中德化學(xué)啟蒙教材中“化學(xué)反應(yīng)”編寫的比較

摘要：化學(xué)反應(yīng)是初中化學(xué)的核心內(nèi)容。以中德教材為比較研究對(duì)象，從內(nèi)容選擇、編排和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)等角度，對(duì)有關(guān)“化學(xué)反應(yīng)”的教材內(nèi)容展開深入的比較分析，探討差異和獲得教材改進(jìn)的建議。

關(guān)鍵詞：初中化學(xué)教材；化學(xué)反應(yīng)；內(nèi)容體系；編寫思路；實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

文章編號(hào)：1005–6629（2013）12–0011–03 中圖分類號(hào)：G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

社會(huì)發(fā)展與化學(xué)息息相關(guān)，人類生產(chǎn)生活離不開化學(xué)反應(yīng)?；瘜W(xué)反應(yīng)是化學(xué)研究的主要內(nèi)容，也是教材編寫的核心內(nèi)容。本文將從內(nèi)容體系、編寫思路、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)3個(gè)方面對(duì)德國萊茵蘭-普法爾茨州的化學(xué)啟蒙教材《今日化學(xué)》（Chemie Heute-sekundarbereichⅠ）[1]與我國現(xiàn)行人教版、滬教版、魯教版初中化學(xué)教材中“化學(xué)反應(yīng)”的編寫進(jìn)行比較，以期對(duì)該內(nèi)容的教材編寫形成深入思考和改進(jìn)建議。

1 內(nèi)容體系比較

教育部《義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》（2011年版）提出，初中化學(xué)教材中有關(guān)化學(xué)反應(yīng)的內(nèi)容應(yīng)包括化學(xué)反應(yīng)的類型、化學(xué)反應(yīng)中的能量變化、化學(xué)反應(yīng)的表示方法和質(zhì)量守恒定律等方面的內(nèi)容。由于涉及化學(xué)反應(yīng)的內(nèi)容較多，不同教材處理方法各有差異，筆者從質(zhì)量關(guān)系、表示方法、能量轉(zhuǎn)變、有關(guān)計(jì)算、化學(xué)發(fā)展史等5個(gè)方面對(duì)4種教材中有關(guān)“化學(xué)反應(yīng)”的內(nèi)容進(jìn)行整理比較，見表1。

由表1可以看出，教材內(nèi)容的廣度不同。中德教材均從化學(xué)反應(yīng)中的質(zhì)量關(guān)系、表示方法、有關(guān)計(jì)算等方面講述有關(guān)化學(xué)反應(yīng)的基本知識(shí)。通過這些內(nèi)容的學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠知道所有化學(xué)反應(yīng)過程都遵循質(zhì)量守恒定律，學(xué)會(huì)化學(xué)方程式的書寫要領(lǐng)和注意事項(xiàng)，掌握利用化學(xué)方程式進(jìn)行簡單計(jì)算的步驟和方法。德國教材還增加了化學(xué)反應(yīng)過程中的能量轉(zhuǎn)變和能量守恒規(guī)律出現(xiàn)了活化能、能級(jí)圖等內(nèi)容，力求讓學(xué)生更加全面地了解化學(xué)反應(yīng)發(fā)生的過程，了解化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)。國內(nèi)教材中化學(xué)能、熱能、電能等能量轉(zhuǎn)變的內(nèi)容分散在其他章節(jié)進(jìn)行了簡單的介紹。同時(shí)，國內(nèi)教材還增加了化學(xué)發(fā)展史的介紹，這樣不僅能加深學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的理解和掌握，還能培養(yǎng)他們探究化學(xué)真理的意識(shí)，幫助他們樹立探究化學(xué)奧秘的信心和決心。

教材內(nèi)容的難度不同。國內(nèi)教材主要突出了啟蒙教材的基礎(chǔ)性，選擇的都是與化學(xué)反應(yīng)關(guān)系密切的基本知識(shí)，難度相對(duì)較小，編排較為集中。而德國教材除了包含基本知識(shí)以外，還涉及有關(guān)活化能和能級(jí)圖的內(nèi)容，要求書寫化學(xué)方程式時(shí)還要標(biāo)注物質(zhì)的聚集狀態(tài)和反應(yīng)過程的吸放熱。很顯然，這些內(nèi)容的學(xué)習(xí)對(duì)于剛接觸化學(xué)反應(yīng)的學(xué)生而言確實(shí)存在較大的困難。但德國教材善用類比、模型方法幫助學(xué)生理解抽象的化學(xué)知識(shí)。以活化能為例，教材中的相關(guān)內(nèi)容為：一個(gè)網(wǎng)球掉在屋頂邊收集雨水的水槽里了，要使網(wǎng)球落在地面上，必須先將它提升，使其越過槽的邊沿，這樣網(wǎng)球到了一個(gè)能量高的狀態(tài)，然后落到地上。放熱反應(yīng)也是這樣進(jìn)行的，先要輸入啟動(dòng)反應(yīng)所需要的能量，使參與反應(yīng)的物質(zhì)處于活化狀態(tài)，只有反應(yīng)物粒子互相碰撞時(shí)，化學(xué)反應(yīng)才能進(jìn)行。

