基于學(xué)科能力發(fā)展的人教版初中化學(xué)教材簡(jiǎn)析

沈莉萍

摘要：從學(xué)科能力發(fā)展的角度剖析人教版初中化學(xué)教材內(nèi)容的編排情況，人教版教材在內(nèi)容編排上注重學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ穆菪嵘W(xué)科思維的逐步養(yǎng)成、分類學(xué)習(xí)的方法指導(dǎo)。當(dāng)代教師備課應(yīng)從整體上把握教材，制定高瞻遠(yuǎn)矚的教學(xué)目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：教材結(jié)構(gòu);學(xué)科能力;分類學(xué)習(xí)

文章編號(hào)：1008-0546（2021）04-0087-04 中圖分類號(hào)：G632.41 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2021.04.022

教材的編排，由教學(xué)內(nèi)容的知識(shí)結(jié)構(gòu)、技能結(jié)構(gòu)、能力結(jié)構(gòu)和科學(xué)過程結(jié)構(gòu)經(jīng)過科學(xué)地排列、整合之后構(gòu)成。教科書體系結(jié)構(gòu)體現(xiàn)著多層次的綜合因素，如課程理念、知識(shí)的邏輯關(guān)系、教學(xué)規(guī)律、學(xué)生認(rèn)知規(guī)律等。它是一個(gè)立體的、相互交織的、井然有序的網(wǎng)絡(luò)。通過對(duì)這個(gè)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)，使學(xué)生的科學(xué)理解力逐步加深，各方面能力也同步增強(qiáng)[1]。但是，初中化學(xué)相較于數(shù)學(xué)、物理學(xué)科，留給學(xué)生的總體印象是知識(shí)零散缺乏系統(tǒng)性、半經(jīng)驗(yàn)規(guī)律多且普適應(yīng)性差。這樣的錯(cuò)覺既受制于學(xué)生對(duì)化學(xué)有限的認(rèn)知水平，也與教師碎片化的教學(xué)觀念有關(guān)[2]。因此，教師的“學(xué)科理解”直接影響了教師的教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)思路。扭轉(zhuǎn)這一局面在客觀上需要教師對(duì)教材編排中顯現(xiàn)的學(xué)科特點(diǎn)把握好，通過對(duì)教材的分析，構(gòu)建較為科學(xué)的、具有代表性的思維模型，并將教材所體現(xiàn)的科學(xué)性和邏輯性運(yùn)用到教學(xué)實(shí)踐中，推動(dòng)學(xué)生從化學(xué)學(xué)科知識(shí)入手，最終形成化學(xué)學(xué)科能力。

根據(jù)《義務(wù)教育課程標(biāo)準(zhǔn)》，人教版初中化學(xué)教材的編排從典型的物質(zhì)出發(fā)，研究其組成與結(jié)構(gòu)、性質(zhì)與用途，體會(huì)化學(xué)與社會(huì)發(fā)展的關(guān)系，有助于學(xué)生形成化學(xué)特有的學(xué)科能力，包括實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?、符?hào)表征能力、模型思維能力、定量化能力。

一、教材的編排有助于學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ穆菪仙?/p>

實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Π▽?duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察能力、描述與記錄能力、分析與思考能力、對(duì)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)和評(píng)價(jià)能力。

1.觀察

人教版初中《化學(xué)》第一單元是“走進(jìn)化學(xué)世界”，學(xué)習(xí)研究化學(xué)的最基本最重要的方法——實(shí)驗(yàn)，為學(xué)生奠定科學(xué)探究的基本意識(shí)和手段。觀察能力非化學(xué)學(xué)科特殊能力，屬于一般能力，學(xué)生普遍具有及存在于各種認(rèn)知活動(dòng)中。但是化學(xué)學(xué)科中的觀察在內(nèi)容、時(shí)間、方法等方面又有其特定性，所以教材首先從觀察人手，在課題1中通過對(duì)水的蒸發(fā)、膽礬溶解、石灰石和稀鹽酸反應(yīng)等實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察活動(dòng)，并且明確要觀察的內(nèi)容包括實(shí)驗(yàn)前后物質(zhì)的顏色、狀態(tài)、氣味等的變化。

