人教版高中化學(xué)新、舊教材比較
——以“物質(zhì)的量”為例

馬文濤，李紅英，朱小紅，秦夢(mèng)瑤

（合肥師范學(xué)院化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院,安徽合肥230601）

教材是學(xué)生的第一手資料，是教師教學(xué)的基礎(chǔ)工具，是高考題型的鼻祖。因此在高中化學(xué)教學(xué)中，對(duì)教材的把握至關(guān)重要。依據(jù)《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》（2017年版），人民教育出版社于2019年出版了《普通高中教科書化學(xué)必修第一冊(cè)》（以下簡(jiǎn)稱新教材），該教材吸取了2004 版《普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)教科書 化學(xué)》（以下簡(jiǎn)稱舊教材）的編寫經(jīng)驗(yàn)，并反映了我國十余年來普通高中課程改革的成果。新教材相對(duì)于舊教材變革理念主要在于核心素養(yǎng)?；瘜W(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)包括“宏觀辨識(shí)與微觀探析”“變化觀念與平衡思想”“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)”“科學(xué)精神與社會(huì)責(zé)任”5 個(gè)維度[1]。其中包含了教師教學(xué)的方向和學(xué)生學(xué)習(xí)的最終目標(biāo)。以下將以學(xué)科核心素養(yǎng)為背景，以““物質(zhì)的量””這一節(jié)為例，對(duì)新、舊教材進(jìn)行對(duì)比。

1 新、舊教材中位置的比較

在舊教材中““物質(zhì)的量””這一節(jié)位于第一章“從實(shí)驗(yàn)學(xué)化學(xué)”第二節(jié)（化學(xué)計(jì)量在實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用）。剛剛進(jìn)入高中階段的高一學(xué)生,盡管抽象思維逐漸占主導(dǎo)地位, 但在很大程度上還屬于經(jīng)驗(yàn)型,他們的邏輯思維需要感性經(jīng)驗(yàn)的直接支持[4]。雖已儲(chǔ)備一定的化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)，形成初步的認(rèn)知結(jié)構(gòu)，但是初中化學(xué)最大的一個(gè)特點(diǎn)就是只停留在宏觀層次。除了簡(jiǎn)單介紹了分子、原子、離子的相關(guān)概念，并未有實(shí)質(zhì)的接觸，所以學(xué)生并沒有微觀概念。剛步入高中，在學(xué)生原有的知識(shí)基礎(chǔ)上未加任何過渡，就進(jìn)入“物質(zhì)的量”的學(xué)習(xí)，界面跨越相當(dāng)大，再加上進(jìn)入高中之后，各科難度都顯著增加，很多學(xué)生反映聽不懂，化學(xué)難學(xué)，從而打擊了學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，甚至扼殺了學(xué)生求知的欲望。既不利于教師展開教學(xué)，又不利于學(xué)生的發(fā)展，同時(shí)“物質(zhì)的量”將會(huì)貫穿整個(gè)高中化學(xué)內(nèi)容，且“物質(zhì)的量”涉及到“物質(zhì)的量”單位、摩爾質(zhì)量、氣體摩爾體積、“物質(zhì)的量”濃度，以及包含其之間的轉(zhuǎn)換和復(fù)雜計(jì)算等。據(jù)調(diào)查，很多學(xué)生之所以學(xué)不好化學(xué)，是因?yàn)椤拔镔|(zhì)的量”沒有學(xué)好，從而喪失對(duì)化學(xué)的興趣，甚至是厭惡。

在新教材中“物質(zhì)的量”這一節(jié)位于第二章“海水中的重要元素——鈉和氯”第三節(jié)（“物質(zhì)的量”）。在此之前，學(xué)生在初中知識(shí)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了第一章“物質(zhì)及其變化”（第一節(jié)物質(zhì)的分類及轉(zhuǎn)化，第二節(jié)離子反應(yīng)，第三節(jié)氧化還原反應(yīng)）的學(xué)習(xí)。在第一章中的“離子反應(yīng)”和“氧化還原反應(yīng)”的學(xué)習(xí)中樹立了微觀概念。經(jīng)過了“離子反應(yīng)”和“氧化還原反應(yīng)”的學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)掌握了化學(xué)反應(yīng)的實(shí)質(zhì)，初步建立了宏觀和微觀的聯(lián)系，而此時(shí)加入“物質(zhì)的量”的學(xué)習(xí)，將毫無壓力。前面學(xué)習(xí)宏觀現(xiàn)象的微觀實(shí)質(zhì)，后面提出用于微觀計(jì)算的物理量，并在此基礎(chǔ)上研究微觀粒子的定量計(jì)算，既符合學(xué)生的心理發(fā)展，也減輕了教師的教學(xué)重任，減輕了學(xué)生的學(xué)習(xí)壓力，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，有利于學(xué)生養(yǎng)成“宏觀辨識(shí)與微觀探析”的核心素養(yǎng)。

