中德化學啟蒙教材中“化學反應”編寫的比較

摘要：化學反應是初中化學的核心內容。以中德教材為比較研究對象，從內容選擇、編排和實驗設計等角度，對有關“化學反應”的教材內容展開深入的比較分析，探討差異和獲得教材改進的建議。

關鍵詞：初中化學教材；化學反應；內容體系；編寫思路；實驗設計

文章編號：1005–6629（2013）12–0011–03 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

社會發展與化學息息相關，人類生產生活離不開化學反應。化學反應是化學研究的主要內容，也是教材編寫的核心內容。本文將從內容體系、編寫思路、實驗設計3個方面對德國萊茵蘭-普法爾茨州的化學啟蒙教材《今日化學》（Chemie Heute-sekundarbereichⅠ）[1]與我國現行人教版、滬教版、魯教版初中化學教材中“化學反應”的編寫進行比較，以期對該內容的教材編寫形成深入思考和改進建議。

1 內容體系比較

教育部《義務教育化學課程標準》（2011年版）提出，初中化學教材中有關化學反應的內容應包括化學反應的類型、化學反應中的能量變化、化學反應的表示方法和質量守恒定律等方面的內容。由于涉及化學反應的內容較多，不同教材處理方法各有差異，筆者從質量關系、表示方法、能量轉變、有關計算、化學發展史等5個方面對4種教材中有關“化學反應”的內容進行整理比較，見表1。

由表1可以看出，教材內容的廣度不同。中德教材均從化學反應中的質量關系、表示方法、有關計算等方面講述有關化學反應的基本知識。通過這些內容的學習，學生能夠知道所有化學反應過程都遵循質量守恒定律，學會化學方程式的書寫要領和注意事項，掌握利用化學方程式進行簡單計算的步驟和方法。德國教材還增加了化學反應過程中的能量轉變和能量守恒規律出現了活化能、能級圖等內容，力求讓學生更加全面地了解化學反應發生的過程，了解化學反應的本質。國內教材中化學能、熱能、電能等能量轉變的內容分散在其他章節進行了簡單的介紹。同時，國內教材還增加了化學發展史的介紹，這樣不僅能加深學生對基礎知識的理解和掌握，還能培養他們探究化學真理的意識，幫助他們樹立探究化學奧秘的信心和決心。

教材內容的難度不同。國內教材主要突出了啟蒙教材的基礎性，選擇的都是與化學反應關系密切的基本知識，難度相對較小，編排較為集中。而德國教材除了包含基本知識以外，還涉及有關活化能和能級圖的內容，要求書寫化學方程式時還要標注物質的聚集狀態和反應過程的吸放熱。很顯然，這些內容的學習對于剛接觸化學反應的學生而言確實存在較大的困難。但德國教材善用類比、模型方法幫助學生理解抽象的化學知識。以活化能為例，教材中的相關內容為：一個網球掉在屋頂邊收集雨水的水槽里了，要使網球落在地面上，必須先將它提升，使其越過槽的邊沿，這樣網球到了一個能量高的狀態，然后落到地上。放熱反應也是這樣進行的，先要輸入啟動反應所需要的能量，使參與反應的物質處于活化狀態，只有反應物粒子互相碰撞時，化學反應才能進行。

2 編寫思路比較

教材是教師教學和學生學習的主要材料，是課程體系和課程實施的重要組成部分。不同的教材內容的組織方式不盡相同。圖1、圖2、圖3、圖4分別為德國教材和滬教版、人教版、魯教版教材中有關“化學反應”的編寫思路。

從四本教材章節的宏觀結構來看有關“化學反應”的內容編排，可以發現我國教材中有關“化學反應”的內容都是安排在原子、分子、元素符號和化學式學習之后。德國教材中原子、分子、元素符號和化學式等內容則放在教材的較靠后章節（第7單元），“化學反應”主要出現在它們之前，而且有關“化學反應”的內容是分散編排，分階段構建的。德國教材開篇即引入粒子模型思想介紹物質及其性質，幫助學生建立微觀思想，此時主要借助文字表達式講述化學反應的質量關系、表示方法和能量轉變等內容；在第7單元學習元素符號和化學式之后再介紹書寫化學方程式的步驟和注意事項，以及有關計算，從微觀角度分析質量守恒定律的原理。顯然，這種宏觀結構充分體現了“宏觀描述——微觀探討、符號表述”的編寫思路。

深入分析有關“化學反應”的章節，可以看到我國教材主要按照“化學反應”中的質量關系、表示方法、有關計算的順序編寫，有關化學發展史的內容穿插其中。而德國教材則按照化學反應的文字表達式、質量關系、能量轉變、化學方程式、有關計算的順序編寫。可以說，我國教材中有關化學反應的學習內容關聯較為清晰、簡單；而德國教材中引入“能量轉變”的相關內容之后，與“質量關系”共同構成了認識化學反應的兩個方面；同時，“文字表述”——“本質認識”——“符號表述”的先后順序也適應了學生對化學反應從“現象”到“本質”的認識過程。

