中英高中化學教材有機化學模塊比較及對學生創新素養培育的思考

莊凌 徐晶晶 劉琰

摘要：選取中英兩國高中化學主流教材，以有機化學模塊為比較對象，從模塊內容、環保意識培養、現代科技發展知識介紹教材習題、欄目設置等方面進行了比較分析，并對教材促進學生創新能力培養提出建議，希望對今后以發展核心素養為目標的教材編寫提供參考和借鑒。

關鍵詞：化學教材;有機化學;創新素養

文章編號：1008-0546（2019）04-0010-03

中圖分類號：G632.41

文獻標識碼：B

doi：10.3960/j.issn.1008-0546.2019.04.003

2017年版普通化學課程標準指出教材編寫要立足于立德樹人的基本任務，以發展核心素養為主旨，體現基礎性、時代性和人文性，密切聯系學生實際和體現先進的教學理念。具體內容涉及到以學科核心素養為主旨確定化學教材的整體結構和內容體系;幫助學生了解化學學科發展前沿，體會化學對科技發展和社會進步的重要作用;通過探究性實驗和思考性問題促進教學方式的轉變，培養學生的創新能力和實踐能力;習題設計具有情境性和開放性，鼓勵學生從不同視角分析和解決問題[1]。鑒于教材對于落實課標和核心素養所承載的重要作用，本文選取江蘇教育出版社出版的化學必修2和有機化學基礎選修教材（以下簡稱“蘇教版教材”）和英國劍橋大學出版社出版的高中化學主流教材（以下簡稱“英國化學教材”），以有機化學模塊為比較對象，從多角度進行比較分析，最后從教材培養學生創新素養的角度提出思考和建議，希望對今后以發展核心素養為目標的教材編寫提供參考和借鑒[2][3]。

一、中英化學教材的比較研究

為方便和蘇教版高中化學教材進行比較研究，首先列出英國化學教材有機化學模塊的相關章節和具體內容（見表1），并從模塊內容、環保意識培養、現代科技發展介紹、教材習題、欄目設置等方面進行了比較分析[4]。

1.模塊內容

英國化學教材與蘇教版教材有機化學模塊（必修2專題3和有機化學基礎選修教材）都涉及到有機化學基本概念（結構表示方法、命名、異構等）、烴、鹵代烴、醇、酚、醛、羧酸、蛋白質、核酸等章節。不同之處是蘇教版還涉及糖類和油脂，而英國化學教材還包括酰氯胺、酰胺，在內容深度方面明顯要高于蘇教版化學教材，主要體現在以下幾方面：（1）教材涉及的有機化學專業名詞更多，如自由基、親核試劑、親電試劑、均裂和異裂等。（2）教材不僅要求學生掌握常見有機反應的類型，而且要求學生能夠掌握五類有機反應的機理，包括自由基取代反應、親核取代反應（SN1和SN2）、親電取代反應、親電加成反應、親核加成反應。（3）教材介紹了給電子和吸電子基團對不同有機物酸堿性的影響。

中英教材主要差別還體現在有機化合物結構表征部分，相比國內教材僅在有機化合物組成研究部分簡單介紹了核磁共振、紅外光譜和質譜等現代分析方法，英國化學教材用了20多頁篇幅比較詳細介紹了色譜.紅外光譜、核磁共振（氫譜和碳譜）、質譜、電泳等重要的有機物分析方法，并要求學生根據譜圖推測有機化學物的結構，尤其側重核磁共振譜和質譜兩種重要儀器分析方法。

2.現代科學發展知識介紹

表1英國化學教材有機化學模塊章節和具體內容

教材不僅要體現基礎性，還需要體現時代性，關注科技發展的前沿和趨勢。蘇教版教材介紹了我國境內已經發現的“可燃冰”，“西氣東輸”工程，用固體分子篩催化苯和烯烴反應的綠色化學工藝，利用二氧化鈦粉末在紫外光催化下降解廢水中的含酚污染物，甲殼素、殼聚糖及其衍生物的廣泛應用，人類蛋白質組計劃等現代科技知識和成果。英國教材則介紹了汽車催化轉化器的結構和工作原理，生物質燃料的使用，非有機溶劑環保型粘合劑，生物可降解和光降解塑料、導電聚合物、現代儀器分析方法（色譜、紅外、核磁共振、質譜、電泳）及其應用?？傊杏⒔滩亩挤浅ｊP注科技發展前沿并合理融人到相關章節中。

