中學(xué)化學(xué)教學(xué)與教科書中的情境創(chuàng)設(shè)

郭震

在化學(xué)教學(xué)和教科書中創(chuàng)設(shè)有價值的情境，將化學(xué)知識的引入、描述和應(yīng)用融入情境之中，能夠有效促進學(xué)生對知識的理解和建構(gòu)，便于其進行知識運用和拓展。同時，情境的引入利于學(xué)生認(rèn)知和思維的發(fā)展，有助其關(guān)鍵能力的提升和必備品格的發(fā)展，促進教學(xué)對象學(xué)科核心素養(yǎng)的形成。以下將結(jié)合化學(xué)教學(xué)和教科書中的實例，從情境的定義與分類，情境的呈現(xiàn)、情境創(chuàng)設(shè)時要注意的問題與改進建議等幾方面進行討論，以期為化學(xué)教學(xué)及教科書的編寫與使用提供參考。

一、化學(xué)教學(xué)與教科書中情境的定義與分類

化學(xué)教育家、北京師范大學(xué)劉知新教授在《化學(xué)教學(xué)論》中，認(rèn)為“教學(xué)情境是指知識在其中得以存在和應(yīng)用的環(huán)境背景或者活動背景，學(xué)生所要學(xué)習(xí)的知識不但存在于其中，而且得以在其中應(yīng)用”?；瘜W(xué)教科書服務(wù)于課堂教學(xué)，教科書中的情境與教學(xué)中的情境在多數(shù)情況下能夠保持一致，一般被分為以下五類：生活、生產(chǎn)情境;化學(xué)（科技）史情境;實物、模型情境;實驗情境;問題情境。其中的前兩類屬于環(huán)境背景，最后兩類屬于活動背景，中間一類的實物、模型情境介于二者之間。這是目前在文獻(xiàn)中應(yīng)用較廣的一種分類方法，具體表述稍有差異。實際上各類情境之間并非孑然分開，以上五類也不一定能涵蓋化學(xué)教學(xué)與教科書中的所有情境類型，有待進一步完善。構(gòu)成教科書的各類基本元素，如文字、圖表（插圖、表格、流程圖等）、欄目等，都可以成為情境呈現(xiàn)的載體。

中學(xué)化學(xué)基本概念和基礎(chǔ)理論的相關(guān)內(nèi)容，在教科書與教學(xué)中多使用生活情境和模型情境。在學(xué)生熟知的生活情境中建構(gòu)知識，利用形象化的模型直觀展現(xiàn)微觀世界的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，克服化學(xué)基礎(chǔ)理論知識抽象、難以理解的特性，降低知識的認(rèn)知難度。由此加深學(xué)生的理解與形象記憶，促進教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成。化學(xué)教科書中的元素與化合物知識，則多使用生產(chǎn)、生活情境和實驗情境。將物質(zhì)所具有的抽象化學(xué)性質(zhì)與學(xué)生已有的生活常識、熟悉的生產(chǎn)情況聯(lián)系起來，或是通過化學(xué)實驗來真實、具體地展現(xiàn)物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生在聯(lián)想和觀察中掌握物質(zhì)的各類性質(zhì)。

二、化學(xué)教科書中的情境創(chuàng)設(shè)

1.創(chuàng)設(shè)生活、生產(chǎn)情境，引入教學(xué)主題，促進知識遷移運用

化學(xué)起源并服務(wù)于生活、生產(chǎn)實踐。學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)知識，絕不僅是為了簡單記憶，而是要對其進行遷移應(yīng)用，培養(yǎng)學(xué)生可持續(xù)發(fā)展的意識和綠色化學(xué)觀念，充分感受學(xué)科知識的實際意義與應(yīng)用價值。聯(lián)系生產(chǎn)、生活實例創(chuàng)設(shè)情境的關(guān)鍵是挖掘?qū)嵗械幕瘜W(xué)要素，形成教學(xué)資源，引導(dǎo)學(xué)生從化學(xué)的視角來觀察、分析、思考和解決問題。

現(xiàn)行各版本中學(xué)化學(xué)教科書在介紹金屬的腐蝕與防護時，均創(chuàng)設(shè)了生活、生產(chǎn)情境。在教科書正文中介紹了鋼鐵和銅制生活用品和工業(yè)設(shè)備等的生銹現(xiàn)象，同時輔以實物插圖，通過照片中金屬物品的形態(tài)與顏色在生銹前后的鮮明對比，展示金屬腐蝕現(xiàn)象及其嚴(yán)重危害，引出本節(jié)的研究主題。在介紹食品添加劑時，則主要創(chuàng)設(shè)生活情境，給出包裝食品的插圖和食品配料表。借此讓學(xué)生在生活經(jīng)驗的基礎(chǔ)上回答欄目中的相關(guān)問題，思考添加劑的作用，引入教學(xué)主題。在介紹金屬資源的利用時，主要創(chuàng)設(shè)生產(chǎn)情境。如在欄目中給出鋁的生產(chǎn)原理和相關(guān)物質(zhì)與能量消耗示意圖，讓學(xué)生在真實的生產(chǎn)環(huán)境下考慮問題，比較冶煉和回收鋁對環(huán)境的影響和經(jīng)濟性差異，進行知識的深層次運用。

