论文部分内容阅读
[摘 要]以“金属材料”的内容为例对我国人教版初中化学教材与美国初中主流科学教育教材《科学探索者》进行了对比研究，结合泰勒原理从内容结构和知识呈现等方面进行比较，两版教材各具特色，相比人教版，美版教材更强调从概念的应用中学习研究物质的方法；从本质认识物质性质；注重学科之间的渗透。
[关键词]中美化学教材；对比思考；金属材料；初中化学
[中图分类号] G633.8[文献标识码] A[文章编号] 16746058（2017）35005703
教材，即供教学所用的材料，它是影响教学质量的基本要素之一。教材是由一定的育人目标、学习内容和学习活动方式分门别类组成的可供学生阅读、试听和加以操作的资料，既是教师进行教学的主要材料，又是学生认识世界的媒体。由此可知，教材是“教什么”“如何教得更好”和“如何更好地设计教学，展开教学活动”的依据；教材是教师的好帮手；教材能提供许多学习资料，供学生了解新事物，并启迪新的思考方式。因此，教材对于教学、教师和学生有着十分重要的作用。
不同的国家，对于教材内容的设计和编排存在较大差异，这直接影响到学生素质和能力的培养。如在国际化学奥林匹克竞赛中，我国的学生通常理论成绩较占优势，但在实验实践方面相对较弱，这已引起我国化学教育工作者的思考。美国学生的科学成绩一直处在世界前列，其中科学教材起着重要的作用。我国绝大多数省份的初中学校主要使用人教版初中学校则化学教材，美国初中学校则以《科学探索者》作为初中化学教材，因此有必要对这两种教材进行对比研究，取长补短，优化教材的编写。通过对比研究发现，两版教材的编排在内容的安排、侧重点和学生素养的培养等方面都存在较大差别。由于“金属材料”章节在教材中占有重要的地位，是学生初中阶段学习的重点，同时金属材料是生活中常见的材料，与生活联系紧密，体现了化学学科与生活密切相關的特点，所以本文以“金属材料”这一重要内容为例，对美国版（简称“美版”）教材与我国人教版教材进行分析，以期同行能够从中获得一些有益的思考和启示。
一、中美初中化学教材的对比分析
1.内容及整体结构的对比分析
人教版九年级《化学》是我国大部分地区现行使用的初中化学教材，分上、下册，共两本，以生活主题为中心，主要从分子、原子的角度研究物质的组成、结构、性质以及变化规律。“金属材料”属于“身边的物质”板块的内容，该板块编排在人教版九年级下册第八章，主要内容包括“金属材料”“金属的化学性质”“金属资源的利用和保护”三个知识点。在学习“金属材料”之前，学生通过氧气、水、碳及其化合物等身边常见物质的学习，具备了一定的化学基础知识，掌握了基本的化学实验操作技能，在此基础上进一步学习金属材料，可丰富元素及其化合物的知识，体现化学与生活的密切联系，同时也为学生进入高中阶段学习其他元素及化合物做好铺垫。
《科学探索者》是美国现行的初中主流理科教材，全书分为17个组册，内容涵盖物理、化学、环境、动物、遗传等各科学领域，涉及化学的分册有《化学反应》《物质的构成》《科学探究》《地球上的水》《环境科学》。金属材料的内容分布在《物质构成》《化学反应》的“元素周期表”“探索物质”及“原子和化学键”等章节，以元素、元素周期律和化学键等化学概念作为载体，介绍金属及合金的性质以及金属在生产、生活中的应用。美版两册教材的编辑主题不同。《物质构成》分册以宏观角度介绍身边常见物质，《化学反应》分册从微观视角探析化学反应发生的微粒变化情况。两册教材关于金属材料的知识容量大，分册介绍有利于减轻学生的学习压力，提升学生对知识的理解程度，培养学生宏观与微观结合的思维。
两版教材主体内容的设计见表1。