3.環保意識培養

中英化學教材都關注到化學與環境保護、人類健康和社會可持續發展的關系，如蘇教版教材介紹了芳香烴對人體健康的危害，含酚廢水的處理方法以及分子篩固體酸催化的綠色化學工藝。英國教材在有機化學相關章節詳細介紹了汽車尾氣含有的污染氣體（一氧化碳和氮氧化物）如何通過催化轉化器轉變為無害氣體，尾氣中二氧化碳會產生溫室效應;在廢棄塑料的處理方面談到燃燒法的利弊以及可降解塑料的研制;在介紹氯氟烴的用途時談到其對高空臭氧層的破壞以及替代物;在功能聚合物部分介紹了不含有機溶劑的環保型粘合劑。英國教材在環境健康方面滲透的內容相對更為廣泛。

4.教材練習題

蘇教版教材在每個單元和專題后都有“練習與實踐”環節，大部分練習都直接與書本正文知識相關，主要題型有化學方程式的書寫、異構體的推斷和書寫、不同有機物的區分和鑒別、根據已知數據和反應現象推斷有機物的結構等類型，難度適中。除了常規練習外，還鼓勵學生做一些深入調查研究和探究性實驗，如在學完脂肪烴單元后讓學生選取一個石油化工產品調查其生產過程和行業現狀，分析解釋不同塑料袋中葡萄成熟的快慢并設計簡單易行的葡萄保鮮方案。在鹵代烴的“練習與實踐”環節要求學生設計實驗判斷涂改液中是否含有鹵代烴。英國化學教材的章節（相當于蘇教版的單元）后練習主要涉及書寫有機物的結構式.有機反應方程式.反應的機理、反應類型、描述反應現象、解釋不同有機物的反應活性和比較有機物的酸堿性等。英國化學教材的主要特點是在章節中的每個微主題后也安排了對應的練習（如苯及其化合物一章中在六個微主題后都配有練習）來幫助學生及時復習并診斷相關知識的掌握情況，教師也可作為課后練習布置學生完成，這樣可以減少對教輔資料的依賴，也更方便學生自主學習。

5.教材欄目設計

蘇教版化學教材的欄目設計豐富多樣，包括化學史話、拓展視野、交流與討論、活動與探究.觀察與思考、信息提示、問題解決、整理與歸納等。這些板塊具有多元功能：（1）在學生完成必要學習之余開拓視野，也為教師提供了有價值的教學素材和教學策略，為教學提供方便。（2）通過問題情境，引導學生展開討論，并提高科學語言的表達和交流能力。（3）通過實驗、圖表和數據并結合學過的化學知識發現并解釋相關的現象和問題，培養學生在解決實際問題的活動中提升自主構建和探究能力。相比之下英國化學教材的正文部分沒有細化的欄目設置。

二、基于教材培養學生創新能力的途徑

基于傳統化學教學重理論輕實驗的現象，化學學科核心素養4（科學探究和創新意識）專門提出具體要求：學生能發現和提出有價值的問題，依據實驗目的設計探究方案，運用實驗、調查等方法進行探究，敢于質疑，勇于創新，這也為國家創新型人才的早期培養指明了方向”。北師大王磊教授指出學科的遷移創新能力作為知識和經驗的高級輸出方式，是指學生利用學科核心知識、學科特定活動的程序性知識和活動經驗等來解決陌生和高度不確定性問題以及發現新知識和新方法的能力。具體包括了復雜推理、發散思維、創意設計、批判思考等基于學科知識經驗的創造性活動[5]。以下結合中英高中化學教材有機化學模塊的比較分析提出教材培養學生創新能力的幾點思考和建議。