2 新、舊教材中內(nèi)容的比較

2.1 導(dǎo)入內(nèi)容的比較

2.1.1 示例一

舊教材：在化學(xué)實(shí)驗(yàn)室做實(shí)驗(yàn)時(shí)，取用的藥品無論是單質(zhì)還是化合物，都是可以用器具稱量的。而物質(zhì)間發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)是原子、離子或分子之間按一定數(shù)目關(guān)系進(jìn)行的，對(duì)此，不僅我們用肉眼直接看不到，也難以稱量……[2]。

新教材:從宏觀上看，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的物質(zhì)之間是按照一定的質(zhì)量關(guān)系進(jìn)行的，物質(zhì)是可稱量的。從微觀上看，化學(xué)反應(yīng)是微觀粒子按一定數(shù)目關(guān)系進(jìn)行的，而微觀粒子是難以稱量的。那么，對(duì)化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行定量研究時(shí)，能否將可稱量的物質(zhì)與微觀粒子之間聯(lián)系起來呢？為此國際上采用了一個(gè)新的物理量——“物質(zhì)的量”[3]。

比較：分析以上新、舊教材中導(dǎo)入內(nèi)容可見：舊教材中的這段導(dǎo)入過于客觀，為了導(dǎo)入而導(dǎo)入，從上一節(jié)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本方法過度而來，過于牽強(qiáng)，過渡性也不是很好。而且，此時(shí)的高中生并未建立微觀概念，根本無法理解“物質(zhì)的量”的提出的必要性和應(yīng)用性。以理科生的思維方式來理解，對(duì)于該概念的提出思路應(yīng)該是，研究應(yīng)該由淺入深，并在此過程中，遇到了難以解決的缺口，為了補(bǔ)全缺口，提出某個(gè)新的概念來填補(bǔ)，并對(duì)新概念進(jìn)行定義、界定、實(shí)踐和檢驗(yàn)。而現(xiàn)在對(duì)于高一的學(xué)生來說，并未覺得遇到這個(gè)缺口，所以“物質(zhì)的量”的加入過于牽強(qiáng)，讓學(xué)生為了學(xué)習(xí)而學(xué)習(xí)。既不符合學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展，也違背了學(xué)生的需要認(rèn)知理論。而新教材導(dǎo)入中，首先從兩觀世界出發(fā)闡述化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)，然后提出了微觀、宏觀概念，老師只需要稍作闡釋，學(xué)生就可以構(gòu)建起知識(shí)體系。又因?yàn)樵谛掳娼滩闹?，學(xué)生在學(xué)習(xí)“物質(zhì)的量”之前已經(jīng)學(xué)習(xí)了物質(zhì)的分類、離子反應(yīng)以及氧化還原反應(yīng)。熟知了反應(yīng)的實(shí)質(zhì)，對(duì)微觀世界有了本質(zhì)的了解。在這里再以微觀與宏觀的關(guān)系為引題，也表明了“物質(zhì)的量”是微觀世界連接宏觀世界的橋梁。由宏觀認(rèn)識(shí)到微觀研究順理成章，在微觀研究中從定性問題的認(rèn)知到定量問題的研究中拋出微觀粒子難以稱量這個(gè)難題，而想要繼續(xù)深入則是個(gè)必須要突破的障礙。所以“物質(zhì)的量”的提出具有必要性和應(yīng)用性。在這一過程中，學(xué)生們了解了科學(xué)研究的過程中解決化學(xué)問題的思維模型和框架，也體會(huì)了“物質(zhì)的量”的科學(xué)價(jià)值[5]。既訓(xùn)練了學(xué)生的證據(jù)推理與模型認(rèn)知的核心素養(yǎng)，也進(jìn)一步加強(qiáng)了學(xué)生的科學(xué)精神與社會(huì)責(zé)任，在激發(fā)學(xué)習(xí)興趣的同時(shí)學(xué)生也將會(huì)帶著科學(xué)探究的思維有目的地去學(xué)習(xí)本節(jié)內(nèi)容。