2.描述記錄

課題2中通過對(duì)蠟燭及其燃燒、吸人空氣和呼出氣體的探究，學(xué)習(xí)科學(xué)探究的一般方法，體會(huì)科學(xué)探究的重要環(huán)節(jié)。指導(dǎo)學(xué)生關(guān)注物質(zhì)的性質(zhì)、變化及變化過程和對(duì)結(jié)果的解釋討論，以此來練習(xí)對(duì)物質(zhì)和變化的觀察方法，同時(shí)學(xué)會(huì)描述記錄所觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，對(duì)學(xué)生的能力要求進(jìn)了一步。在第二單元研究空氣的組成時(shí)，教材用表格的形式從顏色、狀態(tài)、氣味、密度、熔沸點(diǎn)、溶解性幾個(gè)角度編排了對(duì)氮?dú)馕锢硇再|(zhì)的描述，從單一的某個(gè)性質(zhì)描述上升到從一定角度來描述物質(zhì)的性質(zhì)，對(duì)學(xué)生今后學(xué)習(xí)描述其他物質(zhì)的物理性質(zhì)有思路方法的引領(lǐng)和示范。

3.分析與思考

在化學(xué)實(shí)驗(yàn)與探究的過程中，既需要分析和解決發(fā)現(xiàn)的化學(xué)問題，也要善于從實(shí)驗(yàn)探究的過程中接受、吸收、整合化學(xué)信息。在探究空氣和人體呼出氣體的成分時(shí)，教材將氧氣和二氧化碳的相關(guān)性質(zhì)以參考資料的形式給出，讓學(xué)生閱讀認(rèn)識(shí)、選擇使用、分析異同。通過燃著的木條和澄清石灰水分別在空氣和呼出氣體中呈現(xiàn)的不同現(xiàn)象，來說明氧氣和二氧化碳在空氣和呼出氣體中含量的不同。在探究空氣的組成實(shí)驗(yàn)中，將拉瓦錫的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)室用紅磷燃燒來測(cè)定空氣中氧氣含量的實(shí)驗(yàn)放在一起，教材雖沒有明顯要求學(xué)生對(duì)比的文字，但是在前面一單元的鋪墊下，這樣的編排很容易引起學(xué)生的自覺比較，進(jìn)而嘗試評(píng)價(jià)。

4.設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)

實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)和評(píng)價(jià)能力是學(xué)生高階思維形成的必備能力。教材編排了很多實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)來不斷提升學(xué)生的實(shí)驗(yàn)觀察、描述、分析、評(píng)價(jià)能力（圖1）。在不同的實(shí)驗(yàn)情境中反復(fù)運(yùn)用后，學(xué)生具備了一定的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ谑墙滩脑诘诰艈卧芙鈺r(shí)吸熱和放熱現(xiàn)象的探究中，不再是設(shè)計(jì)好現(xiàn)成的實(shí)驗(yàn)方案，而是提供一定的儀器和藥品讓學(xué)生自己設(shè)計(jì)方案，畫出實(shí)驗(yàn)裝置圖，記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象以及分析得出結(jié)論，讓學(xué)生自主完成一個(gè)相對(duì)比較完整的實(shí)驗(yàn)探究過程。這不僅要求學(xué)生會(huì)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，而且在實(shí)驗(yàn)過中要注意觀察、描述、解釋現(xiàn)象及得出科學(xué)的結(jié)論，對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰μ岢隽烁叩囊?。學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，常常會(huì)出現(xiàn)不同的設(shè)計(jì)方案，這就涉及到方案的評(píng)價(jià)和優(yōu)化，是學(xué)生高階思維的體現(xiàn)，也是對(duì)學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

