情境視角下的新版普通高中化學教材解讀

嚴文法張瑤李彥花Summary：《普通高中化學課程標準（2017年版）》教材編寫建議指出，化學教材內容的選擇“應具有真實情境性”、習題設計“應具有情境性”。課程標準是教材編寫的依據，新人教版高中化學必修教材創設了豐富的情境素材。在借鑒已有研究對教材中的情境進行分類的基礎上，分析了教材中情境的具體內容、編寫特點，討論了情境的教學功能。Key：人教版新教材;情境;核心素養：1008-0546（2020）08-0008-05：C632：Adoi：10.3969/j.issn.1008-0546.2020.08.003一、問題提出《普通高中課程方案（2017年版）》中指出要“關注學生學習過程，創設與生活關聯的、任務導向的真實情境，促進學生自主、合作、探究性地學習”[1]。2017年版普通高中各學科課程標準“進一步精選了學科內容，重視以學科大概念為核心，使課程內容結構化，以主題為引領，使課程內容情境化，促進學科核心素養的落實”[2]。《普通高中化學課程標準（2017年版）》（以下簡稱“2017年版課標”）[3]的基本理念提到要“以發展化學學科核心素養為主旨、重視素養為本的教學”，而“創設真實問題情境，開展以化學實驗為主的多種探究活動”是發展化學學科核心素養的重要教學手段。2017年版課標中的“教學提示”部分把“情境素材建議”作為一個單獨的板塊進行呈現，并提供了累計223處情境素材建議[4]，足見情境素材在新課標中的價值和地位。2017年版課標的“教材編寫建議”部分也建議化學教材內容“應具有真實情境性，體現時代性，有利于學生知識視野的拓展，感悟科學、技術、社會、環境的相互影響”，而且習題設計也“應具有情境性”。課程標準是教材編寫的依據，教材是教師進行教學和學生學習的主要材料。2017年版課標頒布之后，教材也進行了相應修訂。真實問題情境是發展學生學科核心素養的重要載體，教材能否參考課程標準的教材編寫建議有效創設情境，是值得研究的問題。本文從情境視角對新人教版高中化學必修教材進行了分析，對情境素材在教材中的呈現類型、特點以及功能等進行了分析和思考，以期對基于核心素養發展的教和學有所啟發。二、新人教版高中化學必修教材中情境的類型情境是教師在教學過程中從教學內容出發創設符合學生心理認知的真實而有意義的教學情景、環境和背景。在已有的研究中情境素材類型具有不同的分類標準，比如按照情境的自然形式、情境創設的途徑、情境的來源或者呈現方式等標準進行分類[5，6]。本研究參考已有研究，結合化學學科特色，以教材中具體情境內容作為依據，將教材中的情境類型分為：化學史情境、生活經驗情境、化學實驗情境、工業生產情境、模型模擬情境五種[7]。化學史情境是指化學學科中概念、理論和學說的發現歷程、化學家獨特的趣味故事或者研究成果等;生活經驗情境是指日常生活中蘊含的與化學學科相關的現象、事件、化學品或者職業介紹等;化學實驗情境是指促進學生思考的探究性實驗或實驗室的儀器設備、藥品等的介紹等;工業生產情境是指現代工業生產中所運用的工業原理、工業儀器、工業流程或工業產品等;模型模擬情境是指利用卡通圖片、動畫、微觀示意圖或實物模型使難以觀察的微觀事物顯現化所創設的虛擬情境等。根據上述情境素材分類標準，對新版化學必修教材中的情境數量進行描述性統計，得出圖1的數據。三、新人教版高中化學必修教材中情境的具體內容分析1.