1.加深有機化學理論知識的學習

英國化學教材有機模塊比較詳細介紹了五種化學反應機理和重要概念（如親核試劑、親電試劑、給電子和吸電子基團），理論深度明顯高于國內教材。有機機理的學習可以幫助學生從本質上理解有機反應的內在原理和基本規律，有助于學生通過知識的遷移理解更多相似類型的化學反應，并能通過復雜推理設計合理的反應路線合成新物質，對培養學生的創新能力起到重要作用。國內教材由于有機理論知識介紹較少，在一定程度上影響了學生對有機反應原理的理解。如介紹烯烴的加成反應時給出了烯烴和鹵素單質的反應，又指出烯烴還能和氫氣、水和鹵化氫等物質反應，又如介紹苯可以和丙烯反應獲得異丙苯，但都沒有給出具體解釋，例如為什么烯烴可以和這些物質發生加成反應，為什么苯和丙烯反應不能生成正丙苯。由于缺乏理論解釋，學生可能只能通過死記硬背記住這些反應，但這些事實性知識比較碎片化，抽象概括水平低，而且不具有預測價值。在不增加學生學習和考試負擔的情況下，可以考慮在教材“知識拓展”欄目或者提供網上學習資源對一些重要反應的機理予以介紹，這樣可以幫助學生深入理解有機反應過程，形成結構化知識和發展遷移創新能力。

2.提高化學探究實驗的比例

蘇教版教材有機模塊各章節中都融入了不少實驗，實驗步驟也比較詳細，只需要按照要求操作并記錄現象和得出結論，但實驗的整體探究性不足。英國教材本身沒有實驗部分，但在教材配套的實驗手冊里包括了七個有機實驗，只有一些實驗給出了詳細步驟，給教師的實驗教學較大的自主空間。比如在研究鹵代烴的反應速率和鹵素原子種類和碳鏈結構的關系時，可以先要求學生通過變量控制設計合理的實驗方案，教師可以給出參考步驟，學生完成實驗記錄現象后自行予以分析，鹵代烴的反應速率和鹵素原子種類的關系在教材中予以解釋，但鹵代烴的反應速率與碳鏈結構關系的研究問題相對更加陌生，需要學生結合實驗現象，并綜合考慮親核試劑強弱和親核取代反應的機理（SN1和SN2）等多角度因素，通過相對復雜的推理分析才能提出合理解釋，因此可以在更高層次培養學生的遷移創新能力。國內教材也可以融入一些探究性實驗，著力培養學生的設計、觀察、操作、分析、推理和評估等多方面綜合能力，致力于學科核心素養的發展。

3.提高探究和思考性習題的比例

雖然課本習題主要起到知識和概念的鞏固作用，但從構建學科觀念和培養核心素養的角度習題還可以促進學生知識結構化，提升學生的概括關聯和預測推論能力。研究表明這些能力對于學生的遷移創新能力表現貢獻更大[5]。如蘇教版教材鹵代烴習題要求用沉淀法推斷有機物的分子式和可能的結構，英國教材中在學完苯的硝化反應后的習題中要求學生預測和分析苯的磺化反應機理，學過苯酚后要求學生比較甲醇和苯酚的酸性（考慮基團的電子效應），這些練習在鞏固基本知識的基礎上需要學生建立知識聯系并進行預測推論。國內教材可以適當增加探究思考類習題，通過習題拓展學生認識角度和方式，提高知識關聯和分析推理能力，也可以作為發展學生創新素養的途徑和進階方式。

三、總結

教材是落實課程目標、發展學生學科素養和培養創新能力的重要載體和工具，通過中英高中化學教材的比較研究有助于我們了解兩國教材的特點和各自優勢，通過系統分析、借鑒和參考將對我國新一輪課改進程下的教材編寫、教師備課資料的豐富，教學方式的轉變產生積極意義和影響。

參考文獻

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

[2]王祖浩普通高中課程標準實驗教科書·化學2[M].南京：江蘇教育出版社，2010

[3]王祖浩.普通高中課程標準實驗教科書·有機化學基礎[M].南京：江蘇教育出版社，2011

[4]Lawrie Ryan，Roger Norris. Cambridge International AS and A level Chemistry Coursebook[M].Cambridge University Press，2014

[5]王磊.學科能力構成及其表現研究——基于學習理解、應用實踐與遷移創新導向的多維整合模型[J].教育研究，2016（9）：83-92