二、教材的編排致力于學(xué)生思維能力的穩(wěn)步形成

1.“宏—微—符”思維模型的形成

提升思維能力、培育思維品質(zhì)是課堂教學(xué)的重要目標(biāo)。人教版初中化學(xué)教材第三單元介紹物質(zhì)構(gòu)成的奧秘，打開了微觀世界的大門。教材設(shè)置了品紅擴(kuò)散的實(shí)驗(yàn)及氨分子運(yùn)動(dòng)的探究實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生利用已有的對(duì)分子和原子的初步認(rèn)識(shí)來討論微粒的性質(zhì)，并嘗試用微粒的性質(zhì)來解釋宏觀的現(xiàn)象，讓學(xué)生學(xué)會(huì)用化學(xué)的視角，即從宏觀和微觀兩個(gè)角度，來看待物質(zhì)。有了宏微角度意識(shí)后，通過對(duì)水的組成的認(rèn)識(shí)，引入水的化學(xué)符號(hào)表示——H2O，激發(fā)學(xué)生對(duì)其他物質(zhì)組成的符號(hào)表示欲望，即化學(xué)式，建立宏觀與微觀的橋梁，這是完成了對(duì)物質(zhì)的符號(hào)表征。教材通過具體的學(xué)習(xí)活動(dòng)建構(gòu)了一種從“宏—微—符”三個(gè)角度學(xué)習(xí)物質(zhì)的認(rèn)知模型，是學(xué)科思維的初建（圖2）。這個(gè)認(rèn)知模型具有實(shí)際操作意義，可以應(yīng)用在后面對(duì)更多物質(zhì)的學(xué)習(xí)，通過多次這樣的模型認(rèn)知，學(xué)生可以達(dá)到自覺利用宏微觀聯(lián)系的視角研究物質(zhì)及其變化，進(jìn)而變成自己的思維習(xí)慣。緊接著讓學(xué)生應(yīng)用這個(gè)認(rèn)知模型來學(xué)習(xí)化學(xué)變化，探究化學(xué)變化中分子改變，原子不變的微觀本質(zhì)，接著架起宏觀與微觀的橋梁——化學(xué)方程式，也就是化學(xué)變化的符號(hào)表征。后面介紹的碳和碳的氧化物、溶液等，都有從物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)的異同來解釋宏觀現(xiàn)象或性質(zhì)的異同，是對(duì)“宏一微一符”三重表征這一學(xué)科思維的升華。在教學(xué)中建立有效的思維模型，可以將看似形散的知識(shí)點(diǎn)放在思維模型中，讓學(xué)生學(xué)起來神不散，凸顯化學(xué)的學(xué)科素養(yǎng)和學(xué)科價(jià)值。

2.“變與不變”觀念的形成

在微觀世界的探索中，學(xué)生通過水蒸發(fā)的事實(shí)了解物理變化中分子不變，然后對(duì)比化學(xué)變化中分子的變化。為此，教材舉了很多前面學(xué)過的化學(xué)變化來說明，如過氧化氫分解制氧氣時(shí)過氧化氫分子變成了水分子和氧分子等，學(xué)生形成化學(xué)變化中分子改變的認(rèn)識(shí)。利用這一認(rèn)識(shí)對(duì)氫氣與氯氣反應(yīng)生成氯化氫的微觀示意圖進(jìn)行微觀解讀，分析在此過程中的變和不變，形成化學(xué)變化中分子改變與原子不變的認(rèn)識(shí)。在學(xué)習(xí)了元素的概念后，將化學(xué)變化中元素不變加入其中，擴(kuò)充了變與不變的內(nèi)容（圖2）。此時(shí)學(xué)生對(duì)“變與不變”還只是停留在認(rèn)識(shí)的層面上，在后續(xù)質(zhì)量守恒定律及化學(xué)方程式的配平的學(xué)習(xí)中，將這種認(rèn)識(shí)反復(fù)激活使用，最終促成觀念的建立。

