中美化學教材中概念呈現的比較

林藝玲 傅興春

摘要：新一輪課程改革的啟動，對化學課程和化學教學提出了新的要求?；瘜W概念是構建化學學科體系的基礎。以分子間作用力內容為例，比較中美主流化學教材在概念建立、理解和應用三個方面呈現的異同，為概念教學和新教材修訂提供參考和建議。

關鍵詞：中美化學教材;分子間作用力;概念教學;比較

文章編號：1008-0546（2019）04-0007-03

中圖分類號：G632.41

文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2019.04.002

隨著《普通高中化學課程標準（2017年版）》（以下簡稱“新課標”）的頒布，標志著新一輪高中化學課程改革的開啟。新課標指出，化學課程以培養化學學科核心素養為主旨?；瘜W學科核心素養包括“宏觀辨識與微觀探析”“變化觀念與平衡思想”“證據推理與模型認知”“科學探究與創新意識”“科學態度與社會責任”5個方面[1]。

化學核心概念構成化學理論性知識，反映物質及其變化的本質屬性和內在規律[2]，對于發展“宏觀辨識與微觀探析”學科核心素養具有重要意義。

根據化學概念的學習過程[3]（圖1），以分子間作用力內容為例，比較美國菲利普主編，王祖浩等譯的浙江教育出版社出版的美國高中主流化學教材《化學概念與應用》（以下簡稱“美版教材”）和我國山東科學技術出版社出版的普通高中化學教材《物質結構與性質》（選修）（以下簡稱“魯科版教材”）在概念建立、概念理解和概念應用三個方面呈現的異同，為我國概念教學和新教材修訂提供參考和建議。

一、中美教材內容的整體框架

魯科版教材將“分子間作用力”內容分為范德華力和氫鍵兩部分展開學習，使學生知道范德華力和氫鍵是兩種常見的分子間作用力，了解分子間作用力的廣泛存在及其對物質性質的影響，知識體系完整，結構嚴密。魯科版教材關于“分子間作用力”內容的框架見圖2。

相比于魯科版教材，美版教材沒有明確區分分子間作用力和范德華力這兩個概念的異同，教材內容的框架見圖3。美版教材圍繞“水”這一物質，從水分子的結構出發，將水的物理性質與分子間作用力緊密聯系，并結合多個事實證據進一步證明分子間作用力的存在。

二、中美教材概念呈現的比較

1.概念建立的比較

概念的建立一般源于感性事實材料的認識。分子間作用力是一個抽象概念。魯科版教材以學生熟悉的水在通電條件下分解和水的三態轉變圖片創設情境，設疑啟思，引導學生利用比較、分析等科學方法，對材料進行加工、整理，初步形成分子間作用力的概念。再通過水結成冰體積變大的事實以及H2O的熔、沸點數據的“反?！?，在認知沖突中發展新概念，推想水分子之間除了范德華力還存在其他作用力，引出氫鍵的概念。

美版教材圍繞“神奇的水”創設情境，利用圖表的形式展示水的特性，拋出問題一如何來解釋水的這種獨特的性質。并通過討論水分子的電子分布情況和三維空間結構，得出像水這樣的極性分子存在分子間作用力。進一步分析一個水分子上的氫原子與另一個水分子上的氧原子的相互作用，初步形成氫鍵的概念。

中美教材在概念的建立階段都注重情境的創設，不同之處在于美版教材還設有“課前活動一起步實驗”欄目，通過溶液的形成實驗，使學生感受微粒間的相互作用和溶液形成過程的能量變化。

2.概念理解的比較

概念理解是概念學習的核心過程。關于范德華力，魯科版教材基于學生已有的認知基礎，運用對比的科學方法，從作用力的大小、實質、飽和性和方向性等方面將分子間作用力與化學鍵進行比較，幫助學生理解范德華力的特點。而且教材通過“思維歷程”和“學海無涯”欄目補充介紹范德華力的提出和成因，使學生知其然，知其所以然。

美版教材注重將抽象概念形象化，用一根根小的條形磁鐵來模擬水分子的行為，體會水分子間的吸引力和取向[4]。

對于氫鍵，中美教材都運用水分子模型分析氫鍵的形成過程和特點。微觀結構的形象化，有助于學生理解概念，認識水分子的微觀結構對其獨特的物理性質的決定性作用。

3.概念應用的比較

分子間作用力概念的建立與應用，對于發展宏觀辨識與微觀探析學科核心素養具有重要意義。概念的應用主要指運用概念對事實材料加以解釋、判斷等解決問題。

魯科版教材注重運用范德華力和氫鍵的概念，解釋物質熔、沸點等物理性質的差異。并且通過欄目的補充，提供素材，使學生體會氫鍵的存在對人類生活、生命的重要意義，見表1。

美版教材回歸水的獨特的物理性質問題解釋，結合實例說明物質的亞微觀結構與宏觀可觀察的性質之間的關系。并且運用大量的篇幅列舉證據，比如表面張力、毛細現象等，進一步證實水分子間存在作用力。

對美版教材涉及分子間作用力概念應用的欄目進行統計，見表2。

中美教材均設置豐富的欄目，將分子間作用力與人類生活、生命活動相聯系，不同的是，在欄目類型上，美版教材除了有資料類欄目，還有實驗類欄目。通過“迷你實驗”和“家庭實驗”欄目的設計，讓學生直觀感受分子間作用力的存在。并且注重情境的連續性，以“神奇的水”為背景貫穿本節教材內容，補充“化學工作者”及其子欄目“職業鏈接”，以訪談的形式拓寬學生對化學工作者的了解，滲透職業生涯規劃意識。這一點是我們國內高中教育比較缺乏的。

