美國教材中核心概念編寫特點的研究

孫安龍

摘要：核心概念在化學教學中占有非常重要的地位。但概念的抽象性又會給學生的建構、表征、應用等帶來困難。美國高中教材《化學：概念與應用》用實驗、模型、實例等幫助學生建構氧化還原反應概念，又為學生提供多種形式表征氧化還原反應。貼近生活的書后習題層次清晰、形式豐富又拉近了學生與文本的距離。

關鍵詞：美國教材；建構；表征；氧化還原；習題

文章編號：1008—0546（2016）07—0030-02

中圖分類號：G633.8

文獻標識碼：B

doi：10.3969/i.issn.1008—0546.2016.07.010

《化學：概念與應用》是美國高中主流理科教材之一，該教材從多角度的概念建構，多種形式的概念表征和貼近生活的習題等角度編寫化學核心概念。這種方法或許會給我們對核心概念的教學帶來一點啟示。

一、多角度的概念建構

1.貼近生活的實驗

實驗可以激發學生的學習興趣，也可以幫助學生有效建構抽象的概念。為了幫助學生建構氧化還原反應，美國教材《化學：概念與應用》準備了三類實驗即起步實驗、迷你實驗、化學實驗（見表1）。“起步實驗”是一章的開篇實驗，步驟簡單、篇幅短小，卻是引人人勝，能讓學生深刻體會這一章知識的魅力。“起步實驗”是讓學生進入化學王國的一葉小舟。“迷你實驗”短小精悍，能讓學生切身體會化學的樸素與激情。正如“讀書破萬卷，不如行萬里路”一樣，每個“迷你實驗”都將勝過學生數小時的苦讀。該教材創設的兩個迷你實驗的情境以生活經驗為起點，具有真實性、針對性、積極性、情感性，能有效調動學生的有意義學習，為意義建構奠定基礎。

2.易于理解的模型

《化學：概念與應用》為學生提供了兩個氧化還原反應的模型，即氧化鋅的形成（見圖1）和氧化還原反應的原理（見圖2）。

化學是在分子層面進行研究的科學。對中學生來說，經驗型思維占主導，因此，化學學習的難點也就在于對微觀層面的抽象思維。模型可以將抽象的東西形象化，便于學生理解。而上述兩個模型以其直觀、形象的特點，可以幫助學生通過認識氧化鋅的形成，進而理解氧化還原的微觀本質。靈活多變的模型，如動畫、圖片等視覺形式還可以給學生提供生動直觀的感性形象，提高學生的興趣。

氧化還原反應是一個抽象的概念，但卻能通過各種現象表現出來。為了幫助學生能從生活的角度認識該概念，能主動建構該概念。《化學：概念與應用》選取了與生活、生產、醫學、科技、生物等相關的10個實例。這些實例又以不同的欄目表現，如“物理學鏈接”、“工作原理”、“生活中的化學”、“科技史實”、“化學與技術”等。這些多彩的實例又豐富了教材的可讀性、有趣性。該教材又為這10個實例配了23幅彩圖。大量精美圖片的運用又實現了教材圖文并茂的編排方式，這樣可以增加學生閱讀興趣，減輕抽象概念學習的枯燥感。

二、多形式的概念表征

表征形式就是信息的具體表達方式，是指信息在頭腦中以何種具體的面貌存在。針對氧化還原反應的抽象性，該教材中提供了多種表征的形式如文字表征、符號表征、樣例表征、網絡表征、表象表征等。

1.文字表征

文字表征能夠簡潔準確地揭示概念的本質特征。如該教材在氧化還原部分提供了氧化還原反應（反應的特點是電子從一個原子或離子轉移到另一個原子或離子），氧化劑（在氧化還原反應中得到電子的物質）、還原劑（在氧化還原反應中失去電子的物質），氧化反應（元素的原子失去電子的反應）、還原反應（元素的原子獲得電子的反應）的文字表征。

2.符號表征

符號表征使用的是化學符號語言描述。化學符號語言描述，就是用化學專業符號語言對物質結構、組成和性質變化等進行表示和表達的表征系統。化學符號包括元素符號、化學式、化學方程式和離子方程式等。它們是化學專業領域用來代表某一元素或描述具體物質在某條件或環境體系中發生變化的狀況，具有豐富的指代意義和內涵。如該教材中的“Zn→Zn²+2e-”表達了金屬鋅原子失去電子的反應是氧化反應。“O2+4e→2O²”表達了每個氧分子獲得4個電子，發生了還原反應。

3.樣例表征

樣例，是具有典型或者代表性屬性特征的事物或現象的具體實例。該教材列舉了大量的氧化還原反應，如“鋼鐵的腐蝕”、“高爐煉鐵”、“照片的沖洗和印刷”等。

4.命題網絡表征

命題網絡表征是對多種概念以及概念之間相互關系的多維建構。其中某一個概念處于這張網絡中的一個結點位置，它的內涵以及它與其它概念之間的關系一目了然。如氧化還原反應的命題網絡表征見圖3所示。

5.表象表征

表象是反映客觀事物和現象生動、形象的視覺圖像，也可以表現為一幅圖畫的形式存儲于記憶中。如“鋼鐵的腐蝕”（見圖4）、“測醉試驗”等。

三、豐富的書后習題

1.層次清晰

“氧化還原反應”的本節復習題共計5題，分為“理解概念”、“理性思維”和“化學應用”三個層次。“氧化還原反應”的本章復習題共計32題，分為“理解概念”、“應用概念”、“理性思維”、“復習回顧”、“技能訓練”、“科技寫作”和“解決問題”七個層次。其中“應用概念”部分又分為“生活中的化學”、“物理學鏈接”、“工件原理”和“化學與技術”四個層次。“理l生思維”分為“運用圖表”、“預測”、“分析數據”和“推斷”四個層次。

“氧化還原反應”的知識概要部分分為“氧化還原反應的本質”、“氧化還原反應的應用”和“術語”三個層次。

2.形式豐富

“氧化還原反應”的書后習題的形式豐富，有簡答題（如為什么在沖洗底片的過程中，需要定影這一步驟？）、計算題（如根據哈伯的合成氨反應的化學方程式，需要多少氨氣才能與346g的氫氣完全反應？）、實驗設計（如你認為銀器在哪種環境中更易失去光澤，潔凈的空氣還是被污染的空氣？設計一個實驗，證明你的假設。）、生素C具有較強的抗氧化性，甚至有研究者稱，大量服用維生素C將有助于預防癌癥。寫一份簡要的研究報告，說明你會采用哪些方法來證明維生素C是否具有抗腫瘤特性。Ⅲ）、運用圖表等。

3.貼近生活

化學源于生活，又服務于生活。“氧化還原反應”中的很多習題與我們的生產、生活密切相關，如“列舉幾種防止鐵鏈生銹的方法”、“為什么鐵釘的腐蝕大多發生在鐵釘的尖部和尾部”。這種與生產、生活相關習題的出現，能拉近學生與教材問的距離。

四、啟迪與思考

美國高中教材《化學：概念與應用》在核心概念的編寫上重視概念的建構、表征和應用。這有助于學生建構自己的知識網絡，又能減輕學生學習的負擔。這種核心概念編寫的方式或許對我國新的教材編寫和核心概念的教學都具有一定的啟示。