2.1.2 示例二

舊教材：在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中經(jīng)常要用到溶液，我們有時(shí)用溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)來表示溶液的組成。為了操作方便，一般取用溶液時(shí)不是稱量它的質(zhì)量，而是量取它的體積[2]。

新教材：在生產(chǎn)和科學(xué)實(shí)驗(yàn)中，我們常常要用到溶液，因此要用到表示濃度的物理量。溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)就是這樣一個(gè)物理量，它是以溶質(zhì)的質(zhì)量與溶液的質(zhì)量之比來表示溶液中溶質(zhì)與溶液的質(zhì)量關(guān)系的。但是，我們?cè)诤芏嗲闆r下取用液體時(shí)，一般不是稱量它的質(zhì)量，而是量取它的體積[3]。

分析以上新、舊教材中導(dǎo)入內(nèi)容可見：①在舊教材中只講在化學(xué)實(shí)驗(yàn)室中，將學(xué)生的思維固定在中學(xué)化學(xué)課堂上。而新教材中，不僅將學(xué)生拉出了課堂，走進(jìn)了實(shí)驗(yàn)室，還走向了工廠和科學(xué)研究。讓學(xué)生知道化學(xué)不是僅僅服務(wù)于課堂實(shí)驗(yàn)，不是僅僅服務(wù)于高考，它更服務(wù)于生產(chǎn)生活和科技發(fā)展，從而潛移默化地培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神與社會(huì)責(zé)任；②在舊教材中簡(jiǎn)單地介紹了溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，對(duì)于初中學(xué)習(xí)過的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，有很多同學(xué)僅僅知道如何去使用，但很多同學(xué)都知其然而不知其所以然；再次，溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)已是過去的知識(shí)點(diǎn)，或許學(xué)生都已記不清什么是溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，并且溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)與本節(jié)內(nèi)容有一定的聯(lián)系，在這里應(yīng)該仔細(xì)地再剖析一遍溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。新教材中，在學(xué)習(xí)本節(jié)之前，已經(jīng)學(xué)了分散質(zhì)和分散系，對(duì)于溶液有了更深層次的理解；而且學(xué)生也學(xué)習(xí)過離子反應(yīng)、氧化還原反應(yīng)等，對(duì)宏微結(jié)合的思想也相對(duì)成熟。而對(duì)于在本節(jié)課中學(xué)習(xí)的溶液的計(jì)算能夠深入微觀，知其構(gòu)造，才能明其現(xiàn)象。由于用到溶液，我們可以自然想到所有的溶液都是混合物，想要計(jì)算更需要知道其濃度，提到濃度自然想到了初中學(xué)習(xí)的溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，那既然初中已經(jīng)學(xué)習(xí)過關(guān)于溶液濃度的物理量了，為什么今天還要提出呢？由于在稱取液體時(shí)，我們一般量取它的體積，因此溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)已滿足不了現(xiàn)在的需求。提到了溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)那就一起回憶一下，為后面講到物質(zhì)的質(zhì)量濃度與溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)做鋪墊，既順理成章，又培養(yǎng)了證據(jù)推理的核心素養(yǎng)。

2.2 語言體系嚴(yán)謹(jǐn)性的比較

學(xué)習(xí)化學(xué)要求我們必須養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度，而科學(xué)態(tài)度的養(yǎng)成需要體現(xiàn)在學(xué)習(xí)過程中的每個(gè)環(huán)節(jié)。教科書的學(xué)習(xí)是必不可少的環(huán)節(jié)，因此教科書上更須嚴(yán)謹(jǐn)。由于教科書是一切學(xué)習(xí)的根本，因此教科書更應(yīng)注重每一個(gè)細(xì)節(jié)的拿捏。

2.2.1 示例一

由舊教材的“1 mol H2O 和1 mol Al 所含的粒子數(shù)都約為6.02×1023”[2]到新教材的“1 mol H2O 所含的水分子數(shù)和 1 mol Al 所含的鋁原子數(shù)都約為 6.02×1023”[3]。雖然只有幾字之別，但所傳達(dá)的理念千差萬別。在新教材中，明顯將分子和原子區(qū)分開。從細(xì)節(jié)培養(yǎng)學(xué)生的微觀概念，從細(xì)節(jié)告訴學(xué)生物質(zhì)是由分子和原子構(gòu)成的，或者說水是分子構(gòu)成的，鋁是原子構(gòu)成的，從而培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)語言，防止發(fā)生水原子和鋁分子這樣的專業(yè)術(shù)語錯(cuò)誤，更有利于學(xué)生養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。