2 編寫思路比較

教材是教師教學(xué)和學(xué)生學(xué)習(xí)的主要材料，是課程體系和課程實(shí)施的重要組成部分。不同的教材內(nèi)容的組織方式不盡相同。圖1、圖2、圖3、圖4分別為德國教材和滬教版、人教版、魯教版教材中有關(guān)“化學(xué)反應(yīng)”的編寫思路。

從四本教材章節(jié)的宏觀結(jié)構(gòu)來看有關(guān)“化學(xué)反應(yīng)”的內(nèi)容編排，可以發(fā)現(xiàn)我國教材中有關(guān)“化學(xué)反應(yīng)”的內(nèi)容都是安排在原子、分子、元素符號(hào)和化學(xué)式學(xué)習(xí)之后。德國教材中原子、分子、元素符號(hào)和化學(xué)式等內(nèi)容則放在教材的較靠后章節(jié)（第7單元），“化學(xué)反應(yīng)”主要出現(xiàn)在它們之前，而且有關(guān)“化學(xué)反應(yīng)”的內(nèi)容是分散編排，分階段構(gòu)建的。德國教材開篇即引入粒子模型思想介紹物質(zhì)及其性質(zhì)，幫助學(xué)生建立微觀思想，此時(shí)主要借助文字表達(dá)式講述化學(xué)反應(yīng)的質(zhì)量關(guān)系、表示方法和能量轉(zhuǎn)變等內(nèi)容；在第7單元學(xué)習(xí)元素符號(hào)和化學(xué)式之后再介紹書寫化學(xué)方程式的步驟和注意事項(xiàng)，以及有關(guān)計(jì)算，從微觀角度分析質(zhì)量守恒定律的原理。顯然，這種宏觀結(jié)構(gòu)充分體現(xiàn)了“宏觀描述——微觀探討、符號(hào)表述”的編寫思路。

深入分析有關(guān)“化學(xué)反應(yīng)”的章節(jié)，可以看到我國教材主要按照“化學(xué)反應(yīng)”中的質(zhì)量關(guān)系、表示方法、有關(guān)計(jì)算的順序編寫，有關(guān)化學(xué)發(fā)展史的內(nèi)容穿插其中。而德國教材則按照化學(xué)反應(yīng)的文字表達(dá)式、質(zhì)量關(guān)系、能量轉(zhuǎn)變、化學(xué)方程式、有關(guān)計(jì)算的順序編寫。可以說，我國教材中有關(guān)化學(xué)反應(yīng)的學(xué)習(xí)內(nèi)容關(guān)聯(lián)較為清晰、簡單；而德國教材中引入“能量轉(zhuǎn)變”的相關(guān)內(nèi)容之后，與“質(zhì)量關(guān)系”共同構(gòu)成了認(rèn)識(shí)化學(xué)反應(yīng)的兩個(gè)方面；同時(shí)，“文字表述”——“本質(zhì)認(rèn)識(shí)”——“符號(hào)表述”的先后順序也適應(yīng)了學(xué)生對(duì)化學(xué)反應(yīng)從“現(xiàn)象”到“本質(zhì)”的認(rèn)識(shí)過程。

3 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)比較

實(shí)驗(yàn)是化學(xué)學(xué)科的重要特色，可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣。在有關(guān)化學(xué)反應(yīng)的教材內(nèi)容設(shè)計(jì)過程中，尤其應(yīng)該關(guān)注實(shí)驗(yàn)，充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)的認(rèn)識(shí)功能。中德4本教材中“化學(xué)反應(yīng)”部分的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)特點(diǎn)鮮明。

實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的重視程度不同。通過實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的數(shù)量統(tǒng)計(jì)，可以看到，德國教材中涉及實(shí)驗(yàn)活動(dòng)達(dá)13個(gè)，而我國三本教材的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)分別僅為4、5和4個(gè)。顯然，從實(shí)驗(yàn)數(shù)量上，兩個(gè)國家的教材在關(guān)注度上呈現(xiàn)了差異。

實(shí)驗(yàn)類型不同。德國教材除了隨堂實(shí)驗(yàn)以外，還較為關(guān)注家庭實(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)了泡騰片的溶解、制備起泡粉、煎餅的烤制、火柴的研究等4個(gè)家庭實(shí)驗(yàn)，這些實(shí)驗(yàn)取材容易，操作簡單，既能鞏固所學(xué)知識(shí)，又能增強(qiáng)化學(xué)與生活的聯(lián)系，形成我們身邊處處皆有化學(xué)的觀念，還能增強(qiáng)學(xué)生的生活技能，提高他們的生存能力。而國內(nèi)教材中僅有隨堂實(shí)驗(yàn)，表明我國教材的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)關(guān)注點(diǎn)仍主要在基礎(chǔ)性和典型性上，很少考慮到實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的延伸和拓展。