2.創(chuàng)設(shè)實物、模型情境，增進知識理解

化學(xué)實物模型，如分子結(jié)構(gòu)模型、晶體結(jié)構(gòu)模型、電子云模型等，能將看不見、摸不到的物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)具體形象地呈現(xiàn)出來，便于學(xué)生觀察與理解。各版本高中教科書在介紹有機物的分子結(jié)構(gòu)時，不僅編入了大量分子結(jié)構(gòu)和電子云模型插圖，還通過探究活動讓學(xué)生親自動手搭建分子結(jié)構(gòu)模型，充分調(diào)動學(xué)生的感官認(rèn)知，協(xié)助其理解物質(zhì)的空間構(gòu)型。教科書在介紹物質(zhì)的導(dǎo)電性時，則借助電離理論模型創(chuàng)設(shè)情境，主要通過原理示意圖結(jié)合欄目提問的形式來呈現(xiàn)。將學(xué)生較難理解的理論性知識以直觀、生動的形式呈現(xiàn)出來，有效激發(fā)了學(xué)生的想象能力、模型認(rèn)知能力和創(chuàng)新精神，促進其對知識的理解。

3.創(chuàng)設(shè)實驗情境，發(fā)展科學(xué)探究能力

實驗是進行化學(xué)研究和化學(xué)學(xué)習(xí)最重要的手段，對培養(yǎng)學(xué)生的動手能力、思維能力以及科學(xué)素養(yǎng)起著重要的作用。我國化學(xué)教科書的結(jié)構(gòu)和內(nèi)容體系傳統(tǒng)上以學(xué)科知識為中心，將化學(xué)實驗本身作為教學(xué)內(nèi)容，獨立構(gòu)成欄目，同時形成了情境的主體?；瘜W(xué)實驗既是情境背景，其自身也是教學(xué)內(nèi)容，這與日本很多化學(xué)教科書的編排方式類似。而歐美一些化學(xué)教科書的做法與我國正好相反，實驗不單獨列出，而是融入正文作為知識背景。前一種做法突出了化學(xué)知識本體，便于教學(xué)，但對教科書內(nèi)容造成了一定程度的割裂，影響學(xué)生的閱讀體驗;后者教科書內(nèi)容的整體性較好，但缺少了具體的實驗操作指導(dǎo)和實驗化學(xué)知識?，F(xiàn)行中學(xué)教科書中的實驗情境一般不單獨創(chuàng)設(shè)，多是與生產(chǎn)、生活情境和問題情境相結(jié)合，將實際問題抽象為化學(xué)模型，再通過實驗進行探究或驗證。在教學(xué)中需要教師同步引導(dǎo)學(xué)生觀察實驗現(xiàn)象，從中發(fā)現(xiàn)問題，分析現(xiàn)象背后所蘊含的化學(xué)本質(zhì)與規(guī)律，由此歸納總結(jié)相關(guān)化學(xué)知識，提高綜合素養(yǎng)。

4.創(chuàng)設(shè)化學(xué)史情境，培育科學(xué)精神

化學(xué)史及科技史是讓學(xué)生了解科學(xué)方法、培育科學(xué)精神的良好素材。人們發(fā)現(xiàn)科學(xué)理論的過程復(fù)雜而曲折，充滿了科學(xué)家的智慧與勇氣。借助化學(xué)史創(chuàng)設(shè)情境，可使學(xué)生產(chǎn)生強烈的代入感，如身臨其境，能更好地培育學(xué)生的科學(xué)精神和創(chuàng)新意識。同時，人們對科學(xué)理論進行探索的過程，往往和學(xué)生逐步深入認(rèn)識微觀世界和化學(xué)理論的過程相一致，符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律。化學(xué)史情境的創(chuàng)設(shè)，降低了高深理論的認(rèn)知門檻，能更好地激發(fā)學(xué)生的探究熱情?，F(xiàn)行初、高中各版本化學(xué)教科書在介紹物質(zhì)結(jié)構(gòu)理論的過程中，均使用了人類探索微觀世界歷史的化學(xué)史情境，并以此為線索串聯(lián)相關(guān)理論，引導(dǎo)學(xué)生逐步深入地了解原子、分子尺度上的物質(zhì)運動規(guī)律。

