论文部分内容阅读
摘要：新一轮课程改革的启动，对化学课程和化学教学提出了新的要求。化学概念是构建化学学科体系的基础。以分子间作用力内容为例，比较中美主流化学教材在概念建立、理解和应用三个方面呈现的异同，为概念教学和新教材修订提供参考和建议。
关键词：中美化学教材;分子间作用力;概念教学;比较
文章编号：1008-0546（2019）04-0007-03
中图分类号：G632.41
文献标识码：B
doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2019.04.002
随着《普通高中化学课程标准（2017年版）》（以下简称“新课标”）的颁布，标志着新一轮高中化学课程改革的开启。新课标指出，化学课程以培养化学学科核心素养为主旨。化学学科核心素养包括“宏观辨识与微观探析”“变化观念与平衡思想”“证据推理与模型认知”“科学探究与创新意识”“科学态度与社会责任”5个方面[1]。
化学核心概念构成化学理论性知识，反映物质及其变化的本质属性和内在规律[2]，对于发展“宏观辨识与微观探析”学科核心素养具有重要意义。
根据化学概念的学习过程[3]（图1），以分子间作用力内容为例，比较美国菲利普主编，王祖浩等译的浙江教育出版社出版的美国高中主流化学教材《化学概念与应用》（以下简称“美版教材”）和我国山东科学技术出版社出版的普通高中化学教材《物质结构与性质》（选修）（以下简称“鲁科版教材”）在概念建立、概念理解和概念应用三个方面呈现的异同，为我国概念教学和新教材修订提供参考和建议。
一、中美教材内容的整体框架
鲁科版教材将“分子间作用力”内容分为范德华力和氢键两部分展开学习，使学生知道范德华力和氢键是两种常见的分子间作用力，了解分子间作用力的广泛存在及其对物质性质的影响，知识体系完整，结构严密。鲁科版教材关于“分子间作用力”内容的框架见图2。
相比于鲁科版教材，美版教材没有明确区分分子间作用力和范德华力这两个概念的异同，教材内容的框架見图3。美版教材围绕“水”这一物质，从水分子的结构出发，将水的物理性质与分子间作用力紧密联系，并结合多个事实证据进一步证明分子间作用力的存在。
二、中美教材概念呈现的比较
1.概念建立的比较
概念的建立一般源于感性事实材料的认识。分子间作用力是一个抽象概念。鲁科版教材以学生熟悉的水在通电条件下分解和水的三态转变图片创设情境，设疑启思，引导学生利用比较、分析等科学方法，对材料进行加工、整理，初步形成分子间作用力的概念。再通过水结成冰体积变大的事实以及H2O的熔、沸点数据的“反常”，在认知冲突中发展新概念，推想水分子之间除了范德华力还存在其他作用力，引出氢键的概念。
美版教材围绕“神奇的水”创设情境，利用图表的形式展示水的特性，抛出问题一如何来解释水的这种独特的性质。并通过讨论水分子的电子分布情况和三维空间结构，得出像水这样的极性分子存在分子间作用力。进一步分析一个水分子上的氢原子与另一个水分子上的氧原子的相互作用，初步形成氢键的概念。
中美教材在概念的建立阶段都注重情境的创设，不同之处在于美版教材还设有“课前活动一起步实验”栏目，通过溶液的形成实验，使学生感受微粒间的相互作用和溶液形成过程的能量变化。
2.概念理解的比较
概念理解是概念学习的核心过程。关于范德华力，鲁科版教材基于学生已有的认知基础，运用对比的科学方法，从作用力的大小、实质、饱和性和方向性等方面将分子间作用力与化学键进行比较，帮助学生理解范德华力的特点。而且教材通过“思维历程”和“学海无涯”栏目补充介绍范德华力的提出和成因，使学生知其然，知其所以然。
美版教材注重将抽象概念形象化，用一根根小的条形磁铁来模拟水分子的行为，体会水分子间的吸引力和取向[4]。
对于氢键，中美教材都运用水分子模型分析氢键的形成过程和特点。微观结构的形象化，有助于学生理解概念，认识水分子的微观结构对其独特的物理性质的决定性作用。
