高中化学新课程教科书单元内容设计及知识价值分析

高中化学新课程教科书单元内容设计及知识价值分析高中化学新课程教科书单元内容设计及知识价值分析王后雄（华中师范大学化学教育研究所湖北武汉430079）摘要：结合三种版本高中化学新课程教科书单元内容分析“先行组织者”的作用，通过实例说明教学中要充分发掘教科书单元内容的知识的迁移价值、认知价值和情意价值，使学生在知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观三个方面都得到发展。关键词：新课程教科书；先行组织者；知识价值设计和规划教科书的单元内容，先要确定教材在整体目标的基本思路，建立教材的内容框架，形成互相关联、表现不同内容特征的若干单元；其次，深入细致地研究每一单元的微观构成，使之围绕某一个中心扩展，使按某一思路延伸，并结合课程目标和教学素材将核心知识贯穿起来，使单元内容融为一体。再从整体上对各个单元教材的功能和内容呈现进行评价。一、“先行组织者”在单元设计中的应用在教科书单元设计中应根据“先行组织者”的理论，发挥“先行组织者”的作用。在教科书单元中“先行组织者”的形式可以多种多样，如学习前的引导性材料，学习过程中的信息提示；也可以通过设置一段有关生活的背景材料、一幅反映化学现象的插图、一个具有启发意义的化学问题或一则生动的化学实验，在后继学习的内容之间建立“桥梁”，使学生的学习过程“平易化”。美国学者奥苏贝尔(D.P.Ausubel)提出的“先行组织者”理论，强调新的学习材料应与认识结构中原有的观念建立合理的联系，才能产生有意义的学习。这一观点不仅是教师有效教学的重要基础，同时也为化学教材单元设计提供了一种重要的方法论。新课程化学教科书的“先行组织者”呈现的形式多样化，具有一些基本特点，如具体生动，引人入胜，富有召唤力；展示将要学习的内容和意义；能将有关的方法或思路迁移到新的情景中，发展分析问题的能力；并从中获得从事科学研究的体验，从而培养学生热爱科学、崇尚科学的情感和对社会的责任感。以下结合教科书单元中的若干内容片断分析“先行组织者”的作用。物质的分类及转化人类探索物质的漫长岁月，见证着化学对社会发展的贡献。……为了获得人类生存和发展所需要的物质，并更好地利用这些物质为人类服务，化学家需要将众多的物质进行分类研究，需要探索物质转化的条件和转化时所遵循的规律。——摘自江苏教育版《化学1》(必修)第2页.物质的分类涉及多种化学概念，比较抽象。通过上述材料的描述，体现了物质分类的重要性，有利于激发学生的学习兴趣。氮的循环闪电是大家非常熟悉的自然现象。你知道在雷雨交加的时候，空气里的氮气和有关的含氮化合物发生了哪些反应？产生了哪些物质？这些化学反应和所产生的物质对于人类的生产和生活有什么意义？——摘自山东科技版《化学1》必修第70页.教科书通过“联想·质疑”及闪电图片学习情景的设计，学生通过身边的自然和社会环境的联想，驱动学生进一步探究的动机，明确探究的任务和意义。官能团在有机化合物中，某些原子或原子团对有机化合物的性质起着很重要的作用。这种决定有机化合物特殊性质的原子或原子团叫做官能团，如羟基(—OH)、羧基(—COOH)、卤素原子(—X)、醛基(—CHO)、碳碳双键、碳碳叁键、苯环等。当不同的有机化合物具有相同的官能团时，它们便具有类似的性质。例如，乙醇和丙醇分子中都有羟基，它们都能与金属钠发生反应；苯和甲苯分子中都有苯环，它们都能与液溴发生取代反应。——摘自山东科技版《实验化学》（选修）第34页.在预测苯酚的性质之前，联系学生已学过有关“结构决定性质”及官能团等前概念，成为进一步学习的铺垫。化学键与化学反应中能量变化的关系水能、化学能变化对比示意图——摘自人教版《化学2》(必修)第29页.教科书通过设计一个学生熟悉的“水流”和“抽水”情景材料，通过类比、比喻的方法，将抽象的、较难理解的吸热反应、放热反应的原因形象地表示出来。通过以上图示情景的设计，使抽象概念具体化，降低了知识学习的难度。