3.從定性到定量的能力升華

當(dāng)學(xué)生形成了符號(hào)表征能力、變與不變的觀念時(shí)，就具備了從物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、變化中找到相關(guān)“量”的理論基礎(chǔ)（圖2）。如化學(xué)式可以表示宏觀物質(zhì)的組成和微觀分子的構(gòu)成，所以宏觀物質(zhì)的質(zhì)量就等于組成該物質(zhì)的所有元素質(zhì)量之和，微觀分子的相對(duì)分子質(zhì)量就等于構(gòu)成該分子的所有原子的相對(duì)原子質(zhì)量之和?；诨瘜W(xué)概念或化學(xué)符號(hào)中所蘊(yùn)含的數(shù)量關(guān)系進(jìn)行計(jì)算，是化學(xué)“定量化能力學(xué)習(xí)進(jìn)程的第1水平。化學(xué)方程式不僅可以表示參加反應(yīng)的宏觀物質(zhì)種類、質(zhì)量的變化，還可以表示微觀分子種類和相對(duì)質(zhì)量的變化，運(yùn)用化學(xué)計(jì)量數(shù)與相對(duì)分子質(zhì)量的乘積等于參與反應(yīng)的物質(zhì)實(shí)際質(zhì)量之比的關(guān)系做簡(jiǎn)單的運(yùn)算，這是的是化學(xué)“定量化”能力學(xué)習(xí)進(jìn)程的第2水平。運(yùn)用質(zhì)量守恒定律，可以對(duì)未知物質(zhì)組成、元素的質(zhì)量等做簡(jiǎn)單的推理和計(jì)算，這是化學(xué)“定量化”能力學(xué)習(xí)進(jìn)程的第3水平。此階段的學(xué)生具備了解決復(fù)雜的綜合性較強(qiáng)的計(jì)算的能力基礎(chǔ)，也就是可以用化學(xué)的定量思維觀念進(jìn)行運(yùn)算，這是化學(xué)學(xué)科“定量化”能力的最高水平。

三、教材的編排有利于學(xué)生認(rèn)知網(wǎng)絡(luò)的分類構(gòu)建

1.從“個(gè)”到“類”的編排

心理學(xué)研究表明：初中階段是個(gè)體從機(jī)械記憶向理解記憶轉(zhuǎn)變時(shí)期，隨著抽象邏輯記憶能力的提高和知識(shí)經(jīng)驗(yàn)的不斷豐富，能較好地利用各方面的知識(shí)來加強(qiáng)對(duì)抽象材料的理解，但需要一定的直觀形象或經(jīng)驗(yàn)的支持[3]。化學(xué)知識(shí)表面上看似繁、雜、細(xì)、散，邏輯性較差，找不到一條能統(tǒng)攝的思路和方法來記憶和學(xué)習(xí)[4]。實(shí)則，教材在編排時(shí)素材內(nèi)容之間是有一定的邏輯順序的，教材按照從學(xué)生熟悉的個(gè)別物質(zhì)的組成、性質(zhì)、用途出發(fā)，將研究方法和思路滲透其中。如教材首先編排了對(duì)空氣和水的認(rèn)識(shí)，這都是對(duì)個(gè)別物質(zhì)的學(xué)習(xí)。而從第六單元碳和碳的氧化物開始，不再是單一的物質(zhì)，而是對(duì)一類物質(zhì)進(jìn)行學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)碳單質(zhì)和碳的氧化物的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、用途，第八單元金屬與金屬材料也是對(duì)金屬這一類物質(zhì)進(jìn)行學(xué)習(xí)。酸和堿的學(xué)習(xí)是以“類”學(xué)習(xí)的集中體現(xiàn)，因?yàn)樗岬慕M成有共同點(diǎn)——都含有H+，從而具有相似的化學(xué)性質(zhì)，即酸的通性，堿也是同樣如此（圖3）。從“個(gè)”到“類”的編排，使知識(shí)呈現(xiàn)一定的梯度，這樣循序漸進(jìn)的梯度符合維果茨基的最近發(fā)展區(qū)理論，使學(xué)生不斷達(dá)到潛在的發(fā)展水平，并借助教師的幫助創(chuàng)造新的發(fā)展區(qū)。這樣的編排除了讓學(xué)生學(xué)會(huì)用分類的方法來構(gòu)建知識(shí)網(wǎng)絡(luò)外，更是一種開放式編排，在學(xué)生構(gòu)建的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)外，保留了更多學(xué)習(xí)和創(chuàng)造的可能性。