19世纪，美国著名教育学家和课程理论专家拉尔夫·泰勒（RalphaW.Tyler），在其《课程与教学基本原理》一书中提出了五条选择学习经验的原则。两版教材的内容安排都遵循了这一原理，课本上的知识均与实际生活紧密联系在一起，保证了学生有机会将所了解、所学的知识和生活联系在一起，并有机会在实践中应用所学知识，在知识的进一步求知和应用实践中获得满足感。可见，两种版本的教材大方向是一致的，均根据青少年的身体和心理发展特点，通过阐述丰富的化学内容，列举严谨的探究活动，以体验科学奥秘的方式来培养学生的思维能力，提升学生的科学素养。
根据表1可知，在知识内容上，两版教材均围绕金属材料在生活、生产中的运用来叙述金属的性质，体现了化学与生活联系密切的学科特点。美版教材内容丰富、跨度大，以元素、元素周期律和化学键等化学概念作为基石来讲述金属的性质，注重宏观与微观的联系。《物质构成》分册结合元素周期表，将其中涉及的金属元素都进行了介绍，并让学生寻找其中的规律；《化学反应》分册结合金属键来理解金属发生变化时其内部“电子海洋”的变化情况。两册教材共同讲述金属材料，体现了美版教材“为什么”的探究本源思想，使学生知其然，且知其所以然，利于学生灵活地理解知识而非机械地死记硬背。同时，在“金属键”课题中提到了“电子海洋”，这是物理化学和信息化学方面的知识，体现了美版教材内容涉猎面广，注重学科知识间的横向联系以及知识间的综合性学习的特点。
而人教版教材内容跨度小，重点内容突出，主要结合生活经验和实验讲述常见金属（铝、铁、铜和银等）的性质和用途，体现化学是一门以实验为基础的学科，重视培养学生的实验操作思维；在编排上注重选取与核心知识相关的内容作为学习材料，如金属与酸、盐等的反应，内容排布思路清晰，利于帮助学生把握教材的编排思路，形成知识体系。由此可见，人教版重视知识的深度，但在知识广度方面，没有强调化学与其他学科间的联系与融合，不利于提升学生综合运用知识的能力。
两版教材涉及的知识要素相似，重点都是金属与合金的性质及其在生活中的应用。但两版教材的逻辑顺序各有差异：美版基于化学概念或原理，将物质的认识以个别到一般、宏观到微观的方式呈现，利于学生了解掌握知识及其变化本质，符合由表及里、循序渐进的认知规律。我国人教版遵循“物理性质——化学性质——从化学到生活”的认知顺序，知识体系系统性较强，学生容易构建学科知识框架，但固定的思维模式限制了思维的发散性和灵活性。在这样的思维模式训练下，学生循规蹈矩，思想容易僵化而缺乏奇思妙想。此外，人教版教材中虽陈述了常见金属在生活中的应用与防护，但是缺乏学生参与其中的环节设计，导致教材中安排的日常生活中生动有趣的化学知识并没有得到较多的关注和实践，没能充分发挥它的潜能，激发学生的学习兴趣；缺乏课本（理论）与社会（实践）的联系，缺乏从生活实践探究理论的高层次提升，同时也降低了化学学科对实践和动手能力的要求。 可见，从知识结构、内容丰富程度来看，美版教材知识内容丰富，知识编排既有深度又重视广度，同时注意各学科之间的联系，强调了对知识的理解与掌握，从宏观到微观的递进顺序遵循从易到难、由浅入深的认知规律；此外，学科的横向交错锻炼了学生的思维能力，基础的扎实和广度决定了学生将来发展的深度，尽管难度相对较大，但却又不失时机地激发出学生的求知欲和探索欲。人教版教材知识线索性强，重点内容突出，强调对本学科知识的学习和巩固，夯实了学科基础，有助于学生构建学科知识框架，但知识模式化，不利于培养学生的发散性思维和创新思维，同时不同学科间知识的交叉广泛和深入不够，不利于创新型和综合型人才的培养。
2.呈现方式的对比分析
美版教材在介绍金属的物理性质时，先从生活经验入手，从宏观上介绍金属的物理性质：光泽、延展性、导电导热性及其定义等，并列举生活例子帮助学生理解；再通过金属键，从金属内部“电子海洋”的微观角度解释金属的物理性质。
美版教材在介绍金属化学性质时，直接告诉学生金属发生化学反应的本质是失去电子，再结合图片列举例子，让学生自己动脑筋找出理论和现象间的本质联系。如钠易与空气、水发生反应，活泼性强，应保存在煤油中；而金与钠相反，其活泼性差，较难发生反应等。此外，美版教材还顺理成章地采用族的概念及递变规律介绍了元素周期表中的金属元素：同族性质相似，不同族性质递变；并且每一族都列举具体元素的性质和用途。美版教材的整体叙述体现了知识的延续传承，更让学生明白知识的学无止境。