“物质的量”概念的呈现方式——国际科学界建议采用“物质的量”将一定数目的原子、离子或分子等微观粒子与可称量物质联系起来。(过渡式——人教版)——为此，在化学中采用物质的量来计量大量微粒的集合体中微粒的多少。(因果式——江苏教育版)——物质的量，像长度、质量、时间、电流等物理量一样，也是一种物理量。(类比式——山东科技版)对中学阶段无法给出严格的科学定义或学生难以理解的概念，宜用泛指、列举或比喻的手段去说明，降低了知识学习的难度。二、教科书单元学习活动的设计高中化学新课程教科书改变过去以叙述知识为主的呈现方式，体现了将多样化的学习活动体现在教科书中，既能使学生获得发现和应用知识的体验，在活动中实现知识、技能、方法、态度和价值观方面的目标，同时也能转变教师的教学方式。可以这么说，丰富多彩的学生活动，为化学教科书内容和教学方法的革新提供了广阔的前景。化学教科书中的学生活动，应根据单元教材的内容思路作整体安排。活动的目的应清楚，活动的形式应多样，活动的过程应易于操作，教师的指导作用和注意点应给予提示。学生活动与教材其他部分之间的关系要呼应。分析我国的化学教科书，常见的活动方式有实验探究、制作模型、联想质疑、交流讨论、调查研究、收集资料、角色扮演、辩论等。以下结合具体案例来说明活动的价值。半导体材料与单质硅［交流·研讨］1.在前面的学习中，你已探讨过许多非金属单质，它们在性质上具有许多相似之处。硅作为非金属，它具备这些性质吗？2.硅能够成为一种重要的半导体材料，除了上述原因外，还可能与它具体的什么性质有关？——摘自山东科技版《化学1》(必修)第104页.提出学生从具体的已学过的非金属单质如碳单质、硫单质、氮气、氯气、氧气等着手，对它们进行性质比较归纳出非金属单质的一般性质。引导学生在活动中思考交流，认识硅单质与一般非金属单质的共性与特性。二氧化硫的性质和作用［调查研究］收集当地的雨水样品，并测定其pH。如果是酸雨，请走访环保部门，了解其产生的原因及有关的防治措施。——摘自江苏教育版《化学1》(必修)第90页.这是一调查、实验、数据处理、分析决策为一体的学生实践活动，有助于培养学生运用科学方法解决生活实际问题的能力，进一步认识化学与环境、技术之间的相互关系。食品中含有哪些添加剂［活动探究］查看食品标签——了解食品添加剂请你选择几种自己喜欢的食品，仔细阅读每种食品标签的成分表或配料表，找出其中的食品添加剂，试着对它们进行分类，将其记录在下表相应的空格内，并与同学们交流。食品名称营养强化剂防腐剂抗氧化剂着色剂膨松剂甜味剂发色剂1.目前广泛使用的食品添加剂有哪些？2.这些食品添加剂有什么作用？3.提出自己所关心的有关食品添加剂的问题。——摘自山东科技版《化学与生活》(选修)第41页.结合学生的生活经验和已有知识，引导学生在活动中思考、交流，并提供探究性的问题供学生探讨。沉淀反应的应用［思考与交流］利用生成沉淀分离或除去某种离子，首先要使生成沉淀的反应能够发生；其次希望沉淀生成的反应进行得越完全越好。1.如果要除去某溶液中的SO2-4，你选择加入钙盐还是钡盐？为什么？2.以你现有的知识，你认为判断沉淀能否生成可从哪些方面考虑？是否可能使要除去的离子全部通过沉淀除去？说明原因。——摘自人教版《化学反应原理》(选修)第61页.通过问题情景，引导学生开启思维，为充分表现学生的聪明才智和丰富的想像力提供机会。从以上案例分析可知，我国的课程标准的化学教科书，活动的数量增加，活动的方式多样，既有学生外显的操作动作，又有学生内在思维活动，特别在重视思想方法、突出科学探究上有新的突破，值得化学教师认真研究。需要说明的是，虽然新课程教科书为学生的探究和自主学习留出了时间和空间，但教材中的活动安排仍然停留在纸面上，其效果只有通过学生的实践来体现，要使所设计的活动真正发挥效果，必须改变课堂教学结构，创造学生自主探究的学习环境，教师角色要从管理者逐步转变成指导者和参与者。三、单元内容中的知识价值分析在课程教科书的分析中，对知识价值的分析和把握反映了施教者把知识作为目的还是手段的价值取向。