化學史情境化學史是化學學科的重要財富，新人教版高中化學必修教材中涉及的化學史情境一共20處，根據化學史的內容可以將其分為以下類型：（1）化學發現故事，如“氯氣的發現史”“丁達爾效應發現史”“合成氨的發展史”“芳香族化合物與苯的發現史”等;（2）化學概念、理論、模型等的發展史，如“氧化還原反應概念的發展史”“元素周期律的發展史”“原子結構模型的演變史”和“電離模型的發展史”等;（3）化學家的個人經歷以及為化工事業所做出的貢獻，如“門捷列夫的預言”“侯德榜和侯氏制堿法”“煉鐵高爐尾氣之謎的解開”等。化學史記錄著化學學科知識體系的整個發展歷程，在課堂教學中合理利用化學史情境素材將靜態的結果化的知識轉化為動態的知識發展歷程，向學生介紹知識產生、發展的背景，使學生感受化學學科知識的形成進程，促使學生沿著學科知識的發展歷程來建構自己的知識框架，從而加深學生對知識的理解。2017年版課標的“情境素材建議”也提供了豐富的化學史情境素材，比如電離和氧化還原理論的建立以及元素周期律（表）的發現史料等[8]，可以看出化學史情境素材是化學課堂教學的重要內容，對于學生學習化學知識有著獨特的價值。以“氧化還原反應”的教學為例，學習“燃素說”到“氧化學說”的演進以及氧化還原反應概念理論建立的發展歷程，能夠幫助學生深入理解氧化還原反應的概念及特征、樹立辯證唯物主義的觀念、體會科學家們在尋找真理時所具有的科學品質。化學史情境素材的運用除了可以增加學生學習興趣、深化對知識的理解之外，還可以幫助學生領會科學家們堅持不懈的科學態度，從而進一步培養學生化學學科核心素養。2.生活經驗情境化學與日常生活息息相關，新人教版化學必修教材中累計設計了134處生活經驗情境，包含（1）自然現象：森林中的丁達爾效應、丹霞地貌以及酸雨等;（2）日常生活中的現象：燃料的燃燒、食物的腐敗和節日煙花等;（3）化學物質在日常生活中的用途：碳酸鈉（用作造紙、制玻璃、制皂等）、電池、玻璃、陶瓷和合金材料等;（4）化學相關的工作：水質檢驗員、測試工程師、科技考古研究人員以及電池研發人員等。創設學生所熟悉的生活經驗情境，可以產生心理啟動效應，能夠很快讓學生產生認知上的共鳴或者認知沖突，促進學生在已有認知基礎上拓展認識，減輕認知困難。以“影響化學反應速率的因素”為例，教師通過創設冰箱儲存食物、用煤粉代替煤塊或向爐膛通風等生活經驗情境，將日常生活中的現象與化學知識聯系起來，為理論提供事實證據，能夠引發學生積極思考，順利得出影響化學反應速率的因素，并能讓學生切實感受到化學與生活的密切聯系。創設良好的生活經驗情境素材，不僅能夠增加學生對化學學科的興趣，還能促進學生主動建構化學學科知識，運用知識去解釋生活中的現象原理，使得知識向素養發生轉變。3.化學實驗情境化學是一門以實驗為基礎的學科，所以實驗在化學學科中有著舉足輕重的地位。新人教版高中化學必修教材中化學實驗情境共74處，包括（1）物質性質驗證性實驗：鈉與水的反應、氯氣的漂白性、焰色試驗等;（2）物質制備實驗：膠體的制備、氯氣的制備、氨氣的制備等;（3）物質檢驗性實驗：氯離子的檢驗、Fe3+的檢驗、S04-的檢驗等;（4）綜合性研究與實踐探究活動：簡易電池的制作、檢驗食品中的鐵元素、測定雨水中的PH、豆腐的制作等。實驗為學生提供了學習的支架，但是以往教材中的實驗是去情境化的[9]，只是孤立地展示實驗操作的步驟，而化學實驗情境不應只是教材中實驗本身，更應該包含課堂中教師與學生互動的整個教學環境。實驗情境是課堂中能激發學生思考的真實探究情境，在實驗過程中，學生不能只是以看魔術的心態去觀看實驗現象，教師應該對學生加以引導，思考實驗現象背后所蘊含的化學原理，促進學生對化學學科的理解從感性認知向理性認知發展[10]。