中英高中化學(xué)教材有機化學(xué)模塊比較及對學(xué)生創(chuàng)新素養(yǎng)培育的思考

莊凌 徐晶晶 劉琰

摘要：選取中英兩國高中化學(xué)主流教材，以有機化學(xué)模塊為比較對象，從模塊內(nèi)容、環(huán)保意識培養(yǎng)、現(xiàn)代科技發(fā)展知識介紹教材習(xí)題、欄目設(shè)置等方面進行了比較分析，并對教材促進學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)提出建議，希望對今后以發(fā)展核心素養(yǎng)為目標(biāo)的教材編寫提供參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：化學(xué)教材;有機化學(xué);創(chuàng)新素養(yǎng)

文章編號：1008-0546（2019）04-0010-03

中圖分類號：G632.41

文獻標(biāo)識碼：B

doi：10.3960/j.issn.1008-0546.2019.04.003

2017年版普通化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)指出教材編寫要立足于立德樹人的基本任務(wù)，以發(fā)展核心素養(yǎng)為主旨，體現(xiàn)基礎(chǔ)性、時代性和人文性，密切聯(lián)系學(xué)生實際和體現(xiàn)先進的教學(xué)理念。具體內(nèi)容涉及到以學(xué)科核心素養(yǎng)為主旨確定化學(xué)教材的整體結(jié)構(gòu)和內(nèi)容體系;幫助學(xué)生了解化學(xué)學(xué)科發(fā)展前沿，體會化學(xué)對科技發(fā)展和社會進步的重要作用;通過探究性實驗和思考性問題促進教學(xué)方式的轉(zhuǎn)變，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和實踐能力;習(xí)題設(shè)計具有情境性和開放性，鼓勵學(xué)生從不同視角分析和解決問題[1]。鑒于教材對于落實課標(biāo)和核心素養(yǎng)所承載的重要作用，本文選取江蘇教育出版社出版的化學(xué)必修2和有機化學(xué)基礎(chǔ)選修教材（以下簡稱“蘇教版教材”）和英國劍橋大學(xué)出版社出版的高中化學(xué)主流教材（以下簡稱“英國化學(xué)教材”），以有機化學(xué)模塊為比較對象，從多角度進行比較分析，最后從教材培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新素養(yǎng)的角度提出思考和建議，希望對今后以發(fā)展核心素養(yǎng)為目標(biāo)的教材編寫提供參考和借鑒[2][3]。

一、中英化學(xué)教材的比較研究

為方便和蘇教版高中化學(xué)教材進行比較研究，首先列出英國化學(xué)教材有機化學(xué)模塊的相關(guān)章節(jié)和具體內(nèi)容（見表1），并從模塊內(nèi)容、環(huán)保意識培養(yǎng)、現(xiàn)代科技發(fā)展介紹、教材習(xí)題、欄目設(shè)置等方面進行了比較分析[4]。

1.模塊內(nèi)容

英國化學(xué)教材與蘇教版教材有機化學(xué)模塊（必修2專題3和有機化學(xué)基礎(chǔ)選修教材）都涉及到有機化學(xué)基本概念（結(jié)構(gòu)表示方法、命名、異構(gòu)等）、烴、鹵代烴、醇、酚、醛、羧酸、蛋白質(zhì)、核酸等章節(jié)。不同之處是蘇教版還涉及糖類和油脂，而英國化學(xué)教材還包括酰氯胺、酰胺，在內(nèi)容深度方面明顯要高于蘇教版化學(xué)教材，主要體現(xiàn)在以下幾方面：（1）教材涉及的有機化學(xué)專業(yè)名詞更多，如自由基、親核試劑、親電試劑、均裂和異裂等。（2）教材不僅要求學(xué)生掌握常見有機反應(yīng)的類型，而且要求學(xué)生能夠掌握五類有機反應(yīng)的機理，包括自由基取代反應(yīng)、親核取代反應(yīng)（SN1和SN2）、親電取代反應(yīng)、親電加成反應(yīng)、親核加成反應(yīng)。（3）教材介紹了給電子和吸電子基團對不同有機物酸堿性的影響。

