無機化學教材編寫的問題與建議
——以化學熱力學基礎一章為例

龍琪 包嬋鈞

(南京曉莊學院教師教育學院 江蘇南京211171)

無機化學的課程基礎是高中化學。近幾年，高中化學經(jīng)歷并完成了全新的課程改革，其教材編寫發(fā)生了巨大轉(zhuǎn)變，從“教本”轉(zhuǎn)向“學本”，從“文本”轉(zhuǎn)向“對話”，從“知識”轉(zhuǎn)向“素質(zhì)”。高中教材不再是純閱讀文本，而是采用“平等對話”的方式展開敘述，盡可能通過生動的文字、圖表和欄目來吸引學生，體現(xiàn)趣味性、可讀性，激發(fā)閱讀興趣［1］。

現(xiàn)在的大學無機化學教材與20世紀80年代的教材相比，雖然有少數(shù)教材已經(jīng)注意緊跟時代和科技發(fā)展潮流，為教材配套了光盤和網(wǎng)站，但是作為知識主要載體的紙質(zhì)教材，其編寫風格依舊，教材從知識體系、內(nèi)容結(jié)構(gòu)到欄目設置幾乎都沒有太大變化。

2008年以后進入大學的江蘇學生在高中階段用的都是新教材。筆者在教學中發(fā)現(xiàn)，近4年來，學生普遍反映不喜歡也不太能看懂無機化學教材。教材中的很多內(nèi)容超越了他們的學習基礎，有很多知識點沒有闡述清楚，說法不一的現(xiàn)象比較普遍。2010年，高中化學新課程改革在國內(nèi)全面鋪開。自2013年開始，大學無機化學的學習者將全部是使用過新教材的學生。也就是說，一年以后，高中化學新課改的影響將會全面波及到大學，無機化學將會首當其沖地受到影響。

讀者群發(fā)生了巨變，但是無機化學教材的編寫仍然采用精英教育的方式進行，這樣就會給大眾化的學習者帶來閱讀困難。因此，無機化學教材的編寫要改變思路，不能只考慮知識的邏輯體系，還要充分研究、主動適應學生的實際情況，使無機化學教材更加適合學生閱讀，有利于教師組織教學以及引導學生自學。

化學熱力學基礎是無機化學的第一個教學難點，很多學生就是從這一章開始對大學化學的學習產(chǎn)生畏難情緒，產(chǎn)生轉(zhuǎn)系的念頭。因此，本文以化學熱力學基礎這一章為例展開研究。通過對比3類無機化學課程(化學師范類的無機化學、應用化學化工類的無機化學、農(nóng)林醫(yī)藥類的無機及分析化學)6本教材中的難點內(nèi)容，分析造成學生學習困難的原因，為這些教材將來的修訂改版提出相關編寫建議。

1 化學熱力學基礎一章學習難點的成因分析

近幾年的無機化學教學中，學生提問的現(xiàn)象明顯增多，尤其是化學熱力學基礎這一章的學習。根據(jù)學生在本章學習中提出的問題，筆者將學習困難的成因歸納為如下幾點。

1.1 教材對一些重要概念沒有闡述清楚

概念多并且相似是化學熱力學基礎一章的顯著特點，而教材對重要概念的闡述又不夠細膩，導致學生產(chǎn)生困惑。比如“為什么熱和功不是狀態(tài)函數(shù)”這個問題，筆者使用的教材上通過“定壓加熱膨脹、定容加熱、定溫膨脹”的路徑圖來說明“途徑不同，熱量不同”。關于功，只簡單地說“功與熱一樣，與途徑有關，不是狀態(tài)函數(shù)”。這樣的處理方式學生是很難理解的。因為“定壓加熱膨脹、定容加熱、定溫膨脹”遠離生活實際，是為了研究問題而設計出來的熱力學過程，并且又出現(xiàn)了“定壓”、“定容”、“定溫”的新概念，使問題變得更加復雜。