以“鈉與水的反應”為例，實驗過程中學生會觀察到：鈉浮在水面上、熔成小球、四處游動、發出嘶嘶的響聲、溶液變紅，這些實驗現象給學生提供了推理的證據，引導學生思考鈉與水反應的反應原理，得出結論，深化對知識的理解。所以對于化學學科知識的學習，實驗情境是必不可少的，它不僅能夠培養學生的實驗操作技能，而且能夠給予學生視覺上的震撼，激發學生學習化學的興趣，引發學生的思考，促進學生科學思維能力的提高。4.化工生產情境新人教版高中化學必修教材中化工生產情境共有22處，如電子工業中制作印刷版電路、工業制堿、工業制硫酸、海水提溴工藝以及化工業中所使用材料——催化劑等。對于學生而言，化工生產情境可能相對陌生一些，但這類型的教學情境卻能將化學理論知識與實際生產實踐相結合，對于提升學生的化學學科綜合思維能力具有重要價值。在運用化工生產情境進行教學時可以讓學生進行角色扮演，像真正的工業生產者一樣，了解工業生產的全部過程，解決實際生產中所存在的問題，從而提升學生的綜合素質。以“工業制硝酸”為例，將化學工業生產與化學知識相結合，從生產原料、反應、副產物的處理等各個方面進行分析，思考如何得到硝酸的最大產率、原料利用率最大、處理尾氣氮氧化物等問題，在這個過程中學生既學習了實際化工生產中的制硝酸工業流程和原理，也培養了學生環境保護和資源循環利用的思想。在教學中運用化學工業情境素材進行教學，能夠提高學生的綜合思維能力和工程意識，并能使學生感受到科技的發展對于日常生活的影響，拓寬學生的科學視野。5.模型模擬情境新人教版高中化學必修教材中模型模擬情境共有10處，如氯化鈉導電示意圖、氯化鈉固體在水中的溶解與形成的水合離子示意圖、電子層模型示意圖以及鋅錳干電池構造示意圖等。化學學科的特征是“從微觀層面認識物質，以符號形式描述物質，在不同層面創造物質”[11]，對于剛剛步入高中階段的學生而言，從微觀層面認識物質的能力相對較為薄弱，較難建立宏觀與微觀之間的聯系，若在教學過程中借助微觀的模型模擬示意圖，幫助學生理解物質的微觀狀態，化抽象為具體，可以減輕學生的認知困難，對學生認識微觀世界具有重要的意義。以“電解質”為例，通過呈現NaCl導電的微觀示意圖，能夠讓學生從微觀水平認識并解釋NaCl溶液和熔融NaCl能夠導電的原因是由于其自身產生了能夠自由移動、帶電荷的離子，從而加深對電解質概念的理解，并理解現象發生的微觀本質，進而培養學生宏觀辨識與微觀探析的核心素養。四、新人教版高中化學必修教材中情境編寫的特點分析1.注重融合化學史與傳統文化我國是一個擁有深厚文化底蘊的國家，并且在歷史發展的長河中，產生了許多化學化工技術的成果，新人教版化學必修教材情境素材內容的選擇非常重視我國的化學史和傳統文化。化學史是人類科學發展過程中所遺留的寶貴財富，化學史中蘊含了豐富的文化與化學知識，新人教版高中化學必修教材能通過展示一些化學史素材讓學生了解科學家有趣的個人經歷和成就或者概念、理論和模型的形成和發展歷程，例如教材中通過介紹“侯德榜和侯式制堿法”，讓學生學習侯德榜先生的愛國熱情、不屈不撓的創業精神以及敢于創新、探索未知的科學態度。新人教版高中化學必修教材中的情境素材還與我國傳統文化相融合，例如在教材呈現了“豆腐的制作”的實踐活動，要求教師在教學中組織學生查閱資料，了解我國傳統制作豆腐的原理、過程以及豆腐的營養特點。教材中還介紹了其他諸如糧食釀酒和制醋等傳統工藝技術，這種類型的傳統文化情境素材，能夠讓學生感受中華飲食文化的價值，增強學生的文化自信，培養學生對中華傳統文化的興趣，發展學生的人文素養，2.注重體現STSE思想2017年版課標的“課程目標”指出“能深刻理解化學、技術、社會和環境之間的相互關系”，在選修課程主題內容中，也多處強調“STSE綜合實驗與實踐”[12]。