人教版教材在介紹金属的物理性质时，从生活经验出发，列举生活中的常见金属，再引导学生书面总结得出其物理性质；最后对比某些金属的物理性质，结合其用途，初步推介“性质决定用途”的思想。
人教版教材在介绍金属的化学性质时，注重生活与实验探究相结合，通过实验来让学生理解金属的化学性质。（1）与氧气反应：由镁和铁能与氧气反应引出大多数金属能与氧气反应，结合生活，列举铝与氧气反应的例子。（2）与酸反应：通过铁、镁、锌、铜分别与稀盐酸、稀硫酸反应的实验探究，证明活泼金属能与酸反应，并可以通过实验现象比较金属的活泼性。（3）与盐反应：通过实验探究铝与硫酸铜的反应、铜与硝酸银的反应、铜与硫酸铝的反应等，探究金属与盐反应的规律，加深学生对金属活动性顺序表的理解。
对比分析两版教材的呈现方式，美版教材注重先给概念，再举相关的例子，弱化概念的重要性而突出化学与生活的密切联系，其中涉及的具体实验探究则由学生课后进行，更多地体现了学习的自主性和探究性；而人教版教材则重在归纳生活事例，结合实验探究金属的某些性质，最后总结出金属的性质。特别是在介绍化学性质时，两版教材有很大的区别。美版教材仅给出文字和图片，没有实验说明，意在激发学生的好奇心，鼓励学生课后设计实验，动手进行实验探究物质的性质，学生探究能力在不知不觉中得到了培养。人教版教材则给出了具体的操作步骤，学生可照着教科书逐步进行，虽然也能培养学生的实验能力，但忽略了对学生探究能力、创新思维的有效开发；且内容的呈现方式过于直白，缺少“曲径通幽”的魅力。由此可见，相比人教版教材直接给出实验步骤进行实验验证化学性质，美版教材更注重让学生在阅读中思考，在动手中体验，培养学生的问题意识和科学思维。两版教材内容的实用性与两个国家的阶段性评价有关，这决定了教材编写的主流趋势。我国的期末考试多以试卷的形式出现，而鲜有实验操作的形式，这就决定了教材编写时更倾向于引导学生关注文字知识而非实验探究，而美国的期末考试要求则与我们相反。
泰勒在《课程与教学基本原理》一书中还提出：在组织学习经验时，应遵循三个准则：连续性（Continuity）、顺序性（Sequence）和整合性（Integration）。由以上分析可知，两版教材阐述了丰富的化学内容，列举了严谨的科学探究活动，都遵循了连续性的原则。在顺序性原则方面，美版教材由宏观到微观介绍了金属的性质，微观视角的介绍是在宏观讲解的基础上的进一步深入；人教版的顺序性兼顾了每一后续经验并以前面的经验为基础，却忽略了同时对有关内容加以深入、广泛的展开。在整合性方面，美版教材的“电子海洋”既体现了宏观与微观的结合，又体现了不同学科之间的交叉融合，整合性较强；而人教版教材不同学科间知识的横向联系较少，整合性较弱。
二、对我国初中化学教材的编写建议
综上所述，两版教材各具特色，相比人教版教材，美版教材更强调以下几点，值得人教版教材的编者深入思考。
（1）从概念的应用中学习研究物质的方法。美版教材在介绍金属性质时，以概念结合例子的形式辅助学生理解，即美版教材更注重让学生学会运用知识去观察物质，在观察实践中培养学生应用知识的能力，而不是死记硬背概念。因此，人教版教材在教学完相关知识后，可以在应用知识方面帮助学生联系实际，让学生在实践中体验知识。
（2）从本质认识物质性质。美版教材在初中阶段引入“金属键”的内容知识，主要为了让学生从微观本质中学习金属的性质，体会“结构决定性质，性质决定用途”的思想。因此，人教版教材编写时可拓展有关的科学视野，让学生从本质上由表及里地理解知识。