如果教材對上述問題做如下的處理，學生就會更容易理解。通過公式W=-pΔV以及p-V圖來解釋為什么功不是狀態(tài)函數(shù)。然后根據(jù)公式ΔU=Q+W，由于U是狀態(tài)函數(shù)，所以ΔU與途徑無關，即在一個過程的不同途徑中，Q+W保持不變，而W在不同途徑中的數(shù)值不同，所以在不同途徑中Q的數(shù)值也要發(fā)生變化，因此，Q與途徑有關，不是狀態(tài)函數(shù)。這種思路是數(shù)學推導過程，數(shù)學基礎差的學生理解起來仍然有難度。因此，還需要進一步給學生舉非常具體的例子:研究20L汽油的消耗過程。消耗的途徑有兩種:途徑1是點燃，使其充分燃燒殆盡;途徑2是將其放入汽車的油箱中，驅(qū)動汽車行駛直至汽油耗盡。途徑1產(chǎn)生大量的熱，做功很少;而途徑2做功很多，放熱很少，即Q1?Q2，W1?W2，可見Q、W均與途徑有關，因此都不是狀態(tài)函數(shù)。

化學熱力學基礎一章還有以下問題在很多無機化學教材中都沒有闡述清楚:①“單相”與“純凈物”，“多相”與“混合物”的關系是什么?②Qp和QV的轉(zhuǎn)換公式是怎么得到的?③“焓”到底表示什么?④下列表述之間是何關系?焓、焓變、標準摩爾反應焓、摩爾反應焓、反應焓、生成焓、燃燒焓。⑤如何判斷強度性質(zhì)和廣度性質(zhì)?⑥運用蓋斯定律時，怎樣方便快捷地找到由分步反應到總反應的計算關系?

1.2 各版本教材對同一概念在表述上的差異

由于翻譯的原因，一些化學概念在不同教材中的表達術語不同，從而導致這些概念看似不同，實則相同。比如“體系”和“系統(tǒng)”其實是同一個概念，其對應的英文名稱都是“system”。與科學家名字有關的概念，也會由于翻譯的原因產(chǎn)生差別，比如對“Hess'slaw”的翻譯，就有“蓋斯定律”和“赫斯定律”兩種。還有一些概念由于認識角度不同導致表述不同，比如體積功、膨脹功、壓縮功就是同一個概念。熱力學能和內(nèi)能也是同一個概念。

還有一些概念貌似相同，其實不同。比如標準狀況與標準態(tài);相與狀態(tài);等壓與恒壓、定壓等。關于這些概念的差別，很少有教材給出解釋與比較，學生在看參考書或者做題目時，會誤以為它們是同一概念的不同表述。

化學熱力學基礎一章概念繁多，不同版本教材對概念的說法不一，且造成說法不一的原因又各不相同。如果教材中不加以說明，那么學生看書時就會產(chǎn)生很多困惑，對無機化學的學習逐漸失去耐心和信心。

1.3 中學化學教學的不利影響

學習無機化學的學生正處于高中向大學階段的過渡期，他們在高中形成的學習習慣和學習方法一時還難以改變，從而對無機化學的學習帶來負面影響。主要表現(xiàn)有:

(1)感覺教學進度太快。高中化學的教學進度一般是一節(jié)新課上完接著上幾節(jié)習題課，是“一課多練”的教學模式;而無機化學的教學進度一般是“多課一練”，即習題課放在一章新課上完了以后再上，有很多教師甚至根本不上習題課，這種以新課為主的教學進度讓學生很不適應。

(2)缺乏閱讀習慣和自學習慣。高中化學的學習渠道主要是課堂聽課，學習過程高度依賴教師，是一種“喂養(yǎng)式”的學習方式，并且學生已經(jīng)非常習慣，他們很少通過自學的方式去主動學習。而大學無機化學的課時有限，課堂教學不能解決所有問題，要求學生課后花大量的時間自學，閱讀教材和參考書。尤其是化學熱力學這一章，概念很多，對概念內(nèi)涵的理解與把握是這一章學習的關鍵所在，學生的閱讀理解能力和自學能力薄弱是造成這一章成為學習難點的原因之一。比如反應熱的定義中有“只做體積功”這一條件，而等容反應熱概念中又有“體積不變”這一條件。于是學生就會問，體積不變，系統(tǒng)怎么能做體積功呢?他們難以理解“體積不變”其實是體積功為0的特殊情況。