3.概念应用的比较
分子间作用力概念的建立与应用，对于发展宏观辨识与微观探析学科核心素养具有重要意义。概念的应用主要指运用概念对事实材料加以解释、判断等解决问题。
鲁科版教材注重运用范德华力和氢键的概念，解释物质熔、沸点等物理性质的差异。并且通过栏目的补充，提供素材，使学生体会氢键的存在对人类生活、生命的重要意义，见表1。
美版教材回归水的独特的物理性质问题解释，结合实例说明物质的亚微观结构与宏观可观察的性质之间的关系。并且运用大量的篇幅列举证据，比如表面张力、毛细现象等，进一步证实水分子间存在作用力。
对美版教材涉及分子间作用力概念应用的栏目进行统计，见表2。
中美教材均设置丰富的栏目，将分子间作用力与人类生活、生命活动相联系，不同的是，在栏目类型上，美版教材除了有资料类栏目，还有实验类栏目。通过“迷你实验”和“家庭实验”栏目的设计，让学生直观感受分子间作用力的存在。并且注重情境的连续性，以“神奇的水”为背景贯穿本节教材内容，补充“化学工作者”及其子栏目“职业链接”，以访谈的形式拓宽学生对化学工作者的了解，渗透职业生涯规划意识。这一点是我们国内高中教育比较缺乏的。
三、概念教学的建议
化学概念是构建化学学科体系的基础。因此，化学概念教学值得关注。基于中美化学教材分子间作用力概念呈现的比较结果，结合新课标的要求，对概念教学提出如下建议。
1.重视深入的问题情境的创设
概念的建立主要包含两个阶段，即感性认识和理性认识。感性认识的获得通常依托一定的情境。培育思维能力重要的在于如何才能创造“引发思考的情境和深入思考的必然性”。情境创设可以通过图片、实验等多种方式。创设深入的问题情境，有助于学生层层剖析，透过现象看本质，构建概念。比如对于鲁科版教材提供的电解水和水的三态转化的图片，教师可以引导学生进一步对比和分析这两个过程中是否存在化学变化，能量变化等问题，进一步推想水分子间也存在相互作用。 2.重视思维方法的运用
科学思维能力是能力的核心，是创造力的基础。感性材料，上升到理性认识通常需要思维方法的加工。概念教学的展开有两种常见的方法，即归纳法和演绎法。归纳法注重对收集到的事实材料进行分析，抽象概括出共同的本质和规律，建立概念。演绎法偏向在已有的理论基础上，认识未知，得出结论。概念教学过程中可根据实际需要结合运用。比如教师可以通过一些感性事实材料的展示，引导学生分析，归纳概括出分子间作用力的存在、定义及特点，再运用演绎方法推理解释氯化氢的熔点为什么比氯化钠低得多。
3.重视宏微结合，培育学科核心素养
化学概念是对物质本质属性的反映。因此，化学概念的学习通常要运用宏观辨识与微观探析相结合的学科思想和方法。在概念教学中，可以开展探究活动，将“看不见”的本质与“看得见”的事实相联系，帮助学生理解概念。比如基于宏观辨识与微观探析学科核心素养培育的氢键教学可以组织如下，见图4。
4.重视概念的发展与概念体系的构建
化学概念不是一成不变的。教学过程中要避免将规律过于绝对化，培养学生用发展的眼光来看待问题。比如通过范德华力概念的学习，按照一般规律，H2O的沸点应低于H2S的沸点，但事实却相反，引导学生在此基础上发现问题，提出氢键的概念。而且不同概念之间存在内在联系，教学中要注重概念体系的构建，使学生对零散的概念形成结构化的认识。比如化學键和分子间作用力共同构成了微粒间相互作用体系。
四、教材编写的建议
化学教材是实现化学课程目标的重要载体。基于中美化学教材分子间作用力概念呈现的比较结果以及新课标的要求，对新教材的编写提出如下建议。
1.注重教材功能的多样化
新课标指出教材编写要立足于立德树人的根本任务。因此，教材不仅要关注学科知识内容的选取，还应充分发挥化学课程的育人功能。教材的育人功能可以通过丰富多样的栏目设计来体现。比如，可以借鉴美版教材中“化学工作者”的栏目设计，以访谈等形式适当补充相关化学工作者的介绍，增加学生对化学工作者的生活和职业等方面的了解，渗透职业生涯规划意识，树立终身发展的目标。还可以增加有关概念的形成和演变过程的介绍，培养学生用发展的眼光看问题。