（3）学科之间的相互渗透。美版教材有与其他学科知识相结合的内容，既强调了各学科之间的密切联系，又让学生进一步了解了化学学科在其他领域的成就和进展。人教版教材可适当在这方面上多思考，让学生多了解自然界事物之间都存在一定的联系及相互影响，进而给学生灌输科学的世界观。
[关键词]中美化学教材；对比思考；金属材料；初中化学
[中图分类号] G633.8[文献标识码] A[文章编号] 16746058（2017）35005703
教材，即供教学所用的材料，它是影响教学质量的基本要素之一。教材是由一定的育人目标、学习内容和学习活动方式分门别类组成的可供学生阅读、试听和加以操作的资料，既是教师进行教学的主要材料，又是学生认识世界的媒体。由此可知，教材是“教什么”“如何教得更好”和“如何更好地设计教学，展开教学活动”的依据；教材是教师的好帮手；教材能提供许多学习资料，供学生了解新事物，并启迪新的思考方式。因此，教材对于教学、教师和学生有着十分重要的作用。
不同的国家，对于教材内容的设计和编排存在较大差异，这直接影响到学生素质和能力的培养。如在国际化学奥林匹克竞赛中，我国的学生通常理论成绩较占优势，但在实验实践方面相对较弱，这已引起我国化学教育工作者的思考。美国学生的科学成绩一直处在世界前列，其中科学教材起着重要的作用。我国绝大多数省份的初中学校主要使用人教版初中学校则化学教材，美国初中学校则以《科学探索者》作为初中化学教材，因此有必要对这两种教材进行对比研究，取长补短，优化教材的编写。通过对比研究发现，两版教材的编排在内容的安排、侧重点和学生素养的培养等方面都存在较大差别。由于“金属材料”章节在教材中占有重要的地位，是学生初中阶段学习的重点，同时金属材料是生活中常见的材料，与生活联系紧密，体现了化学学科与生活密切相關的特点，所以本文以“金属材料”这一重要内容为例，对美国版（简称“美版”）教材与我国人教版教材进行分析，以期同行能够从中获得一些有益的思考和启示。
一、中美初中化学教材的对比分析
1.内容及整体结构的对比分析
人教版九年级《化学》是我国大部分地区现行使用的初中化学教材，分上、下册，共两本，以生活主题为中心，主要从分子、原子的角度研究物质的组成、结构、性质以及变化规律。“金属材料”属于“身边的物质”板块的内容，该板块编排在人教版九年级下册第八章，主要内容包括“金属材料”“金属的化学性质”“金属资源的利用和保护”三个知识点。在学习“金属材料”之前，学生通过氧气、水、碳及其化合物等身边常见物质的学习，具备了一定的化学基础知识，掌握了基本的化学实验操作技能，在此基础上进一步学习金属材料，可丰富元素及其化合物的知识，体现化学与生活的密切联系，同时也为学生进入高中阶段学习其他元素及化合物做好铺垫。
《科学探索者》是美国现行的初中主流理科教材，全书分为17个组册，内容涵盖物理、化学、环境、动物、遗传等各科学领域，涉及化学的分册有《化学反应》《物质的构成》《科学探究》《地球上的水》《环境科学》。金属材料的内容分布在《物质构成》《化学反应》的“元素周期表”“探索物质”及“原子和化学键”等章节，以元素、元素周期律和化学键等化学概念作为载体，介绍金属及合金的性质以及金属在生产、生活中的应用。美版两册教材的编辑主题不同。《物质构成》分册以宏观角度介绍身边常见物质，《化学反应》分册从微观视角探析化学反应发生的微粒变化情况。两册教材关于金属材料的知识容量大，分册介绍有利于减轻学生的学习压力，提升学生对知识的理解程度，培养学生宏观与微观结合的思维。
两版教材主体内容的设计见表1。
19世纪，美国著名教育学家和课程理论专家拉尔夫·泰勒（RalphaW.Tyler），在其《课程与教学基本原理》一书中提出了五条选择学习经验的原则。两版教材的内容安排都遵循了这一原理，课本上的知识均与实际生活紧密联系在一起，保证了学生有机会将所了解、所学的知识和生活联系在一起，并有机会在实践中应用所学知识，在知识的进一步求知和应用实践中获得满足感。可见，两种版本的教材大方向是一致的，均根据青少年的身体和心理发展特点，通过阐述丰富的化学内容，列举严谨的探究活动，以体验科学奥秘的方式来培养学生的思维能力，提升学生的科学素养。