中英教材主要差別還體現(xiàn)在有機化合物結(jié)構(gòu)表征部分，相比國內(nèi)教材僅在有機化合物組成研究部分簡單介紹了核磁共振、紅外光譜和質(zhì)譜等現(xiàn)代分析方法，英國化學(xué)教材用了20多頁篇幅比較詳細(xì)介紹了色譜.紅外光譜、核磁共振（氫譜和碳譜）、質(zhì)譜、電泳等重要的有機物分析方法，并要求學(xué)生根據(jù)譜圖推測有機化學(xué)物的結(jié)構(gòu)，尤其側(cè)重核磁共振譜和質(zhì)譜兩種重要儀器分析方法。

2.現(xiàn)代科學(xué)發(fā)展知識介紹

表1英國化學(xué)教材有機化學(xué)模塊章節(jié)和具體內(nèi)容

教材不僅要體現(xiàn)基礎(chǔ)性，還需要體現(xiàn)時代性，關(guān)注科技發(fā)展的前沿和趨勢。蘇教版教材介紹了我國境內(nèi)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的“可燃冰”，“西氣東輸”工程，用固體分子篩催化苯和烯烴反應(yīng)的綠色化學(xué)工藝，利用二氧化鈦粉末在紫外光催化下降解廢水中的含酚污染物，甲殼素、殼聚糖及其衍生物的廣泛應(yīng)用，人類蛋白質(zhì)組計劃等現(xiàn)代科技知識和成果。英國教材則介紹了汽車催化轉(zhuǎn)化器的結(jié)構(gòu)和工作原理，生物質(zhì)燃料的使用，非有機溶劑環(huán)保型粘合劑，生物可降解和光降解塑料、導(dǎo)電聚合物、現(xiàn)代儀器分析方法（色譜、紅外、核磁共振、質(zhì)譜、電泳）及其應(yīng)用。總之中英教材都非常關(guān)注科技發(fā)展前沿并合理融人到相關(guān)章節(jié)中。

3.環(huán)保意識培養(yǎng)

中英化學(xué)教材都關(guān)注到化學(xué)與環(huán)境保護、人類健康和社會可持續(xù)發(fā)展的關(guān)系，如蘇教版教材介紹了芳香烴對人體健康的危害，含酚廢水的處理方法以及分子篩固體酸催化的綠色化學(xué)工藝。英國教材在有機化學(xué)相關(guān)章節(jié)詳細(xì)介紹了汽車尾氣含有的污染氣體（一氧化碳和氮氧化物）如何通過催化轉(zhuǎn)化器轉(zhuǎn)變?yōu)闊o害氣體，尾氣中二氧化碳會產(chǎn)生溫室效應(yīng);在廢棄塑料的處理方面談到燃燒法的利弊以及可降解塑料的研制;在介紹氯氟烴的用途時談到其對高空臭氧層的破壞以及替代物;在功能聚合物部分介紹了不含有機溶劑的環(huán)保型粘合劑。英國教材在環(huán)境健康方面滲透的內(nèi)容相對更為廣泛。

4.教材練習(xí)題

蘇教版教材在每個單元和專題后都有“練習(xí)與實踐”環(huán)節(jié)，大部分練習(xí)都直接與書本正文知識相關(guān)，主要題型有化學(xué)方程式的書寫、異構(gòu)體的推斷和書寫、不同有機物的區(qū)分和鑒別、根據(jù)已知數(shù)據(jù)和反應(yīng)現(xiàn)象推斷有機物的結(jié)構(gòu)等類型，難度適中。除了常規(guī)練習(xí)外，還鼓勵學(xué)生做一些深入調(diào)查研究和探究性實驗，如在學(xué)完脂肪烴單元后讓學(xué)生選取一個石油化工產(chǎn)品調(diào)查其生產(chǎn)過程和行業(yè)現(xiàn)狀，分析解釋不同塑料袋中葡萄成熟的快慢并設(shè)計簡單易行的葡萄保鮮方案。在鹵代烴的“練習(xí)與實踐”環(huán)節(jié)要求學(xué)生設(shè)計實驗判斷涂改液中是否含有鹵代烴。英國化學(xué)教材的章節(jié)（相當(dāng)于蘇教版的單元）后練習(xí)主要涉及書寫有機物的結(jié)構(gòu)式.有機反應(yīng)方程式.反應(yīng)的機理、反應(yīng)類型、描述反應(yīng)現(xiàn)象、解釋不同有機物的反應(yīng)活性和比較有機物的酸堿性等。英國化學(xué)教材的主要特點是在章節(jié)中的每個微主題后也安排了對應(yīng)的練習(xí)（如苯及其化合物一章中在六個微主題后都配有練習(xí)）來幫助學(xué)生及時復(fù)習(xí)并診斷相關(guān)知識的掌握情況，教師也可作為課后練習(xí)布置學(xué)生完成，這樣可以減少對教輔資料的依賴，也更方便學(xué)生自主學(xué)習(xí)。