2.注重学科核心素养的培育
新课标指出，化学课程以化学学科核心素养的培育为主旨。化学教材要凸显化学学科核心观念，精选化学核心知识。因此，在教材的编写上，除了体现学科知识的逻辑顺序，还要处理好学科知识和素养培育的关系。比如对于化学概念内容，在注重知识逻辑顺序的同时，可以借助实验探究、化学史实或事实材料等素材的呈现，增强教材的对话功能，关注学生概念形成的过程，在活动中培育宏观辨识与微观探析、证据推理与模型认知等学科核心素养。
3.注重概念的应用和价值
新课标要求化学教材的内容要关注社会生活，体现科技发展趋势。因此教材编写中要注重概念的应用，除了可以通过资料类栏目和图片的介绍，将概念的学习与人类生活、生命活动密切联系外，还可以借鉴美版教材，适当增加家庭实验、迷你实验等设计，激发学习兴趣，拉近化学与生活的距离，使学生在实践过程中体会概念的意义。而且教材还可以提供相关的科普网站链接，使学生课外可以利用信息手段了解概念在学科前沿、跨学科领域等方面的发展和应用，
拓宽视野，渗透STSE的教育理念。
参考文献
[1]中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准（2017版）[M].北京：人民教育出版社，2017：3
[2]刘知新.化学教学论（4版）[M].北京：高等教育出版社，2009：251
[3]吴俊明.化学教学论[M].西安：陕西师范大学出版社，2003：229-300
[4]（美）菲利普（Phillips，J.S.）等.化学概念与应用[M].王祖浩，等，译.杭州：浙江教育出版社，2008：458
[5]钟启泉.基于核心素养的课程发展：挑战与课题[J].全球教育展望，2016（1）：9
[6]王磊.基于培养学生高级思维和创新能力的化学探究教学发展趋势[J].化学教育，2014（7）：6
关键词：中美化学教材;分子间作用力;概念教学;比较
文章编号：1008-0546（2019）04-0007-03
中图分类号：G632.41
文献标识码：B
doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2019.04.002
随着《普通高中化学课程标准（2017年版）》（以下简称“新课标”）的颁布，标志着新一轮高中化学课程改革的开启。新课标指出，化学课程以培养化学学科核心素养为主旨。化学学科核心素养包括“宏观辨识与微观探析”“变化观念与平衡思想”“证据推理与模型认知”“科学探究与创新意识”“科学态度与社会责任”5个方面[1]。
化学核心概念构成化学理论性知识，反映物质及其变化的本质属性和内在规律[2]，对于发展“宏观辨识与微观探析”学科核心素养具有重要意义。
根据化学概念的学习过程[3]（图1），以分子间作用力内容为例，比较美国菲利普主编，王祖浩等译的浙江教育出版社出版的美国高中主流化学教材《化学概念与应用》（以下简称“美版教材”）和我国山东科学技术出版社出版的普通高中化学教材《物质结构与性质》（选修）（以下简称“鲁科版教材”）在概念建立、概念理解和概念应用三个方面呈现的异同，为我国概念教学和新教材修订提供参考和建议。
一、中美教材内容的整体框架
鲁科版教材将“分子间作用力”内容分为范德华力和氢键两部分展开学习，使学生知道范德华力和氢键是两种常见的分子间作用力，了解分子间作用力的广泛存在及其对物质性质的影响，知识体系完整，结构严密。鲁科版教材关于“分子间作用力”内容的框架见图2。
相比于鲁科版教材，美版教材没有明确区分分子间作用力和范德华力这两个概念的异同，教材内容的框架見图3。美版教材围绕“水”这一物质，从水分子的结构出发，将水的物理性质与分子间作用力紧密联系，并结合多个事实证据进一步证明分子间作用力的存在。