思維要求不同。德國教材設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)均為對(duì)確定結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證、解釋的實(shí)驗(yàn)，每項(xiàng)實(shí)驗(yàn)都提供了具體的實(shí)驗(yàn)材料、明確的實(shí)驗(yàn)步驟和相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)作業(yè)，學(xué)生的思維訓(xùn)練主要體現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)過程中和實(shí)驗(yàn)結(jié)束后兩個(gè)階段，沒有要求學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，但其實(shí)驗(yàn)作業(yè)的設(shè)計(jì)彌補(bǔ)了此類實(shí)驗(yàn)的不足。實(shí)驗(yàn)作業(yè)除指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)過程、復(fù)習(xí)鞏固知識(shí)外，更有知識(shí)的延伸，思維的拓展。如：加熱碳酸銅化合物的隨堂實(shí)驗(yàn)。

材料：試管夾，煤氣燈，碳酸銅化合物。

步驟：

1.在試管中裝入大約 2 cm高的碳酸銅化合物。

2.用煤氣燈的不發(fā)光火焰仔細(xì)加熱試管。

作業(yè)：

a.記下你的觀察結(jié)果。

b.推測氣態(tài)的反應(yīng)產(chǎn)物是什么。

c.設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)來證實(shí)你的猜想。

d.說明是不是有反應(yīng)作用。

國內(nèi)教材設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)從程式上看既有驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，也有探究性實(shí)驗(yàn)。探究性實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生的思維主要體現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)前和實(shí)驗(yàn)過程中兩個(gè)階段，然后教材中直接給出一些通過探究性實(shí)驗(yàn)得出的重要結(jié)論。如：為了得出質(zhì)量守恒定律，滬教版教材完全按照科學(xué)探究的程序設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，魯教版教材要求學(xué)生根據(jù)提供的藥品和器材設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。探究性實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)是新課標(biāo)教材的重要特點(diǎn)，是新一輪課程改革的重要成果，我們期待國內(nèi)教材設(shè)計(jì)出更多情境真實(shí)、過程科學(xué)的探究性實(shí)驗(yàn)。但是，在初中化學(xué)啟蒙教學(xué)階段，學(xué)生僅有極少量學(xué)科知識(shí)的情況下，是否能設(shè)計(jì)出真正的跟實(shí)際生產(chǎn)生活聯(lián)系更加緊密的開放性的探究實(shí)驗(yàn)，探究性實(shí)驗(yàn)是否應(yīng)當(dāng)有多樣化的結(jié)論？并且是否能讓學(xué)生在多種不同結(jié)論中繼續(xù)深入發(fā)現(xiàn)問題、解決問題？這些都需要在比較分析中，重新審慎思考和判斷。

4 結(jié)論與思考

從中德化學(xué)啟蒙教材中“化學(xué)反應(yīng)”編排的比較分析可以看出，兩者在知識(shí)的廣度和編排上有很大不同。我國教材初看似乎更加注重知識(shí)的基礎(chǔ)性和簡單關(guān)聯(lián)，但相對(duì)弱化知識(shí)的完整性和深刻聯(lián)系。在實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)方面，德國教材較為重視實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，關(guān)注家庭實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，能有效拓寬學(xué)生學(xué)習(xí)的時(shí)間和空間，實(shí)驗(yàn)作業(yè)的設(shè)計(jì)，能有效延伸學(xué)生實(shí)驗(yàn)的邊界，引導(dǎo)學(xué)生把握問題的實(shí)質(zhì)，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維。我國教材實(shí)驗(yàn)活動(dòng)相對(duì)較少，實(shí)驗(yàn)活動(dòng)多為隨堂實(shí)驗(yàn)，基本不涉及家庭實(shí)驗(yàn)，并且嘗試出現(xiàn)了探究性實(shí)驗(yàn)。整體而言，在比較研究中，我們不僅看到了兩地教材的共性，更多地是從差異中看到了可以反思和借鑒的方面，諸如內(nèi)容選擇的基礎(chǔ)性和完整性之間如何平衡，內(nèi)容編排的簡單、清晰與呈現(xiàn)知識(shí)的本質(zhì)關(guān)聯(lián)之間如何把握；實(shí)驗(yàn)活動(dòng)設(shè)計(jì)在追求簡單、易行的同時(shí)，是否能適當(dāng)考慮擴(kuò)大學(xué)生的活動(dòng)空間，借鑒實(shí)驗(yàn)作業(yè)的設(shè)計(jì)思想，審慎把握探究實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)及教學(xué)等方面，都值得進(jìn)一步探討。

致謝：感謝南京大學(xué)胡宏紋院士對(duì)德國初中化學(xué)教材的譯介。

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