)美、感受美、鑒賞美的能力，促進(jìn)美育發(fā)展。此外，新高考對(duì)學(xué)生讀圖獲取關(guān)鍵信息能力的要求逐漸提高，并主要集中于數(shù)據(jù)圖，我國(guó)教科書該節(jié)內(nèi)容雖涉及多個(gè)實(shí)驗(yàn)，但沒有呈現(xiàn)數(shù)據(jù)圖，建議增設(shè)如本文圖3所示的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)圖，讓學(xué)生在平時(shí)的學(xué)習(xí)中多接觸此類插圖，并通過練習(xí)逐漸掌握讀圖—析圖技巧，提高讀圖能力，進(jìn)而能快速辨識(shí)、提取圖中關(guān)鍵信息，提高解決問題的能力。

化學(xué)是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，相應(yīng)地會(huì)出現(xiàn)較為龐雜的數(shù)據(jù)，而數(shù)據(jù)圖可以簡(jiǎn)化、直觀表征數(shù)據(jù)，更易得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。教師在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中要充分發(fā)揮數(shù)據(jù)圖優(yōu)勢(shì)，引導(dǎo)學(xué)生依據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)做定量分析，并將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為圖像形式，根據(jù)圖像表征的關(guān)鍵信息推斷結(jié)論，以此培養(yǎng)學(xué)生推理的核心素養(yǎng)。