中學化學教學與教科書中的情境創設

郭震

在化學教學和教科書中創設有價值的情境，將化學知識的引入、描述和應用融入情境之中，能夠有效促進學生對知識的理解和建構，便于其進行知識運用和拓展。同時，情境的引入利于學生認知和思維的發展，有助其關鍵能力的提升和必備品格的發展，促進教學對象學科核心素養的形成。以下將結合化學教學和教科書中的實例，從情境的定義與分類，情境的呈現、情境創設時要注意的問題與改進建議等幾方面進行討論，以期為化學教學及教科書的編寫與使用提供參考。

一、化學教學與教科書中情境的定義與分類

化學教育家、北京師范大學劉知新教授在《化學教學論》中，認為“教學情境是指知識在其中得以存在和應用的環境背景或者活動背景，學生所要學習的知識不但存在于其中，而且得以在其中應用”。化學教科書服務于課堂教學，教科書中的情境與教學中的情境在多數情況下能夠保持一致，一般被分為以下五類：生活、生產情境;化學（科技）史情境;實物、模型情境;實驗情境;問題情境。其中的前兩類屬于環境背景，最后兩類屬于活動背景，中間一類的實物、模型情境介于二者之間。這是目前在文獻中應用較廣的一種分類方法，具體表述稍有差異。實際上各類情境之間并非孑然分開，以上五類也不一定能涵蓋化學教學與教科書中的所有情境類型，有待進一步完善。構成教科書的各類基本元素，如文字、圖表（插圖、表格、流程圖等）、欄目等，都可以成為情境呈現的載體。

中學化學基本概念和基礎理論的相關內容，在教科書與教學中多使用生活情境和模型情境。在學生熟知的生活情境中建構知識，利用形象化的模型直觀展現微觀世界的復雜結構，克服化學基礎理論知識抽象、難以理解的特性，降低知識的認知難度。由此加深學生的理解與形象記憶，促進教學目標的達成。化學教科書中的元素與化合物知識，則多使用生產、生活情境和實驗情境。將物質所具有的抽象化學性質與學生已有的生活常識、熟悉的生產情況聯系起來，或是通過化學實驗來真實、具體地展現物質的化學性質，激發學習興趣，使學生在聯想和觀察中掌握物質的各類性質。

二、化學教科書中的情境創設

1.創設生活、生產情境，引入教學主題，促進知識遷移運用

化學起源并服務于生活、生產實踐。學生學習化學知識，絕不僅是為了簡單記憶，而是要對其進行遷移應用，培養學生可持續發展的意識和綠色化學觀念，充分感受學科知識的實際意義與應用價值。聯系生產、生活實例創設情境的關鍵是挖掘實例中的化學要素，形成教學資源，引導學生從化學的視角來觀察、分析、思考和解決問題。

現行各版本中學化學教科書在介紹金屬的腐蝕與防護時，均創設了生活、生產情境。在教科書正文中介紹了鋼鐵和銅制生活用品和工業設備等的生銹現象，同時輔以實物插圖，通過照片中金屬物品的形態與顏色在生銹前后的鮮明對比，展示金屬腐蝕現象及其嚴重危害，引出本節的研究主題。在介紹食品添加劑時，則主要創設生活情境，給出包裝食品的插圖和食品配料表。借此讓學生在生活經驗的基礎上回答欄目中的相關問題，思考添加劑的作用，引入教學主題。在介紹金屬資源的利用時，主要創設生產情境。如在欄目中給出鋁的生產原理和相關物質與能量消耗示意圖，讓學生在真實的生產環境下考慮問題，比較冶煉和回收鋁對環境的影響和經濟性差異，進行知識的深層次運用。

2.創設實物、模型情境，增進知識理解

化學實物模型，如分子結構模型、晶體結構模型、電子云模型等，能將看不見、摸不到的物質微觀結構具體形象地呈現出來，便于學生觀察與理解。各版本高中教科書在介紹有機物的分子結構時，不僅編入了大量分子結構和電子云模型插圖，還通過探究活動讓學生親自動手搭建分子結構模型，充分調動學生的感官認知，協助其理解物質的空間構型。教科書在介紹物質的導電性時，則借助電離理論模型創設情境，主要通過原理示意圖結合欄目提問的形式來呈現。將學生較難理解的理論性知識以直觀、生動的形式呈現出來，有效激發了學生的想象能力、模型認知能力和創新精神，促進其對知識的理解。

3.創設實驗情境，發展科學探究能力

實驗是進行化學研究和化學學習最重要的手段，對培養學生的動手能力、思維能力以及科學素養起著重要的作用。我國化學教科書的結構和內容體系傳統上以學科知識為中心，將化學實驗本身作為教學內容，獨立構成欄目，同時形成了情境的主體。化學實驗既是情境背景，其自身也是教學內容，這與日本很多化學教科書的編排方式類似。而歐美一些化學教科書的做法與我國正好相反，實驗不單獨列出，而是融入正文作為知識背景。前一種做法突出了化學知識本體，便于教學，但對教科書內容造成了一定程度的割裂，影響學生的閱讀體驗;后者教科書內容的整體性較好，但缺少了具體的實驗操作指導和實驗化學知識。現行中學教科書中的實驗情境一般不單獨創設，多是與生產、生活情境和問題情境相結合，將實際問題抽象為化學模型，再通過實驗進行探究或驗證。在教學中需要教師同步引導學生觀察實驗現象，從中發現問題，分析現象背后所蘊含的化學本質與規律，由此歸納總結相關化學知識，提高綜合素養。