2.結(jié)合學(xué)生認(rèn)知順序的編排

除了分類學(xué)習(xí)外，研究物質(zhì)的思路和方法也存在一定的邏輯關(guān)系。教材介紹空氣時(shí)，按照空氣的組成—氧氣的性質(zhì)—氧氣的制取—氧氣的用途順序來編排;介紹了自然界的水時(shí)，也是按照同樣的思路來編排的：自然界的水一水的凈化一水的組成。學(xué)生對(duì)空氣和自然界的水及它們的組成有一定的認(rèn)識(shí)，知道自然界的物質(zhì)屬于混合物，也能大概說出混合物的組成，在此基礎(chǔ)上去討論混合物中某成分的提純、制備，再?gòu)奶峒兓蛘咧苽浜玫募儍粑锍霭l(fā)，研究其組成和結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和用途，這既是知識(shí)本身的邏輯順序，也符合學(xué)生的認(rèn)知順序。第八單元金屬與金屬材料也是對(duì)金屬這一類物質(zhì)進(jìn)行學(xué)習(xí)，同樣也是按照類似的邏輯關(guān)系：礦石—組成—冶煉—性質(zhì)—用途。但是教材在內(nèi)容編排上做了調(diào)整，不是直接從自然界的礦石人手，而是先從身邊使用的金屬材料出發(fā)，也就是從生活中的用途反映性質(zhì)，利用金屬的性質(zhì)解釋金屬礦物在自然界的存在形式，進(jìn)而討論冶煉的方法，最后再基于金屬的性質(zhì)探討金屬資源的保護(hù)，是這樣一個(gè)過程：用途—性質(zhì)—礦石—組成—冶煉—性質(zhì)—保護(hù)。這也是充分尊重學(xué)生的學(xué)情，因?yàn)閷W(xué)生對(duì)金屬礦石比較陌生，生活中較難接觸到，而金屬材料卻無處不在，學(xué)生更為熟悉，體現(xiàn)從生活走向化學(xué)，同時(shí)突出了金屬性質(zhì)的重要性，應(yīng)用金屬的性質(zhì)解決冶煉和防護(hù)問題。這兩種知識(shí)的編排順序最終的目標(biāo)是讓學(xué)生能夠接受并理解，都是將學(xué)生的認(rèn)知順序放在了中心位置來建構(gòu)新的知識(shí)體系。人教版初中化學(xué)教材在編排時(shí)充分考慮了學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)、技能的認(rèn)識(shí)規(guī)律，體現(xiàn)了知識(shí)的邏輯順序和學(xué)生的認(rèn)知順序的一致性，這有利于學(xué)生構(gòu)建符合自己認(rèn)知特點(diǎn)的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，加深對(duì)學(xué)科知識(shí)的網(wǎng)絡(luò)化記憶和理解。

教學(xué)是個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)，每節(jié)課、每個(gè)單元、每個(gè)學(xué)期既有各自目標(biāo)，又相互影響相互制約，它們之間構(gòu)成一個(gè)有機(jī)整體[5]。只有充分理解教材內(nèi)容結(jié)構(gòu)與學(xué)科能力之間關(guān)系，才能提高課程實(shí)施和教學(xué)評(píng)價(jià)能力，才能有效開展教學(xué)研究與改進(jìn)工作。

參考文獻(xiàn)

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