教科書中創(chuàng)設(shè)的各類情境必須能引發(fā)新的問題、促進學(xué)生深入思考才能在教學(xué)中充分發(fā)揮作用。因此教科書中的問題情境往往不會單獨出現(xiàn)，而是多與其他各類情境相融合，成為一個整體。這也是目前化學(xué)教科書中出現(xiàn)最多的情境創(chuàng)設(shè)方式，即結(jié)合生產(chǎn)、生活實例提出問題，引入研究主題，再通過實驗探究其中的化學(xué)原理，綜合運用了多種情境創(chuàng)設(shè)方式。

三、情境創(chuàng)設(shè)的幾點注意

1.情境的時效性

情境來源于現(xiàn)實生活，體現(xiàn)時代發(fā)展。教科書和教學(xué)中的情境素材應(yīng)與時代同步，才能更好地貼近學(xué)生生活，收獲預(yù)期的教育成果。以2008年的“三鹿奶粉事件”為例，少數(shù)不法分子通過向牛奶中添加三聚氰胺以次充好，給消費者的身體健康造成了嚴(yán)重影響。此事件背后的化學(xué)原理也成為此后不少化學(xué)課上的情境素材。然而這一事件至今已過去十余年，當(dāng)下的學(xué)生大多不了解此事，再以此創(chuàng)設(shè)情境則不易引起共鳴，難以收到預(yù)期的教學(xué)效果。同時，教科書作為有較多使用年限的讀物，應(yīng)充分考慮使用期間整個社會的發(fā)展。曾有教師對教科書中出現(xiàn)地鐵列車提出異議，認(rèn)為當(dāng)時全國僅有幾個特大城市有地鐵，大部分學(xué)生對此沒有直觀認(rèn)識。而目前全國已有30多個城市開通了地鐵，還有更多中西部城市的地鐵、輕軌正在建設(shè)之中。教科書作為先進文化的載體，其中的部分情境也應(yīng)具有適度的超前性，以適應(yīng)迅速發(fā)展的社會需要。

2.情境的真實性

內(nèi)容正確，符合客觀實際，無科學(xué)性錯誤，這是化學(xué)教科書和教學(xué)的基本要求?；ヂ?lián)網(wǎng)時代為人們尋找情境素材提供了極大的便利。然而網(wǎng)上的各類信息數(shù)量龐大，來源混雜，發(fā)布者難以對其進行逐一核實。這就要求教科書編寫者和化學(xué)教師提高辨別能力，避免“想當(dāng)然”，對教科書和教學(xué)中使用的情境素材采取審慎的態(tài)度，通過權(quán)威渠道進行求證。在九年級“酸和堿”的教學(xué)中，曾有教師為聯(lián)系生活實際，利用流傳甚廣的“弱堿性水”“酸堿體質(zhì)”等內(nèi)容來進行情境創(chuàng)設(shè)。而這些在廣告宣傳中曝光率很高的“營養(yǎng)理論”已被證實并無太多科學(xué)依據(jù)，以此為素材進行情境創(chuàng)設(shè)顯然會傳播錯誤的概念和理論，影響化學(xué)知識的傳授。在教科書和教學(xué)中選用情境素材，應(yīng)提前多方核實，確保真實可靠，避免“誤人子弟”。

3.情境的傾向性

目前，一些課堂教學(xué)為有情境而“創(chuàng)設(shè)”情境，為了突出震撼效果，滿足聽者的獵奇心理，過分強調(diào)涉及“爆炸”“污染”等負(fù)面信息的情境素材;較少考慮學(xué)生對化學(xué)的積極情感態(tài)度體驗，使學(xué)生對化學(xué)產(chǎn)生恐懼和抵觸情緒，甚至出現(xiàn)“反化學(xué)”傾向。如近年我國某港口發(fā)生的重大爆炸事故、某大型石化企業(yè)的火災(zāi)事故等，被此后的很多化學(xué)課用來創(chuàng)設(shè)“燃燒與滅火”“有機物的通性”等課題的引入情境。這種類型的情境素材在一般教學(xué)或教科書的個別欄目、習(xí)題中出現(xiàn)尚可理解，但在有較大影響范圍的觀摩、示范課教學(xué)和教科書正文中應(yīng)盡量避免出現(xiàn)。在創(chuàng)設(shè)的各類情境中對化學(xué)作用的描述，應(yīng)把握好傾向性，立足于科學(xué)技術(shù)的積極意義，突出化學(xué)在解決人類糧食、健康、能源、環(huán)境等核心問題時的重要作用。另一方面，教科書和教學(xué)中的情境是客觀現(xiàn)實在化學(xué)教育中的具體反映，必然體現(xiàn)出情境產(chǎn)生時的社會歷史背景，會對學(xué)生產(chǎn)生潛移默化的影響。因此在創(chuàng)設(shè)情境時，應(yīng)堅持正確、正面、積極的思想導(dǎo)向，并注意弘揚中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化，做到情境素材的本土化，把握好內(nèi)容的傾向性。