5.教材欄目設(shè)計

蘇教版化學(xué)教材的欄目設(shè)計豐富多樣，包括化學(xué)史話、拓展視野、交流與討論、活動與探究.觀察與思考、信息提示、問題解決、整理與歸納等。這些板塊具有多元功能：（1）在學(xué)生完成必要學(xué)習(xí)之余開拓視野，也為教師提供了有價值的教學(xué)素材和教學(xué)策略，為教學(xué)提供方便。（2）通過問題情境，引導(dǎo)學(xué)生展開討論，并提高科學(xué)語言的表達和交流能力。（3）通過實驗、圖表和數(shù)據(jù)并結(jié)合學(xué)過的化學(xué)知識發(fā)現(xiàn)并解釋相關(guān)的現(xiàn)象和問題，培養(yǎng)學(xué)生在解決實際問題的活動中提升自主構(gòu)建和探究能力。相比之下英國化學(xué)教材的正文部分沒有細(xì)化的欄目設(shè)置。

二、基于教材培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的途徑

基于傳統(tǒng)化學(xué)教學(xué)重理論輕實驗的現(xiàn)象，化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)4（科學(xué)探究和創(chuàng)新意識）專門提出具體要求：學(xué)生能發(fā)現(xiàn)和提出有價值的問題，依據(jù)實驗?zāi)康脑O(shè)計探究方案，運用實驗、調(diào)查等方法進行探究，敢于質(zhì)疑，勇于創(chuàng)新，這也為國家創(chuàng)新型人才的早期培養(yǎng)指明了方向”。北師大王磊教授指出學(xué)科的遷移創(chuàng)新能力作為知識和經(jīng)驗的高級輸出方式，是指學(xué)生利用學(xué)科核心知識、學(xué)科特定活動的程序性知識和活動經(jīng)驗等來解決陌生和高度不確定性問題以及發(fā)現(xiàn)新知識和新方法的能力。具體包括了復(fù)雜推理、發(fā)散思維、創(chuàng)意設(shè)計、批判思考等基于學(xué)科知識經(jīng)驗的創(chuàng)造性活動[5]。以下結(jié)合中英高中化學(xué)教材有機化學(xué)模塊的比較分析提出教材培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的幾點思考和建議。

1.加深有機化學(xué)理論知識的學(xué)習(xí)

英國化學(xué)教材有機模塊比較詳細(xì)介紹了五種化學(xué)反應(yīng)機理和重要概念（如親核試劑、親電試劑、給電子和吸電子基團），理論深度明顯高于國內(nèi)教材。有機機理的學(xué)習(xí)可以幫助學(xué)生從本質(zhì)上理解有機反應(yīng)的內(nèi)在原理和基本規(guī)律，有助于學(xué)生通過知識的遷移理解更多相似類型的化學(xué)反應(yīng)，并能通過復(fù)雜推理設(shè)計合理的反應(yīng)路線合成新物質(zhì)，對培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力起到重要作用。國內(nèi)教材由于有機理論知識介紹較少，在一定程度上影響了學(xué)生對有機反應(yīng)原理的理解。如介紹烯烴的加成反應(yīng)時給出了烯烴和鹵素單質(zhì)的反應(yīng)，又指出烯烴還能和氫氣、水和鹵化氫等物質(zhì)反應(yīng)，又如介紹苯可以和丙烯反應(yīng)獲得異丙苯，但都沒有給出具體解釋，例如為什么烯烴可以和這些物質(zhì)發(fā)生加成反應(yīng)，為什么苯和丙烯反應(yīng)不能生成正丙苯。由于缺乏理論解釋，學(xué)生可能只能通過死記硬背記住這些反應(yīng)，但這些事實性知識比較碎片化，抽象概括水平低，而且不具有預(yù)測價值。在不增加學(xué)生學(xué)習(xí)和考試負(fù)擔(dān)的情況下，可以考慮在教材“知識拓展”欄目或者提供網(wǎng)上學(xué)習(xí)資源對一些重要反應(yīng)的機理予以介紹，這樣可以幫助學(xué)生深入理解有機反應(yīng)過程，形成結(jié)構(gòu)化知識和發(fā)展遷移創(chuàng)新能力。