三、概念教學的建議

化學概念是構建化學學科體系的基礎。因此，化學概念教學值得關注?；谥忻阑瘜W教材分子間作用力概念呈現的比較結果，結合新課標的要求，對概念教學提出如下建議。

1.重視深入的問題情境的創設

概念的建立主要包含兩個階段，即感性認識和理性認識。感性認識的獲得通常依托一定的情境。培育思維能力重要的在于如何才能創造“引發思考的情境和深入思考的必然性”。情境創設可以通過圖片、實驗等多種方式。創設深入的問題情境，有助于學生層層剖析，透過現象看本質，構建概念。比如對于魯科版教材提供的電解水和水的三態轉化的圖片，教師可以引導學生進一步對比和分析這兩個過程中是否存在化學變化，能量變化等問題，進一步推想水分子間也存在相互作用。

2.重視思維方法的運用

科學思維能力是能力的核心，是創造力的基礎。感性材料，上升到理性認識通常需要思維方法的加工。概念教學的展開有兩種常見的方法，即歸納法和演繹法。歸納法注重對收集到的事實材料進行分析，抽象概括出共同的本質和規律，建立概念。演繹法偏向在已有的理論基礎上，認識未知，得出結論。概念教學過程中可根據實際需要結合運用。比如教師可以通過一些感性事實材料的展示，引導學生分析，歸納概括出分子間作用力的存在、定義及特點，再運用演繹方法推理解釋氯化氫的熔點為什么比氯化鈉低得多。

3.重視宏微結合，培育學科核心素養

化學概念是對物質本質屬性的反映。因此，化學概念的學習通常要運用宏觀辨識與微觀探析相結合的學科思想和方法。在概念教學中，可以開展探究活動，將“看不見”的本質與“看得見”的事實相聯系，幫助學生理解概念。比如基于宏觀辨識與微觀探析學科核心素養培育的氫鍵教學可以組織如下，見圖4。

4.重視概念的發展與概念體系的構建

化學概念不是一成不變的。教學過程中要避免將規律過于絕對化，培養學生用發展的眼光來看待問題。比如通過范德華力概念的學習，按照一般規律，H2O的沸點應低于H2S的沸點，但事實卻相反，引導學生在此基礎上發現問題，提出氫鍵的概念。而且不同概念之間存在內在聯系，教學中要注重概念體系的構建，使學生對零散的概念形成結構化的認識。比如化學鍵和分子間作用力共同構成了微粒間相互作用體系。

四、教材編寫的建議

化學教材是實現化學課程目標的重要載體?；谥忻阑瘜W教材分子間作用力概念呈現的比較結果以及新課標的要求，對新教材的編寫提出如下建議。

1.注重教材功能的多樣化

新課標指出教材編寫要立足于立德樹人的根本任務。因此，教材不僅要關注學科知識內容的選取，還應充分發揮化學課程的育人功能。教材的育人功能可以通過豐富多樣的欄目設計來體現。比如，可以借鑒美版教材中“化學工作者”的欄目設計，以訪談等形式適當補充相關化學工作者的介紹，增加學生對化學工作者的生活和職業等方面的了解，滲透職業生涯規劃意識，樹立終身發展的目標。還可以增加有關概念的形成和演變過程的介紹，培養學生用發展的眼光看問題。

2.注重學科核心素養的培育

新課標指出，化學課程以化學學科核心素養的培育為主旨?；瘜W教材要凸顯化學學科核心觀念，精選化學核心知識。因此，在教材的編寫上，除了體現學科知識的邏輯順序，還要處理好學科知識和素養培育的關系。比如對于化學概念內容，在注重知識邏輯順序的同時，可以借助實驗探究、化學史實或事實材料等素材的呈現，增強教材的對話功能，關注學生概念形成的過程，在活動中培育宏觀辨識與微觀探析、證據推理與模型認知等學科核心素養。

3.注重概念的應用和價值

新課標要求化學教材的內容要關注社會生活，體現科技發展趨勢。因此教材編寫中要注重概念的應用，除了可以通過資料類欄目和圖片的介紹，將概念的學習與人類生活、生命活動密切聯系外，還可以借鑒美版教材，適當增加家庭實驗、迷你實驗等設計，激發學習興趣，拉近化學與生活的距離，使學生在實踐過程中體會概念的意義。而且教材還可以提供相關的科普網站鏈接，使學生課外可以利用信息手段了解概念在學科前沿、跨學科領域等方面的發展和應用，

拓寬視野，滲透STSE的教育理念。

參考文獻

[1]中華人民共和國教育部.普通高中化學課程標準（2017版）[M].北京：人民教育出版社，2017：3

[2]劉知新.化學教學論（4版）[M].北京：高等教育出版社，2009：251

[3]吳俊明.化學教學論[M].西安：陜西師范大學出版社，2003：229-300

[4]（美）菲利普（Phillips，J.S.）等.化學概念與應用[M].王祖浩，等，譯.杭州：浙江教育出版社，2008：458

[5]鐘啟泉.基于核心素養的課程發展：挑戰與課題[J].全球教育展望，2016（1）：9

[6]王磊.基于培養學生高級思維和創新能力的化學探究教學發展趨勢[J].化學教育，2014（7）：6