基于促进学生科学素养发展的高中化学新课程教材研究.doc

基于促进学生科学素养发展的高中化学新课程教材研究——北师大“新世纪”（鲁科版）高中化学必修模块教材分析胡久华王磊培养和发展学生的科学素养已经成为全世界公认的科学教育的核心目标我国《普通高 中化学课程标准》明确规定高中化学必修模块（《化学I》和《化学2》）的课程目标是全面 提高学生的科学素养，并且将科学素养界定为知识与技能、过程与方法、情感态度与价值规 三个维度在必修模块，通过哪些具体的课程内容促进学生科学素养的发展?这些课程内容 在教材中是如何组织和呈现的?怎样从科学素养的视角分析教材，从而实现以促进学生科学 素养发展的教学?这些是本文要探讨的问题一、 从科学素养的视角分析必修模块的课程内容以提高学生的科学素养为核心，《普通高中化学课程标准》从“认识化学科学”、“化学 实验基础”、“常见无机物及其应用”、“物质结构基础”、“化学反应与能量”、“化学与可持续 发展”六大主题规定了必修模块的课程内容，综合反映了学生发展的需要、社会发展的需要 和学科发展的需要对全体高中生的共同要求；全面体现知识与技能、过程与方法、情感态度 与价值观三个课程目标维度的要求，以化学学科核心观念、基本知识和技能、科学探究与化 学研究的基本过程和基本方法、对待自然和社会及技术的基本态度等作为核心内容线索，构 建科学素养在义务教育基础上新的发展平台。

具体分析见表1二、 从科学素养的视角分析必修模块的教材课程标准从知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观三个维度界定了科学素养的含 义，并且从三个维度规定了课程内容，这些课程内容在教材中如何阐释和具体化?如何组织 和呈现?为了解决这些问题，需要深入思考的是：①每个维度的内容是有各自的结构系统还 是只有分散的点没有面?②每个维度的各自内容之间是否有先后关系、不同水平关系，即发 展层级问题?③三个维度的内容是独立组织编排还是融合编排？表1从科学素养视角对必修模块课程内容的分析模块维度知识与技能情感态度与价值观过程与方法《化学1》元素化合物：钠、铝、铁、铜 等金属及其重要化合物的主要性 质；氯、氮、硫、硅等非金属及其 重要化合物的主要性质概念原理：物质分类及胶体； 物质的量及相关概念；电解质、电 离及离子反应；氧化还原及相关概 念化学实验技能：物质检验、分 离、提纯和溶液配制等实验技能化学科学对提高 人类生活质量和促进 社会发展的重要作用八种元素及其化 合物在生产生活中的 应用及其对生态环境 的影响，了解常见的金 属材料及其应用观察、实验、假说、 模型、比较、分类等科 学方法；体验科学探究 的过程，学习运用以实 验为基础的实证研究 方法。

定量研究的方法 对研究和学习化学的 重要作用实验方案设计、实 验条件控制、数据处理 等方法《化学2》元素化合物：甲烷、乙烯、苯 的主要性质；乙隔、乙酸、糖类、开发高能清洁燃 料和研制新型电池的控制反应条件在 生产和科学研究中的汕脂、蛋白质的组成和主要性质概念原理：元素、核素、原子 结构、核外电排布、元素周期律、 元素周期表；化学键、离子键、共 价键；化学反应速率、化学反应限 度；化学能与热能、电能的转化； 同分异构、有机物的成键特征有机物在化工生 产中的作用和日常生 活中的应用化学在自然资源 综合利用方而的重要 价值，化学对环境保护 的意义;在化工生产中 遵循“绿色化学”思想 的重要性作用；化学方法在实现 物质间转化中的作用要想问答这些问题，需要回到课程内容的核心指向：发展学生的科学素养各国的一些 组织机构、国际性组织都专门对科学素养的内涵进行了界定，也有不少研究者对科学素养进 行定义综合分析发现，目前比较-•致的观点是：科学素养包括科学知识、科学过程与方法、 对科学本质的理解、科学态度情感与价值观、科学技术与社会的关系等儿个方面；科学素养 是“公民的科学”或“公众理解科学”的素养，与人们的日常生活密切相关；科学素养越来 越强调个人对科学、技术和社会的相互作用的理解，强调个人对与科学相关事务的参与、讨 论和决策，强调应用科学知识或科学思维解决日常生活和社会事务中遇到的实际问题的能 力。