(3)過于關注“為什么”。化學在中學是一門理科課程，解題又是中學化學最主要的學習任務，因此中學化學教學一再強調(diào)在學習中要多問幾個“為什么”。然而無機化學脫離了中學的應試題海，它作為大學化學的引入課程，向?qū)W生呈現(xiàn)了寬泛的化學知識，所涉及的內(nèi)容在后續(xù)的有機化學、分析化學、物理化學、結(jié)構(gòu)化學等課程中還要進一步深入學習，因此對很多知識點的闡述很難一步到位。還有很多化學知識的產(chǎn)生是基于實驗結(jié)果，而不是邏輯推導的結(jié)果，很難講清楚“為什么”。因此，在無機化學課程學習中，掌握“是什么”比掌握“為什么”更為重要。中學養(yǎng)成的愛問“為什么”的思維習慣不僅會耗費學習精力，而且會降低學習無機化學的興趣。

(4)習慣性的思維僵化。中學化學把很多知識講得過死，使學生的思維變得僵化，這對大學無機化學的教學帶來了很多不利影響。比如化學計量式的概念，中學化學告訴學生，化學方程式中的“+”、“=”不是數(shù)學符號，且方程式中的系數(shù)要為正數(shù)，從而使學生很難接受化學方程式的數(shù)學表達式“∑νBB=0”。中學還強調(diào)化學方程式要反映客觀事實，不能虛構(gòu)，然而很多生成反應都是根據(jù)概念定義寫出來的，并不一定是實際發(fā)生的反應，從而造成“生成反應”的學習困難。比如學生會問如下問題:有些生成反應和燃燒反應是不能實際發(fā)生的，為什么還能寫出化學方程式?這些反應既然不能發(fā)生，為什么還要研究它們?生成反應和燃燒反應中要不要標出反應條件和氣體符號?反應熱的定義中有“反應物的溫度與產(chǎn)物溫度相同”這一條件，而實際反應中是不可能實現(xiàn)的，比如氫氣與氧氣反應后，體系溫度肯定會升高，怎么會回到原來的起始溫度呢?等等。

2 無機化學教材的編寫建議

鑒于上述分析，筆者認為，無機化學教材的編寫要做如下轉(zhuǎn)變:

(1)要研究學生的實際情況。

現(xiàn)有無機化學教材的很多資深編寫者是幾十年前的大學畢業(yè)生。那時的高中教育和大學教育都是精英教育，學生的數(shù)理化基礎非常扎實，都以學習數(shù)理化為榮，學習積極性很高。而現(xiàn)在的高中教育和大學教育則是大眾教育，學生的數(shù)理化基礎相對薄弱，甚至對于無機化學需要用到的一些基本數(shù)學運算都不是很清楚，比如 ΔT= Δt，lna≈2.303lga，ln2≈0.693，1pm=1.0 ×10-12m 等。

另外，學生對化學的學科價值認可度不高，大都不愿意學習化學。以江蘇省為例，在高考的選測機制下，很多學生都盡量逃避化學，而選擇物理和生物參加高考，結(jié)果化學課只開設了化學1、化學2、化學與生活。江蘇省只有最優(yōu)秀的理科生才選擇化學參加高考，但他們也只學習5個選修模塊，即化學1、化學2、有機化學基礎、化學反應原理，外加物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)或者實驗化學中的一個模塊。

如今無機化學讀者群的化學基礎比較復雜，教材編寫時一定要根據(jù)專業(yè)方向來明確讀者群的化學基礎，找準教材定位。化學相關專業(yè)中的大部分學生在高中階段只學習了淺顯的化學知識，而這些知識與現(xiàn)有無機化學教材的學習要求差距較大。化學專業(yè)中也只有部分學生在高中階段學習過較深的化學知識，尚有部分學生高考選測的是物理和生物。

(2)在教材的緒言部分介紹無機化學的學科特點及學習方法。

無機化學教材的編寫者應該知道學生在無機化學學習中面臨的困難以及產(chǎn)生的原因，特別是那些在中學形成的與大學不相適應的學習習慣、學習方法和思維方式。在教材的緒言部分，很有必要介紹無機化學的學科特點，告訴學生大學化學的正確學習方法。