二、中美教材概念呈现的比较
1.概念建立的比较
概念的建立一般源于感性事实材料的认识。分子间作用力是一个抽象概念。鲁科版教材以学生熟悉的水在通电条件下分解和水的三态转变图片创设情境，设疑启思，引导学生利用比较、分析等科学方法，对材料进行加工、整理，初步形成分子间作用力的概念。再通过水结成冰体积变大的事实以及H2O的熔、沸点数据的“反常”，在认知冲突中发展新概念，推想水分子之间除了范德华力还存在其他作用力，引出氢键的概念。
美版教材围绕“神奇的水”创设情境，利用图表的形式展示水的特性，抛出问题一如何来解释水的这种独特的性质。并通过讨论水分子的电子分布情况和三维空间结构，得出像水这样的极性分子存在分子间作用力。进一步分析一个水分子上的氢原子与另一个水分子上的氧原子的相互作用，初步形成氢键的概念。
中美教材在概念的建立阶段都注重情境的创设，不同之处在于美版教材还设有“课前活动一起步实验”栏目，通过溶液的形成实验，使学生感受微粒间的相互作用和溶液形成过程的能量变化。
2.概念理解的比较
概念理解是概念学习的核心过程。关于范德华力，鲁科版教材基于学生已有的认知基础，运用对比的科学方法，从作用力的大小、实质、饱和性和方向性等方面将分子间作用力与化学键进行比较，帮助学生理解范德华力的特点。而且教材通过“思维历程”和“学海无涯”栏目补充介绍范德华力的提出和成因，使学生知其然，知其所以然。
美版教材注重将抽象概念形象化，用一根根小的条形磁铁来模拟水分子的行为，体会水分子间的吸引力和取向[4]。
对于氢键，中美教材都运用水分子模型分析氢键的形成过程和特点。微观结构的形象化，有助于学生理解概念，认识水分子的微观结构对其独特的物理性质的决定性作用。
3.概念应用的比较
分子间作用力概念的建立与应用，对于发展宏观辨识与微观探析学科核心素养具有重要意义。概念的应用主要指运用概念对事实材料加以解释、判断等解决问题。
鲁科版教材注重运用范德华力和氢键的概念，解释物质熔、沸点等物理性质的差异。并且通过栏目的补充，提供素材，使学生体会氢键的存在对人类生活、生命的重要意义，见表1。
美版教材回归水的独特的物理性质问题解释，结合实例说明物质的亚微观结构与宏观可观察的性质之间的关系。并且运用大量的篇幅列举证据，比如表面张力、毛细现象等，进一步证实水分子间存在作用力。
对美版教材涉及分子间作用力概念应用的栏目进行统计，见表2。
中美教材均设置丰富的栏目，将分子间作用力与人类生活、生命活动相联系，不同的是，在栏目类型上，美版教材除了有资料类栏目，还有实验类栏目。通过“迷你实验”和“家庭实验”栏目的设计，让学生直观感受分子间作用力的存在。并且注重情境的连续性，以“神奇的水”为背景贯穿本节教材内容，补充“化学工作者”及其子栏目“职业链接”，以访谈的形式拓宽学生对化学工作者的了解，渗透职业生涯规划意识。这一点是我们国内高中教育比较缺乏的。
三、概念教学的建议
化学概念是构建化学学科体系的基础。因此，化学概念教学值得关注。基于中美化学教材分子间作用力概念呈现的比较结果，结合新课标的要求，对概念教学提出如下建议。
1.重视深入的问题情境的创设
概念的建立主要包含两个阶段，即感性认识和理性认识。感性认识的获得通常依托一定的情境。培育思维能力重要的在于如何才能创造“引发思考的情境和深入思考的必然性”。情境创设可以通过图片、实验等多种方式。创设深入的问题情境，有助于学生层层剖析，透过现象看本质，构建概念。比如对于鲁科版教材提供的电解水和水的三态转化的图片，教师可以引导学生进一步对比和分析这两个过程中是否存在化学变化，能量变化等问题，进一步推想水分子间也存在相互作用。 2.重视思维方法的运用