由此可见，在科学素养构成的研究中，已有的研究成果主要采用要素化的界定方式，但 是科学素养高低的外在表现为解决问题能力的高低这必然导致我们面临这样的问题：怎样 组织和呈现知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观各维度的内容要素才能促进学生解 决问题能力的提高和发展呢？巳有的研究表明能力是类化了的知识与技能结构，是概括化和系统化了的知识与技能的 网络系统（冯忠良，1992）科学能力是类化了的知识技能的经验网络，不同的知识和经验经 过类化之后，形成和发展为不同的能力，满足解决各种问题任务的不同活动需要（王磊， 1998）由此可见，越是结构化的、网络化的知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观, 越有利于提高学生的科学素养；科学素养的功能性表现为知识与技能、过程与方法、情感态 度与价值观的融合，在解决实际问题中的综合应用；科学素养的培养具有阶段性，是有层次 水平的这些认识的建立和明确，决定了在教材中组织和呈现必修模块课程•内容的时候，需 要挖掘知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观各个维度的结构体系及发展层级，形成 各个维度的内容线索，在此基础上实现三个维度的有机融合，以便促使学生在解决I、可题时能 动地、结构化地提取所需的信息。

I. 科学素养的发展需要知识与技能的结构化（1）必修模块的结构体系虽然《化学1》和《化学2》是独立的模块，售科版必修模块教材将其构成一个整体， 从而建构必修模块的结构体系从整体的柩架看，教材先让学生建立研究物质性质的思路和 方法，然后指导对具体物质性质的认识在物质性质的认识积累到一定程度的时候，建立对 物质性质与结构关系的认识，并且建立对物质性质的规律性认识在此基础上，丰富和发展 对化学反应的认识，进而乂指导对另一•类重要物质（有机化合物）性质的认识因此，将《化 学1》和《化学2》形成一个整体，《化学1》主要是元素化合物内容，为《化学2》的概念 原理莫定感性认识基础，《化学2》中原子结构理论帮助学生在《化学1》的基础上进一•步认 识元素与物质的关系，同时还是学习元素周期律、认识元素周期表的结构、建立化学键概念 的理论基础；元素周期律和元素周期表的学习使学生在整合《化学1》中学过的元素化合物 知识的同时，进一步发展对元素化合物性质的认识《化学啥分为4章第1章建立对化学科学的基本认识，明确化学的研究对象，建立认 识物质性质的思路和方法，建立定量认识的工具第2章建立对物质分类的认识，并使学生 建立从分类的角度认识物质的性质，建立认识工具和思路，建立对物质及反应在水溶液中的 微观认识，将宏观认识发展为微观认识，通过氧化还原反应内容使学生建立认识和研究物质 性质和化学反应的新角度。

第3章建立对碳、觥、硫等元素及其化合物的认识，从自然界中 的存在和转化到实验室中的存在和转化，最后到生产生活中的应用第4章建立对硅、铝、 铜等元素及其化合物的认识，从材料引入，提取其中的核心元素及其物质，然后展开对物质 性质的认识，最后再同到材料中的应用《化学2》分为3章第1章通过物质性质与原子结构的关系，建立对物质性质的规律 性认识，建立各元素间的联系和规律第2章建立对化学反应的认识，从化学反应的本质(从 化学键分析)、化学反应中的能量变化、化学反应的快慢、化学反应限度等角度建立认识 第3章建立对有机化合物的认识先认识有机化合物的共性和结构特点，然后认识各个代表 性的有机物的性质从生产生活中的有机化合物学习有机化合物的性质，最后乂回到生产生 活的应用《化学1》和《化学2》教材的结构框架如图1所示2)物质性质的结构体系鲁科版必修模块教材构建了新的物质性质系统《化学1》模块构建了以元素为核心的 知识结构使学生建立知识结构的途径是：先建立对某元素物质家族的整体认识，然后再认 识典型的代表物，在此基础上认识一类物质的性质，从而建立某元素物质家族的知识网络一 —核心元素主要化合价和含有该元素的物质类别的二维结构图，图2是以硫元素为核心的知 识结构。