2.提高化學(xué)探究實驗的比例

蘇教版教材有機模塊各章節(jié)中都融入了不少實驗，實驗步驟也比較詳細(xì)，只需要按照要求操作并記錄現(xiàn)象和得出結(jié)論，但實驗的整體探究性不足。英國教材本身沒有實驗部分，但在教材配套的實驗手冊里包括了七個有機實驗，只有一些實驗給出了詳細(xì)步驟，給教師的實驗教學(xué)較大的自主空間。比如在研究鹵代烴的反應(yīng)速率和鹵素原子種類和碳鏈結(jié)構(gòu)的關(guān)系時，可以先要求學(xué)生通過變量控制設(shè)計合理的實驗方案，教師可以給出參考步驟，學(xué)生完成實驗記錄現(xiàn)象后自行予以分析，鹵代烴的反應(yīng)速率和鹵素原子種類的關(guān)系在教材中予以解釋，但鹵代烴的反應(yīng)速率與碳鏈結(jié)構(gòu)關(guān)系的研究問題相對更加陌生，需要學(xué)生結(jié)合實驗現(xiàn)象，并綜合考慮親核試劑強弱和親核取代反應(yīng)的機理（SN1和SN2）等多角度因素，通過相對復(fù)雜的推理分析才能提出合理解釋，因此可以在更高層次培養(yǎng)學(xué)生的遷移創(chuàng)新能力。國內(nèi)教材也可以融入一些探究性實驗，著力培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計、觀察、操作、分析、推理和評估等多方面綜合能力，致力于學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展。

3.提高探究和思考性習(xí)題的比例

雖然課本習(xí)題主要起到知識和概念的鞏固作用，但從構(gòu)建學(xué)科觀念和培養(yǎng)核心素養(yǎng)的角度習(xí)題還可以促進學(xué)生知識結(jié)構(gòu)化，提升學(xué)生的概括關(guān)聯(lián)和預(yù)測推論能力。研究表明這些能力對于學(xué)生的遷移創(chuàng)新能力表現(xiàn)貢獻更大[5]。如蘇教版教材鹵代烴習(xí)題要求用沉淀法推斷有機物的分子式和可能的結(jié)構(gòu)，英國教材中在學(xué)完苯的硝化反應(yīng)后的習(xí)題中要求學(xué)生預(yù)測和分析苯的磺化反應(yīng)機理，學(xué)過苯酚后要求學(xué)生比較甲醇和苯酚的酸性（考慮基團的電子效應(yīng)），這些練習(xí)在鞏固基本知識的基礎(chǔ)上需要學(xué)生建立知識聯(lián)系并進行預(yù)測推論。國內(nèi)教材可以適當(dāng)增加探究思考類習(xí)題，通過習(xí)題拓展學(xué)生認(rèn)識角度和方式，提高知識關(guān)聯(lián)和分析推理能力，也可以作為發(fā)展學(xué)生創(chuàng)新素養(yǎng)的途徑和進階方式。

三、總結(jié)

教材是落實課程目標(biāo)、發(fā)展學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)和培養(yǎng)創(chuàng)新能力的重要載體和工具，通過中英高中化學(xué)教材的比較研究有助于我們了解兩國教材的特點和各自優(yōu)勢，通過系統(tǒng)分析、借鑒和參考將對我國新一輪課改進程下的教材編寫、教師備課資料的豐富，教學(xué)方式的轉(zhuǎn)變產(chǎn)生積極意義和影響。

參考文獻

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