教材設計了豐富的體現STSE思想的情境，例如汽車尾氣的處理、酸雨以及污水處理等當代社會密切關注的社會性科學議題，檢驗食品中的鐵元素、了解食品中的有機化合物以及農業生產中化肥和農藥的使用等與生命健康相關的生活主題等，這些情境素材的呈現，讓化學、社會、技術與環境密切聯系在一起。以“汽車尾氣的處理”為例，通過創設情境讓學生意識到環境問題的嚴重性，也讓學生意識到化學發展與技術、社會和環境之間的關系。在教學過程中，教師結合教材創設與STSE密切關聯的綜合實踐活動，幫助學生樹立綠色化學的觀念，以此培養正確的科學態度和社會責任感。3.注重拓寬學生的職業視野新人教版高中化學教材第一次將“化學與職業”作為一個欄目在教材中呈現，這是教材的一個創新點。化學科研工作者們通常是在實驗室中進行科學技術與理論的研究，然而將科學研究理論運用于社會實踐的卻是這些普通化學工作者，教材從不同的領域對普通化學工作者進行介紹，例如：水質檢驗員、測驗工程師、科技考古研究人員和電池研發人員等，在教材中以這樣的方式出現，可以讓學生了解與化學相關的職業，進一步了解從事化學工作所需要的專業知識。以“電池研發人員”為例，在教學過程中以電池研發的職業介紹為切人口，通過介紹研發人員諸如電池構成材料的研制、電池性能的改進和應用的拓展等工作，使學生從中學習電池的組成、工作原理、以及電池的回收等相關知識，從而促使學生對電池研發人員的職業產生興趣。在教學過程中創設關于普通化學工作者的職業情境，讓化學職業更加貼近學生的日常生活，也讓學生明確普通化學工作者的重要性，增加對生活中的化學職業的興趣，這對于學生未來的職業規劃也將會有一定的幫助。4.注重科學領域的前沿成果2017年版課標指出“化學教材內容的選擇應該凸顯現代科學技術發展的新成就，尤其是我國科學技術工作者取得的重大成果”n引。教材中的情境內容多處介紹了稀土資源開發與利用、燃料電池的開發和利用、用C60作輪胎的“納米汽車”、碳納米管、石墨烯材料以及合金材料等最先進的科學技術成果，體現了科學的基礎性、時代性和創新性。教材還展示了我國在科技領域取得的成就，如2015年我國化學家屠呦呦因青蒿素的研究獲得了諾貝爾生理學獎、2017年我國宣布成功研制了具有某種性能的超級鋼、我國自主研制的高性能殲擊機所使用的隱形涂料等。教材通過創設體現科學領域發展的前沿、研究熱點以及最先進的技術領域的情境，能夠讓學生在學習的過程中，發展創新意識與社會責任等核心素養。5.注重在習題設計中融合情境教材中的習題主要是用于鞏固學生所掌握的知識，及時對所學知識進行回顧練習，情境化習題給出了具體的材料背景，能夠體現知識的應用價值，幫助學生聯系從已有知識經驗出發去分析并解決實際問題。2017年版課標在“教材編寫建議”中指出習題設計“應以學生的經驗為基礎，創設合理生動的問題情境，提高學生運用化學知識解決實際問題的能力”[14]。新版教材的習題中融人了豐富的情境素材，比如我國古代四大發明黑火藥的制取、燃料電池、冷敷袋、工業上制備高鐵酸鈉、工業廢水處理等。情境主要出現在習題的題干部分，也有的出現在選項中。情境化習題的問題解決，需要學生能夠從情境中提取出關鍵的信息并進行綜合分析，得出結論。教材習題的情境化設計，體現了2017年版課標所提出的“把握素養、情境、問題和知識四個要素在命題中的定位和相互聯系，構建以化學學科核心素養為導向的命題框架”[15]，不僅能夠提升學生知識掌握的水平，而且也可以提升解決實際問題的能力，發展學生的科學思維能力，促進學生從化學學科知識向化學學科核心素養轉化。