重要的是，以元素为核心的二维知识结构图实现了对单-•物质性质认识到对一类物质性 质的认识例如，知识结构图中横向联系的物质具有相似的氧化性和还原性当学生知道了 二氧化硫具有还原性，能够被氧气氧化，他相应地也就知道了同样具有+4价硫元素的亚硫 酸和亚硫酸钠也具有还原性，能够被氧气氧化；此外知识结构图中纵向联系的物质具有类物 物质的一般性质，如酸性氧化物的一般性质、酸的一般性质等这样，学生可以通过对单一 物质性质的认识迁移到对一•类物质性质的认识，达到举一反三，触类旁通，提高学习的实效 性更重要的是，教材实现了学生建立知识网络思路和应用知识网络思路的-致性，从而实 现知识结构的操作化和应用性例如当学生研究硫单质性质时，可以对其进行分类，从该类 别物质通性的角度预测它的性质，分析是否能够与金属单质、非金属单质、氧化物、酸、碱、 盐等发生反应；然后分析该物质中核心元素的化合价，预测是否其有氧化性或还原性，可能 与哪些氧化剂或还原剂发生反应，最后通过实验事实或信息资料等途径验证预测，获得对硫 单质性质的认识类似地，当遇到与硫单质相关的实际问题时，先分析判断是否存在价态变 化，如果存在价态变化，可以依据知识结构图中的纵向联系分析解释，如H： S斗S m|i SO： -)so,；如果不存在价态变化，可以依据知识结构图中同一水平的横向联系进行分析解决, 女n SO：叫IH： SO,斗 N\SO,o在《化学2》中，教材帮助学生建立元素之间的知识结构，即位、构、性三维知识结构 图，让学生充分构建物质结构、元素周期表中的位置与物质性质之间的关系。

此时学生再看 到硫元素，不仅能够认识到含有硫元素的各物质之间的关系，还要认识这些物质性质与硫原 子结构的关系，以及它们与同周期、同主族物质性质的递变关系为了能够让学生逐渐建立、完善知识结构，教材为学生搭建了三个平台，分别为：①对 物质的分类认识与对元素及其常见化合价的认识；②对含有某元素及其化合物性质的研究; ③对元素周期律和元素周期表的认识，从而让学生逐渐建立起三个层次的知识结构：①只有 散点五连线的元素化合价、物质类别的二维知识结构；②以元素为核心的，建立点与点联系 的元素化合价、物质类别的二维知识结构；③位、构、性的三维知识结构图2. 科学素养的发展需要过程与方法的具体化和发展层级鲁科版必修模块的教材将课程标准规定的过程与方法内容具体化，通过“方法导引”和 “活动探究”等栏目加以呈现此外教材将过程与方法内容作为明线贯穿于整个必修模块, 例如在《化学..第1章专门设立-•节“研究物质性质的方法和程序”，在《化学1》第2章 借助物质分类和氧化还原反应内容，进一•步发展学生研究物质具体性质的思路在《化学2》 中通过“方法导引”栏目延伸过程与方法内容线索如图4为《化学2》中的活动探究“第 3周期元素原子得失电子能力的比较”的“方法导引”。

在过程与方法教学中，教师经常出现“泛化”的倾向，在不同的教学中，过程与方法维 度的目标均为“培养学生的探究能力或者让学生体验科学方法二鲁科版的必修模块教材充 分挖掘化学知识能够承载的过程与方法教育价值，并且将其具体化，充分展现方法的过程性、 思维性和操作性，使程序性知识更加外显和明确例如关于氧化还原反应内容的处理，教材 的处理突出发挥了氧化还原反应内容对学生研究物质氧化性与还原性的理论和方法指导作 用，并通过对铁及其化合物氧化性和还原性的探究活动，让学生建立具体的思路和方法，如 “如果你预测某物质具有氧化性，就应该寻找具有还原性的另一物质，通过实验证实两者能 发生氧化还原反应来检验你的预测。