2.2.2 示例二

舊教材“對(duì)于氣體來說，粒子之間的距離遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于粒子本身的直徑，所以，當(dāng)粒子數(shù)相同時(shí)，氣體的體積主要決定于氣體粒子之間的距離”[2]到新教材“對(duì)于氣體來說，粒子之間的距離（一般指平均距離）遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于粒子本身的直徑，所以，當(dāng)粒子數(shù)相同時(shí)，氣體的體積主要取決于氣體粒子之間的距離”[3]。在新教材中多加了一個(gè)括號(hào)，特別解釋了這里的距離一般指平均距離，更加準(zhǔn)確。在潛移默化中培養(yǎng)了學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，同時(shí)體現(xiàn)了處處是知識(shí)，處處值得我們?nèi)ド钏己蛯W(xué)習(xí)。同樣舊教材中的“決定于”也是一詞兩意：一是氣體的體積決定粒子之間的距離；二是粒子之間的距離決定氣體的體積。學(xué)生會(huì)有所誤解，同時(shí)也體現(xiàn)了科學(xué)的不嚴(yán)謹(jǐn)。所以在新教材中將“決定于”改為“取決于”。

2.3 內(nèi)容以學(xué)生為本的比較

教科書應(yīng)該根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展進(jìn)行編寫，根據(jù)學(xué)生已有的知識(shí)儲(chǔ)備，并在其已有的儲(chǔ)備的基礎(chǔ)之上進(jìn)行拓寬和加深。因此，課本的內(nèi)容應(yīng)體現(xiàn)學(xué)生為本的思想，從學(xué)生的思維方式和思維能力為出發(fā)點(diǎn)進(jìn)行編寫。以下將舉例說明新、舊教材的區(qū)別。

2.3.1 舊教材中的設(shè)計(jì)

【科學(xué)探究】

（1）第一個(gè)探究是根據(jù)電解水原理進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，觀察不同時(shí)間試管內(nèi)氣體體積的變化及生成O2和H2的體積比各約是多少？

又假設(shè)電解18 g 的水，根據(jù)方程式計(jì)算生成的O2，H2的質(zhì)量。再根據(jù) O2，H2的摩爾質(zhì)量，計(jì)算“物質(zhì)的量”，并通過下表進(jìn)行比較。

質(zhì)量 物質(zhì)的量 H2和O2的物質(zhì)的量之比H2 O2

根據(jù)實(shí)驗(yàn)觀察和推算能否初步得出下列結(jié)論：在相同溫度和壓強(qiáng)下，1 mol O2和H2的體積相同。

（2）下表列出了0℃、101 kPa（標(biāo)準(zhǔn)狀況）時(shí)O2和H2的密度，請(qǐng)計(jì)算出1 mol O2和H2的體積。

1 mol 物質(zhì)的體積O2 H2密度/（g·L-1)1.429 0.089 9

下表列出了20℃時(shí)幾種固體和液體的密度，請(qǐng)計(jì)算出1 mol這幾種物質(zhì)的體積。

1 mol 物質(zhì)的體積Fe Al H2O H2SO4密度/（g·L-1)7.86 2.70 0.998 1.83

根據(jù)上面兩表數(shù)據(jù)及計(jì)算結(jié)果討論，在相同的條件下，1 mol O2和H2的體積是否相同？1 mol 固體和液體的體積是否相同？你還能得出什么結(jié)論[2]？

2.3.2 新教材中的設(shè)計(jì)

【思考與討論】

在一定條件下，1 mol 不同物質(zhì)的體積如下表所示。觀察并分析表中的數(shù)據(jù)，你能得出哪些結(jié)論？與同學(xué)討論[3]。

氣體0℃、101 kPa時(shí)的體積/L 液體20℃時(shí)的體積/cm3固體20℃時(shí)的體積/cm3 7.12 10.0 H2 O2 22.4 22.4 H2O H2SO4 18.0 53.6 Fe Al