四、對教科書中情境創(chuàng)設(shè)的建議

在化學(xué)教科書中進行情境創(chuàng)設(shè)，需要以更廣闊的視野，站在更高層面來討論化學(xué)問題，很多情況下會不可避免地涉及課標(biāo)以外的知識背景。但這與多年來師生使用教科書的習(xí)慣有所沖突，使情境創(chuàng)設(shè)工作受到了諸多限制，降低了教科書的可讀性。近幾十年來，受“減負(fù)”大環(huán)境影響，歷次教育減負(fù)都主要從課程和教科書入手，減少學(xué)習(xí)內(nèi)容，降低教學(xué)要求。與其他國家相比，我國化學(xué)教科書中的知識性內(nèi)容被壓縮到很低的程度。這使化學(xué)教科書的篇幅和內(nèi)容被一再壓縮，為確?；镜闹R性內(nèi)容的呈現(xiàn)，情境性內(nèi)容便不得不作出讓步。

情境創(chuàng)設(shè)需要以足夠的教科書篇幅和編寫自由度為承載基礎(chǔ)。實際教學(xué)中，教師往往將教科書中出現(xiàn)的內(nèi)容與考試掛鉤，師生“考不考”的疑問對教科書編者產(chǎn)生了巨大的制約作用。以臭氧層的破壞和青蒿素的發(fā)現(xiàn)為例，二者實際上是非常好的介紹鹵代烴化學(xué)性質(zhì)和有機物結(jié)構(gòu)測定的情境素材。但由于其中涉及“超綱”內(nèi)容，按照現(xiàn)在的教學(xué)習(xí)慣和考試命題習(xí)慣，將其放入正文會有加重學(xué)生負(fù)擔(dān)的“風(fēng)險”，因此教科書往往將其作為欄目放在主要教學(xué)內(nèi)容的最后。這樣，情境在教學(xué)中的作用顯然會大打折扣，更多地依賴教師運用這些情境性素材的教學(xué)經(jīng)驗，同時也不利于學(xué)生自學(xué)。

與國外教科書相比，我國早期的化學(xué)教科書因整體篇幅有限，在情境素材的使用與呈現(xiàn)、版面設(shè)計等方面所受限制較多。教科書的文字量和圖片數(shù)量明顯偏少，特色不夠鮮明，將很多知識的情境創(chuàng)設(shè)工作留給了教師。針對這一狀況，歷次教科書修訂，特別是“新課標(biāo)”教科書的編寫和修訂過程中，各版本教科書都在力所能及的范圍內(nèi)進行了很多努力，通過增設(shè)各類欄目、精心拍攝和選擇圖片、繪制示意圖等方式來呈現(xiàn)知識背景，啟發(fā)學(xué)生思維，進行情境創(chuàng)設(shè)。如介紹元素分析時，給出了該方法誕生的化學(xué)史背景，輔以化學(xué)家李比希的肖像及新、舊元素分析儀的照片，讓學(xué)生在情境中深入理解了元素分析的原理與應(yīng)用;在介紹堿金屬鈉與水、氧氣的反應(yīng)時，通過不同角度拍攝現(xiàn)象照片，優(yōu)化實驗條件，適當(dāng)增大圖幅，較好地突出了重點實驗現(xiàn)象。

目前，我國化學(xué)教科書在情景內(nèi)容的呈現(xiàn)上，多受制于篇幅和版式等要求，存在部分背景欄目缺失、配套插圖過小、一些實驗和實物細(xì)節(jié)呈現(xiàn)不清等問題，有著進一步改進的空間。在配合最新的《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》而進行的化學(xué)教科書修訂，應(yīng)繼承我國化學(xué)教科書多年來在情境創(chuàng)設(shè)時的成熟經(jīng)驗，學(xué)習(xí)國外化學(xué)教科書好的做法，突破教科書在情境素材使用與呈現(xiàn)上不必要的限制，以更新穎而翔實的內(nèi)容和生動活潑的形式來創(chuàng)設(shè)情境，更好地服務(wù)中學(xué)化學(xué)教學(xué)。

基金項目：人民教育出版社課程教科書研究所“十三五”課題“中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化在中國百年化學(xué)教科書中的變遷研究”（KC2017-028）。

（收稿日期：2018-12-15）