根据表1可知，在知识内容上，两版教材均围绕金属材料在生活、生产中的运用来叙述金属的性质，体现了化学与生活联系密切的学科特点。美版教材内容丰富、跨度大，以元素、元素周期律和化学键等化学概念作为基石来讲述金属的性质，注重宏观与微观的联系。《物质构成》分册结合元素周期表，将其中涉及的金属元素都进行了介绍，并让学生寻找其中的规律；《化学反应》分册结合金属键来理解金属发生变化时其内部“电子海洋”的变化情况。两册教材共同讲述金属材料，体现了美版教材“为什么”的探究本源思想，使学生知其然，且知其所以然，利于学生灵活地理解知识而非机械地死记硬背。同时，在“金属键”课题中提到了“电子海洋”，这是物理化学和信息化学方面的知识，体现了美版教材内容涉猎面广，注重学科知识间的横向联系以及知识间的综合性学习的特点。
而人教版教材内容跨度小，重点内容突出，主要结合生活经验和实验讲述常见金属（铝、铁、铜和银等）的性质和用途，体现化学是一门以实验为基础的学科，重视培养学生的实验操作思维；在编排上注重选取与核心知识相关的内容作为学习材料，如金属与酸、盐等的反应，内容排布思路清晰，利于帮助学生把握教材的编排思路，形成知识体系。由此可见，人教版重视知识的深度，但在知识广度方面，没有强调化学与其他学科间的联系与融合，不利于提升学生综合运用知识的能力。
两版教材涉及的知识要素相似，重点都是金属与合金的性质及其在生活中的应用。但两版教材的逻辑顺序各有差异：美版基于化学概念或原理，将物质的认识以个别到一般、宏观到微观的方式呈现，利于学生了解掌握知识及其变化本质，符合由表及里、循序渐进的认知规律。我国人教版遵循“物理性质——化学性质——从化学到生活”的认知顺序，知识体系系统性较强，学生容易构建学科知识框架，但固定的思维模式限制了思维的发散性和灵活性。在这样的思维模式训练下，学生循规蹈矩，思想容易僵化而缺乏奇思妙想。此外，人教版教材中虽陈述了常见金属在生活中的应用与防护，但是缺乏学生参与其中的环节设计，导致教材中安排的日常生活中生动有趣的化学知识并没有得到较多的关注和实践，没能充分发挥它的潜能，激发学生的学习兴趣；缺乏课本（理论）与社会（实践）的联系，缺乏从生活实践探究理论的高层次提升，同时也降低了化学学科对实践和动手能力的要求。 可见，从知识结构、内容丰富程度来看，美版教材知识内容丰富，知识编排既有深度又重视广度，同时注意各学科之间的联系，强调了对知识的理解与掌握，从宏观到微观的递进顺序遵循从易到难、由浅入深的认知规律；此外，学科的横向交错锻炼了学生的思维能力，基础的扎实和广度决定了学生将来发展的深度，尽管难度相对较大，但却又不失时机地激发出学生的求知欲和探索欲。人教版教材知识线索性强，重点内容突出，强调对本学科知识的学习和巩固，夯实了学科基础，有助于学生构建学科知识框架，但知识模式化，不利于培养学生的发散性思维和创新思维，同时不同学科间知识的交叉广泛和深入不够，不利于创新型和综合型人才的培养。
2.呈现方式的对比分析
美版教材在介绍金属的物理性质时，先从生活经验入手，从宏观上介绍金属的物理性质：光泽、延展性、导电导热性及其定义等，并列举生活例子帮助学生理解；再通过金属键，从金属内部“电子海洋”的微观角度解释金属的物理性质。
美版教材在介绍金属化学性质时，直接告诉学生金属发生化学反应的本质是失去电子，再结合图片列举例子，让学生自己动脑筋找出理论和现象间的本质联系。如钠易与空气、水发生反应，活泼性强，应保存在煤油中；而金与钠相反，其活泼性差，较难发生反应等。此外，美版教材还顺理成章地采用族的概念及递变规律介绍了元素周期表中的金属元素：同族性质相似，不同族性质递变；并且每一族都列举具体元素的性质和用途。美版教材的整体叙述体现了知识的延续传承，更让学生明白知识的学无止境。