2.3.3 新、舊教材的對(duì)比

無論是新教材中的【思考與討論】還是舊教材中的【科學(xué)探究】，都是探究“同等條件下, 1 mol 不同固 (液)體物質(zhì)的體積不一樣的原因。而在標(biāo)準(zhǔn)情況下, 1 mol任何氣體的體積大概都是22.4 L呢”？以研究推理為核心手段, 從影響物質(zhì)體積大小的具體因素入手, 借助于“抓主要矛盾”“控制變量”“數(shù)學(xué)推導(dǎo)”“邏輯推理”“證據(jù)推理”等研究策略, 最終得出“1 mol 不同液體或固體體積不一樣”“同壓、同溫下, 氣體的密度比與摩爾質(zhì)量之比相同”“同壓、同溫下, 氣體的體積比與分子的“物質(zhì)的量”之比相同”等結(jié)論[6]。最后引出本節(jié)課的重點(diǎn)——?dú)怏w摩爾體積。

但是舊教材中的探究一略顯多余，首先本節(jié)課重點(diǎn)是氣體摩爾體積，而不是對(duì)相同溫度和壓強(qiáng)下，相同“物質(zhì)的量”的氣體的體積的探究。這里的實(shí)驗(yàn)完全沒必要，反而使簡(jiǎn)單問題復(fù)雜化，且會(huì)增加學(xué)生的學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)；其次，探究二中的兩個(gè)表格是學(xué)生通過自己計(jì)算得出結(jié)果再進(jìn)行比較。計(jì)算結(jié)果如下：

O2 H2密度/（g·L-1)1.429 0.089 9 1 mol 物質(zhì)的體積22.39 22.25 1 mol 物質(zhì)的體積7.125 10 18.036 53.55 Fe Al H2O H2SO4密度/（g·L-1)7.86 2.70 0.998 1.83

從計(jì)算的結(jié)果可知，由于計(jì)算誤差，想讓我們看到的結(jié)果并沒有很好地展現(xiàn)出來。題目的目的是為了讓我們通過計(jì)算數(shù)據(jù)得出相同“物質(zhì)的量”的氣體在相同條件下體積相同，但實(shí)際計(jì)算結(jié)果并未得出想要的數(shù)據(jù)，而是通過數(shù)值近似之后的結(jié)果來進(jìn)行比較。這樣會(huì)給學(xué)生傳授一種不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)精神和科學(xué)態(tài)度；其次，將氣體與固、液態(tài)分為兩個(gè)表格，就是在直接告訴學(xué)生氣態(tài)有所特殊，且不同于固態(tài)和液態(tài)，不利于學(xué)生從本質(zhì)上理解氣態(tài)為什么與固液態(tài)有所不同，從而不利于學(xué)生的發(fā)展，且沒有貫徹目前的教育理念，將課堂還給學(xué)生，由教師引導(dǎo)學(xué)生探究，更不利于學(xué)生養(yǎng)成科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)的學(xué)科核心素養(yǎng)。而在新教材中，去掉了多余的探究一，且將探究二同步到一張表中，并將計(jì)算結(jié)果直接展現(xiàn)給學(xué)生，目的明確，言簡(jiǎn)意賅。去掉了多余部分，既給學(xué)生指明道路，又讓學(xué)生不走彎路直入主題，簡(jiǎn)化了問題，豐富了主題，同時(shí)貫徹了學(xué)生為本，教師主導(dǎo)，學(xué)生主體的思想，又一次貫穿了證據(jù)推理、科學(xué)探究、科學(xué)精神與社會(huì)責(zé)任等學(xué)科核心素養(yǎng)。

3 結(jié)束語

化學(xué)課本是學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的基礎(chǔ)工具，是高考題型的演變基礎(chǔ)，因此化學(xué)課本是最重要也是最好的學(xué)習(xí)工具書。教師作為學(xué)生的領(lǐng)路人，應(yīng)熟練把握課本，注重對(duì)課本上每個(gè)知識(shí)點(diǎn)細(xì)節(jié)的剖析，如此在教學(xué)過程中才能謹(jǐn)于言行，嚴(yán)于思維。新教材更注重學(xué)科核心素養(yǎng)的滲入，并以此來編排，這更有利于學(xué)生核心素養(yǎng)的養(yǎng)成，有利于培養(yǎng)“德智體美勞”全面發(fā)展的新時(shí)代的接班人。