(3)對表述不一的問題應加腳注說明。

無機化學有很多種版本的教材。教材編著者的學術背景不同，自然就會在某些問題的表述上存在差異。筆者發(fā)現(xiàn)，對無機化學概念名稱的使用，農(nóng)林醫(yī)藥類教材與師范類教材有較多差異。無機化學的概念及其名稱本來就很繁多，如果一個概念又存在不同的表述，會導致概念混淆不清。因此在教材中要采取腳注說明或者給出英文名稱的方法，來幫助學生弄清概念。此外，教材編寫者要耐心地考察和比較同類型教材中的相關表述。

(4)增加輔學導讀欄目。

現(xiàn)在的高中化學教材使用了很多圖表，設置了豐富多彩的輔學欄目，以此來增加教材的親和力。教材中的文字越來越少，欄目越來越多，圖表照片越來越生動。學生的閱讀習慣也由讀文字逐漸向讀圖讀表轉(zhuǎn)變。到了大學后，翻開無機化學教材，大篇幅黑壓壓的文字編排以及繁難枯燥的化學知識不僅不能吸引學生，反而會使他們心煩氣躁，難以靜心閱讀。

作為面向大一學生的無機化學教材，在學生還沒有適應大學學習方式的階段，可以適當添加一些導讀輔學欄目?？梢詫⒚恳豁摲殖勺笥覂蓞^(qū)，主區(qū)是教材正文部分，副區(qū)放些相關鏈接和相關資源。比如①生活應用類，多聯(lián)系實際，增加實物照片，或者生活小常識，幫助學生理解化學知識;② 拓展視野類，附加相關的知識鏈接網(wǎng)站或書籍，這樣既可以引起學生的注意，更可以給學生提供學習資源;③實驗探究類，適當添加一些相關知識點的實驗，以便更好地聯(lián)系無機化學實驗。

(5)突出重難點。

為了提高學生的自學能力，促進學生主動學習，在教材中要注意突出無機化學的重難點知識，可以采用以下方法:①盡量將重難點知識濃縮于圖表;②每章內(nèi)容后增加“知識小結(jié)”或“核心概念”;③重點知識的字體加粗顯示。

(6)增加附錄內(nèi)容。

高中的新課改是滲透到所有學科的。如今高中畢業(yè)生的閱讀理解能力以及數(shù)學、物理、化學基礎普遍下降。因此，無機化學教材內(nèi)容的選取要降低起點，內(nèi)容的組織要遵循由易到難，由簡到繁的原則;要細化重要公式的推導過程，增加重要概念的舉例解釋，把相關的重要數(shù)學知識作為附錄列于書尾，將無機化學核心概念的名稱及其定義放在附錄中，并注明在教材正文中的頁碼，以方便學生及時查找和自學。

3 結(jié)語

近30年來，我國高中教育和大學教育已經(jīng)由精英教育轉(zhuǎn)變成了大眾教育。高中化學教材已經(jīng)與時俱進地順應了時代變遷，根據(jù)學生的身心特點編寫和開發(fā)教材。這些變化使無機化學教材的讀者群發(fā)生了很大變化，但是無機化學教材的編寫理念和編寫風格卻至今都沒有太大變化，從而降低了教材對無機化學教學的功能與價值。

國內(nèi)無機化學教材中有很多知識點的呈現(xiàn)方式過于學術化、數(shù)學化、抽象化，不符合大一學生的認知特點。另外，教材中同一概念不同表述，或者不同概念相似表述的現(xiàn)象普遍存在。還有，教材對一些重要概念及重要知識點的闡述不夠細膩。這些不足都為學生閱讀和教師教學帶來不便。在修訂教材時應對這些問題加以關注。

最后，無機化學作為大學的起始學科，其學習者是剛剛高中畢業(yè)進入大學的學生，大學的學習習慣和學習方式尚未形成，因此，在無機化學教材中應有必要的學法指導，設置多樣化的學習欄目。

總之，無機化學教材的編寫應從學生的實際情況出發(fā)，以有利于學生的學和有利于教師的教為方向，這樣才能更好地適用于無機化學教學。

［1］王祖浩，丁金芳.基礎教育課程，2006(11):41