如果把获得更多的知识作为教学的主要目的，那就是把知识的价值定位固定在知识的迁移上；如果是把知识作为一种手段(或媒介)，使学生通过知识的学习在能力、态度、情感等方面得到全面的发展和提升，则必须深入分析和挖掘知识的认知价值和情意价值。任何知识都具有多重价值，不能简单而论，而要兼顾学科体系、社会发展和学生三个方面进行综合考虑。（1）迁移价值：是指先前获得的知识能够促进后继知识的学习，它有助于更好地解决发展过程中遇到的各种问题和困难。（2）认知价值：是指获得知识的过程是学生对知识的自主探究过程，这个过程本身能够提高学生学会学习的能力。（3）情意价值：是指知识的学习过程会对学生的情意、意志、态度和价值观等的发展产生积极的影响。1.知识的迁移价值关于迁移，研究表明，知识的概括化程度越高，越容易发生迁移。所以为了最大程度地发挥知识的迁移价值，在设计课程时，就应该选择概括化程度较高的知识，尽量避免零散、杂乱的知识；换句话说，也就是要加强迁移价值含量高的化学理论性知识、策略性知识和情意性知识在化学课程中的比重，用它们把化学事实性知识串联起来。许多学者已经把这种理念应用到课程研制当中，并做了深入地挖掘。例如，美国心理学家布鲁纳在讨论“教什么”的问题时，强调“结构的重要性”，他认为教材要提供处于科学技术核心地位的基本概念，关于人生、艺术的基本主题。只有这样的教材，才具有强大的“迁移力”。德国学者倡导的范例教学理论，指出在学科材料中选择最典型的“范例”，其中包括基本概念、基本结构和基本规律，形成一种能够统率全局的概括性观念和方法论观念，从而能够达到把握其他各种材料的目的。溶液的配制及分析［问题解决］参考例3的解题方式，完成下列计算。某生产过氧化氢的化工厂分析人员从生产车间取过氧化氢样品1.00mL于锥形瓶中，加25mL水稀释，再用硫酸酸化后，逐滴滴加高锰酸钾标准溶液。当反应完全时，消耗0.1000mol·L-1高锰酸钾溶液20.20mL。高锰酸钾与过氧化氢发生反应的化学方程式为2KMnO4+3H2SO4+5H2O2K2SO4+2MnSO4+5O2↑+8H2O试计算过氧化氢的物质的量浓度。——摘自江苏教育版《化学1》（必修）第24页.教科书中的例3和上述“问题”均属于同样类型的化学问题：对于能定量进行的化学反应，用已知物质的量浓度的溶液与一定体积的未知物质的量浓度的溶液反应，根据反应时消耗的已知浓度的溶液的体积，通过计算确定未知浓度溶液的组成。工农业生产和科学研究中常用这种方法来进行物质组成的定量分析。科学研究表明，学习材料之间的相似性也同样影响迁移的发展。因此，课程若能注意提供学习材料与学生实际解决的问题间共同的成分，为知识的学习与未来应用架起迁移的桥梁，就能得到较好的学习结果。这就要求课程在选择知识的时候要重视结合现实生活，注意选取联系实际的知识，同时在呈现知识时要尽可能地创设与现实生活相似的学习情境，这样才能为更好地促进知识的迁移提供较大的帮助。从知识迁移价值的角度分析，为促进知识的有效迁移，教科书内容既有一定的概括性，使所选择的知识得以在学生的学习和社会生活中广泛应用，又体现了与社会实际密切联系，在教科书编制时从知识的引入到知识的拓展都要重视创设相关的情境促进学生学习。与此相对应，从教科书的角度看，就是要处理好“形式”和“情境”两个维度的关系。为使教科书的形式和情境达到平衡，使教科书涉及的知识既能表现出概括性，又能兼顾情境性，“主题”、“课题”或“单元”不失为一种有效的途径。在编制教科书时，利用一个个有代表性的主题代替传统的“章节式知识综合体”，从学生熟悉的情境出发，介绍相关学科专题的知识，这样既能调动起学生学习的积极性，又能便于学生学以致用。2.知识的认知价值从某种意义上说，学生的学习过程是一个认知加工过程，是学生认知结构和情意品质不断丰富和完善的过程，如我们所熟悉的有意义学习，就是通过将新的知识与认知结构中已有的有关知识建立起联系而进行的，新知识的获得又补充和完善原有的认知结构，而认知加工过程则会借助不断的学