五、新人教版高中化學教材中情境的教學功能1.激發學生的學習動機對于學生而言，理論知識的學習相對枯燥，若創設實驗現象、自然現象、模型動畫等能吸引學生的注意力有趣的情境，則能調動學生的積極性。教材中提供了大量的實驗素材、化學史、社會研究熱點以及技術前沿等情境素材，在教學中利用教材中的情境素材創設真實而富有意義的教學環境，可以使得相對枯燥的學習內容更加有趣，而且豐富多彩的情境，能讓學生身臨其境，使得學生處于積極、輕松、健康的學習氛圍中，有利于激發學生的內在驅動力，對知識產生興趣，進一步理解情境所傳遞的化學原理、概念和理論等，提高學習效率。2.促進學習方式的轉變學生在學習化學之前，對于身邊的事物和現象存在不同層面的認識，可能會產生錯誤概念或者相異構想。教師通過將教學情境素材設計成探究活動，可以為學生建立一個學習框架，給學生提供一個答疑解惑的機會[16]。教材中新穎的情境素材，容易引發學生的認知沖突，能夠促使學生提出問題，而且教師也可以通過設計有價值的問題教學情境，將核心概念、問題和活動融為一體，激發學生的探究意識，使學生像科學家們一樣進行科學探究，體驗發現問題、解決問題、得出結論的全部過程。在探究過程中，學生將轉化自己在學習過程中的角色定位，使得自己不再是知識的接受者而轉變成知識的開拓者，學習方式從被動變為主動，同時對于自主建構的知識，學生的理解也會更加深入，這樣有助于化學學科核心素養的提高。3.促進知識的遷移知識不是孤立產生的，它是對社會實踐、科學探究和生活經驗等的高度概括和總結，教師在教學中創設教學情境，將知識融入到情境中，讓學生明確知識產生的背景與條件，揭示其存在的意義，使得學生的學習更有意義。在一定的教學情境背景下，讓學生在已有的認知基礎上自主建構知識網絡，發展自己的學科理解，能夠使得學生對于知識的理解更靈活，有助于幫助學生實現認知思路和化學學科知識的結構化，并能幫助學生在面對新的問題時，能夠很快與記憶中的情境進行匹配，并對相應的知識進行提取，從而靈活地將知識加以運用，促進知識的遷移，進而提高解決問題的能力。4發展學生的社會責任感教材中的情境內容介紹了一些現代社會關注的熱點，如航天、材料以及醫藥等前沿科技領域，教師通過介紹這些前沿科技使得學生在學習化學學科知識的同時也能夠感受到化學對于促進社會發展的重要性，以此激發學生未來繼續從事化學科學研究的興趣，從而提升學生的社會責任感，為社會進步、科技發展貢獻出自己的力量。除此之外，教材中還創設貼近生活、貼近社會的真實問題情境，比如工業生產中三廢的處理、環境污染、能源利用等一系列問題，教師通過展現這些亟待解決的嚴峻現實來引發學生反思，讓學生意識到科技的發展對于現在的社會有著利與弊的兩面性，以此激發學生情感上的共鳴，愿意為環境保護、可持續發展做出努力，進一步幫助學生樹立綠色化學的觀念和可持續發展的意識，發展學生的社會責任感。六、討論情境在教學中的價值是毋庸置疑的，教材中編寫了豐富的情境素材，對于課堂教學有著重要的參考價值。教師在利用教材進行課堂教學的時候，對教材中創設的情境一方面要思考情境內容的啟發性，思考如何啟迪學生的科學思維;而另一方面還需要思考如何創造性地使用教材中的情境或者是如何參考教材中的情境素材創設新的具有時效性、代表性、開放性、趣味性、探究性的情境。所以對于教材中情境素材的運用有以下幾點建議，首先，在素材內容的選擇上要依據教學目標，結合化學學科特色、基本觀念和思維方式等，選擇符合教學主題的素材;其次，教學情境素材的使用設計要考慮學生的心理特點和認知發展水平，從學生已有的經驗、