3 實驗設計比較

實驗是化學學科的重要特色，可以激發學生學習化學的興趣。在有關化學反應的教材內容設計過程中，尤其應該關注實驗，充分發揮實驗的認識功能。中德4本教材中“化學反應”部分的實驗設計特點鮮明。

實驗活動的重視程度不同。通過實驗活動的數量統計，可以看到，德國教材中涉及實驗活動達13個，而我國三本教材的實驗活動分別僅為4、5和4個。顯然，從實驗數量上，兩個國家的教材在關注度上呈現了差異。

實驗類型不同。德國教材除了隨堂實驗以外，還較為關注家庭實驗，設計了泡騰片的溶解、制備起泡粉、煎餅的烤制、火柴的研究等4個家庭實驗，這些實驗取材容易，操作簡單，既能鞏固所學知識，又能增強化學與生活的聯系，形成我們身邊處處皆有化學的觀念，還能增強學生的生活技能，提高他們的生存能力。而國內教材中僅有隨堂實驗，表明我國教材的實驗設計關注點仍主要在基礎性和典型性上，很少考慮到實驗活動的延伸和拓展。

思維要求不同。德國教材設計的實驗均為對確定結果進行驗證、解釋的實驗，每項實驗都提供了具體的實驗材料、明確的實驗步驟和相應的實驗作業，學生的思維訓練主要體現在實驗過程中和實驗結束后兩個階段，沒有要求學生進行實驗方案的設計，但其實驗作業的設計彌補了此類實驗的不足。實驗作業除指導實驗過程、復習鞏固知識外，更有知識的延伸，思維的拓展。如：加熱碳酸銅化合物的隨堂實驗。

材料：試管夾，煤氣燈，碳酸銅化合物。

步驟：

1.在試管中裝入大約 2 cm高的碳酸銅化合物。

2.用煤氣燈的不發光火焰仔細加熱試管。

作業：

a.記下你的觀察結果。

b.推測氣態的反應產物是什么。

c.設計一個實驗來證實你的猜想。

d.說明是不是有反應作用。

國內教材設計的實驗從程式上看既有驗證性實驗，也有探究性實驗。探究性實驗中，學生的思維主要體現在實驗前和實驗過程中兩個階段，然后教材中直接給出一些通過探究性實驗得出的重要結論。如：為了得出質量守恒定律，滬教版教材完全按照科學探究的程序設計實驗，魯教版教材要求學生根據提供的藥品和器材設計實驗。探究性實驗的設計是新課標教材的重要特點，是新一輪課程改革的重要成果，我們期待國內教材設計出更多情境真實、過程科學的探究性實驗。但是，在初中化學啟蒙教學階段，學生僅有極少量學科知識的情況下，是否能設計出真正的跟實際生產生活聯系更加緊密的開放性的探究實驗，探究性實驗是否應當有多樣化的結論？并且是否能讓學生在多種不同結論中繼續深入發現問題、解決問題？這些都需要在比較分析中，重新審慎思考和判斷。

4 結論與思考

從中德化學啟蒙教材中“化學反應”編排的比較分析可以看出，兩者在知識的廣度和編排上有很大不同。我國教材初看似乎更加注重知識的基礎性和簡單關聯，但相對弱化知識的完整性和深刻聯系。在實驗的設計方面，德國教材較為重視實驗活動，關注家庭實驗設計，能有效拓寬學生學習的時間和空間，實驗作業的設計，能有效延伸學生實驗的邊界，引導學生把握問題的實質，激發學生的創新思維。我國教材實驗活動相對較少，實驗活動多為隨堂實驗，基本不涉及家庭實驗，并且嘗試出現了探究性實驗。整體而言，在比較研究中，我們不僅看到了兩地教材的共性，更多地是從差異中看到了可以反思和借鑒的方面，諸如內容選擇的基礎性和完整性之間如何平衡，內容編排的簡單、清晰與呈現知識的本質關聯之間如何把握；實驗活動設計在追求簡單、易行的同時，是否能適當考慮擴大學生的活動空間，借鑒實驗作業的設計思想，審慎把握探究實驗的設計及教學等方面，都值得進一步探討。

致謝：感謝南京大學胡宏紋院士對德國初中化學教材的譯介。

參考文獻：

[1] Wolfgang Asseblborn Usw. Chemie Heute-SekundarbereichⅠ. Bildungshaus Schulbuchverlage，2010.

[2]王祖浩主編.義務教育教科書·化學（第2版）[M].上海：上海教育出版社，2013：100～108.

[3]王晶，鄭長龍主編.義務教育教科書·化學[M].北京：人民教育出版社，2012：92～104.

[4]畢華林，盧巍主編.義務教育教科書·化學[M].濟南：山東教育出版社，2012：100～112.