人教版教材在介紹金属的物理性质时，从生活经验出发，列举生活中的常见金属，再引导学生书面总结得出其物理性质；最后对比某些金属的物理性质，结合其用途，初步推介“性质决定用途”的思想。
人教版教材在介绍金属的化学性质时，注重生活与实验探究相结合，通过实验来让学生理解金属的化学性质。（1）与氧气反应：由镁和铁能与氧气反应引出大多数金属能与氧气反应，结合生活，列举铝与氧气反应的例子。（2）与酸反应：通过铁、镁、锌、铜分别与稀盐酸、稀硫酸反应的实验探究，证明活泼金属能与酸反应，并可以通过实验现象比较金属的活泼性。（3）与盐反应：通过实验探究铝与硫酸铜的反应、铜与硝酸银的反应、铜与硫酸铝的反应等，探究金属与盐反应的规律，加深学生对金属活动性顺序表的理解。
对比分析两版教材的呈现方式，美版教材注重先给概念，再举相关的例子，弱化概念的重要性而突出化学与生活的密切联系，其中涉及的具体实验探究则由学生课后进行，更多地体现了学习的自主性和探究性；而人教版教材则重在归纳生活事例，结合实验探究金属的某些性质，最后总结出金属的性质。特别是在介绍化学性质时，两版教材有很大的区别。美版教材仅给出文字和图片，没有实验说明，意在激发学生的好奇心，鼓励学生课后设计实验，动手进行实验探究物质的性质，学生探究能力在不知不觉中得到了培养。人教版教材则给出了具体的操作步骤，学生可照着教科书逐步进行，虽然也能培养学生的实验能力，但忽略了对学生探究能力、创新思维的有效开发；且内容的呈现方式过于直白，缺少“曲径通幽”的魅力。由此可见，相比人教版教材直接给出实验步骤进行实验验证化学性质，美版教材更注重让学生在阅读中思考，在动手中体验，培养学生的问题意识和科学思维。两版教材内容的实用性与两个国家的阶段性评价有关，这决定了教材编写的主流趋势。我国的期末考试多以试卷的形式出现，而鲜有实验操作的形式，这就决定了教材编写时更倾向于引导学生关注文字知识而非实验探究，而美国的期末考试要求则与我们相反。
泰勒在《课程与教学基本原理》一书中还提出：在组织学习经验时，应遵循三个准则：连续性（Continuity）、顺序性（Sequence）和整合性（Integration）。由以上分析可知，两版教材阐述了丰富的化学内容，列举了严谨的科学探究活动，都遵循了连续性的原则。在顺序性原则方面，美版教材由宏观到微观介绍了金属的性质，微观视角的介绍是在宏观讲解的基础上的进一步深入；人教版的顺序性兼顾了每一后续经验并以前面的经验为基础，却忽略了同时对有关内容加以深入、广泛的展开。在整合性方面，美版教材的“电子海洋”既体现了宏观与微观的结合，又体现了不同学科之间的交叉融合，整合性较强；而人教版教材不同学科间知识的横向联系较少，整合性较弱。
二、对我国初中化学教材的编写建议
综上所述，两版教材各具特色，相比人教版教材，美版教材更强调以下几点，值得人教版教材的编者深入思考。
（1）从概念的应用中学习研究物质的方法。美版教材在介绍金属性质时，以概念结合例子的形式辅助学生理解，即美版教材更注重让学生学会运用知识去观察物质，在观察实践中培养学生应用知识的能力，而不是死记硬背概念。因此，人教版教材在教学完相关知识后，可以在应用知识方面帮助学生联系实际，让学生在实践中体验知识。
（2）从本质认识物质性质。美版教材在初中阶段引入“金属键”的内容知识，主要为了让学生从微观本质中学习金属的性质，体会“结构决定性质，性质决定用途”的思想。因此，人教版教材编写时可拓展有关的科学视野，让学生从本质上由表及里地理解知识。
（3）学科之间的相互渗透。美版教材有与其他学科知识相结合的内容，既强调了各学科之间的密切联系，又让学生进一步了解了化学学科在其他领域的成就和进展。人教版教材可适当在这方面上多思考，让学生多了解自然界事物之间都存在一定的联系及相互影响，进而给学生灌输科学的世界观。