科学思维能力是能力的核心，是创造力的基础。感性材料，上升到理性认识通常需要思维方法的加工。概念教学的展开有两种常见的方法，即归纳法和演绎法。归纳法注重对收集到的事实材料进行分析，抽象概括出共同的本质和规律，建立概念。演绎法偏向在已有的理论基础上，认识未知，得出结论。概念教学过程中可根据实际需要结合运用。比如教师可以通过一些感性事实材料的展示，引导学生分析，归纳概括出分子间作用力的存在、定义及特点，再运用演绎方法推理解释氯化氢的熔点为什么比氯化钠低得多。
3.重视宏微结合，培育学科核心素养
化学概念是对物质本质属性的反映。因此，化学概念的学习通常要运用宏观辨识与微观探析相结合的学科思想和方法。在概念教学中，可以开展探究活动，将“看不见”的本质与“看得见”的事实相联系，帮助学生理解概念。比如基于宏观辨识与微观探析学科核心素养培育的氢键教学可以组织如下，见图4。
4.重视概念的发展与概念体系的构建
化学概念不是一成不变的。教学过程中要避免将规律过于绝对化，培养学生用发展的眼光来看待问题。比如通过范德华力概念的学习，按照一般规律，H2O的沸点应低于H2S的沸点，但事实却相反，引导学生在此基础上发现问题，提出氢键的概念。而且不同概念之间存在内在联系，教学中要注重概念体系的构建，使学生对零散的概念形成结构化的认识。比如化學键和分子间作用力共同构成了微粒间相互作用体系。
四、教材编写的建议
化学教材是实现化学课程目标的重要载体。基于中美化学教材分子间作用力概念呈现的比较结果以及新课标的要求，对新教材的编写提出如下建议。
1.注重教材功能的多样化
新课标指出教材编写要立足于立德树人的根本任务。因此，教材不仅要关注学科知识内容的选取，还应充分发挥化学课程的育人功能。教材的育人功能可以通过丰富多样的栏目设计来体现。比如，可以借鉴美版教材中“化学工作者”的栏目设计，以访谈等形式适当补充相关化学工作者的介绍，增加学生对化学工作者的生活和职业等方面的了解，渗透职业生涯规划意识，树立终身发展的目标。还可以增加有关概念的形成和演变过程的介绍，培养学生用发展的眼光看问题。
2.注重学科核心素养的培育
新课标指出，化学课程以化学学科核心素养的培育为主旨。化学教材要凸显化学学科核心观念，精选化学核心知识。因此，在教材的编写上，除了体现学科知识的逻辑顺序，还要处理好学科知识和素养培育的关系。比如对于化学概念内容，在注重知识逻辑顺序的同时，可以借助实验探究、化学史实或事实材料等素材的呈现，增强教材的对话功能，关注学生概念形成的过程，在活动中培育宏观辨识与微观探析、证据推理与模型认知等学科核心素养。
3.注重概念的应用和价值
新课标要求化学教材的内容要关注社会生活，体现科技发展趋势。因此教材编写中要注重概念的应用，除了可以通过资料类栏目和图片的介绍，将概念的学习与人类生活、生命活动密切联系外，还可以借鉴美版教材，适当增加家庭实验、迷你实验等设计，激发学习兴趣，拉近化学与生活的距离，使学生在实践过程中体会概念的意义。而且教材还可以提供相关的科普网站链接，使学生课外可以利用信息手段了解概念在学科前沿、跨学科领域等方面的发展和应用，
拓宽视野，渗透STSE的教育理念。
参考文献
[1]中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准（2017版）[M].北京：人民教育出版社，2017：3
[2]刘知新.化学教学论（4版）[M].北京：高等教育出版社，2009：251
[3]吴俊明.化学教学论[M].西安：陕西师范大学出版社，2003：229-300
[4]（美）菲利普（Phillips，J.S.）等.化学概念与应用[M].王祖浩，等，译.杭州：浙江教育出版社，2008：458
[5]钟启泉.基于核心素养的课程发展：挑战与课题[J].全球教育展望，2016（1）：9
[6]王磊.基于培养学生高级思维和创新能力的化学探究教学发展趋势[J].化学教育，2014（7）：6