4.創設化學史情境，培育科學精神

化學史及科技史是讓學生了解科學方法、培育科學精神的良好素材。人們發現科學理論的過程復雜而曲折，充滿了科學家的智慧與勇氣。借助化學史創設情境，可使學生產生強烈的代入感，如身臨其境，能更好地培育學生的科學精神和創新意識。同時，人們對科學理論進行探索的過程，往往和學生逐步深入認識微觀世界和化學理論的過程相一致，符合學生的認知規律。化學史情境的創設，降低了高深理論的認知門檻，能更好地激發學生的探究熱情。現行初、高中各版本化學教科書在介紹物質結構理論的過程中，均使用了人類探索微觀世界歷史的化學史情境，并以此為線索串聯相關理論，引導學生逐步深入地了解原子、分子尺度上的物質運動規律。

教科書中創設的各類情境必須能引發新的問題、促進學生深入思考才能在教學中充分發揮作用。因此教科書中的問題情境往往不會單獨出現，而是多與其他各類情境相融合，成為一個整體。這也是目前化學教科書中出現最多的情境創設方式，即結合生產、生活實例提出問題，引入研究主題，再通過實驗探究其中的化學原理，綜合運用了多種情境創設方式。

三、情境創設的幾點注意

1.情境的時效性

情境來源于現實生活，體現時代發展。教科書和教學中的情境素材應與時代同步，才能更好地貼近學生生活，收獲預期的教育成果。以2008年的“三鹿奶粉事件”為例，少數不法分子通過向牛奶中添加三聚氰胺以次充好，給消費者的身體健康造成了嚴重影響。此事件背后的化學原理也成為此后不少化學課上的情境素材。然而這一事件至今已過去十余年，當下的學生大多不了解此事，再以此創設情境則不易引起共鳴，難以收到預期的教學效果。同時，教科書作為有較多使用年限的讀物，應充分考慮使用期間整個社會的發展。曾有教師對教科書中出現地鐵列車提出異議，認為當時全國僅有幾個特大城市有地鐵，大部分學生對此沒有直觀認識。而目前全國已有30多個城市開通了地鐵，還有更多中西部城市的地鐵、輕軌正在建設之中。教科書作為先進文化的載體，其中的部分情境也應具有適度的超前性，以適應迅速發展的社會需要。

2.情境的真實性

內容正確，符合客觀實際，無科學性錯誤，這是化學教科書和教學的基本要求。互聯網時代為人們尋找情境素材提供了極大的便利。然而網上的各類信息數量龐大，來源混雜，發布者難以對其進行逐一核實。這就要求教科書編寫者和化學教師提高辨別能力，避免“想當然”，對教科書和教學中使用的情境素材采取審慎的態度，通過權威渠道進行求證。在九年級“酸和堿”的教學中，曾有教師為聯系生活實際，利用流傳甚廣的“弱堿性水”“酸堿體質”等內容來進行情境創設。而這些在廣告宣傳中曝光率很高的“營養理論”已被證實并無太多科學依據，以此為素材進行情境創設顯然會傳播錯誤的概念和理論，影響化學知識的傳授。在教科書和教學中選用情境素材，應提前多方核實，確保真實可靠，避免“誤人子弟”。

3.情境的傾向性

目前，一些課堂教學為有情境而“創設”情境，為了突出震撼效果，滿足聽者的獵奇心理，過分強調涉及“爆炸”“污染”等負面信息的情境素材;較少考慮學生對化學的積極情感態度體驗，使學生對化學產生恐懼和抵觸情緒，甚至出現“反化學”傾向。如近年我國某港口發生的重大爆炸事故、某大型石化企業的火災事故等，被此后的很多化學課用來創設“燃燒與滅火”“有機物的通性”等課題的引入情境。這種類型的情境素材在一般教學或教科書的個別欄目、習題中出現尚可理解，但在有較大影響范圍的觀摩、示范課教學和教科書正文中應盡量避免出現。在創設的各類情境中對化學作用的描述，應把握好傾向性，立足于科學技術的積極意義，突出化學在解決人類糧食、健康、能源、環境等核心問題時的重要作用。另一方面，教科書和教學中的情境是客觀現實在化學教育中的具體反映，必然體現出情境產生時的社會歷史背景，會對學生產生潛移默化的影響。因此在創設情境時，應堅持正確、正面、積極的思想導向，并注意弘揚中華優秀傳統文化，做到情境素材的本土化，把握好內容的傾向性。

四、對教科書中情境創設的建議

在化學教科書中進行情境創設，需要以更廣闊的視野，站在更高層面來討論化學問題，很多情況下會不可避免地涉及課標以外的知識背景。但這與多年來師生使用教科書的習慣有所沖突，使情境創設工作受到了諸多限制，降低了教科書的可讀性。近幾十年來，受“減負”大環境影響，歷次教育減負都主要從課程和教科書入手，減少學習內容，降低教學要求。與其他國家相比，我國化學教科書中的知識性內容被壓縮到很低的程度。這使化學教科書的篇幅和內容被一再壓縮，為確保基本的知識性內容的呈現，情境性內容便不得不作出讓步。

情境創設需要以足夠的教科書篇幅和編寫自由度為承載基礎。實際教學中，教師往往將教科書中出現的內容與考試掛鉤，師生“考不考”的疑問對教科書編者產生了巨大的制約作用。以臭氧層的破壞和青蒿素的發現為例，二者實際上是非常好的介紹鹵代烴化學性質和有機物結構測定的情境素材。但由于其中涉及“超綱”內容，按照現在的教學習慣和考試命題習慣，將其放入正文會有加重學生負擔的“風險”，因此教科書往往將其作為欄目放在主要教學內容的最后。這樣，情境在教學中的作用顯然會大打折扣，更多地依賴教師運用這些情境性素材的教學經驗，同時也不利于學生自學。

與國外教科書相比，我國早期的化學教科書因整體篇幅有限，在情境素材的使用與呈現、版面設計等方面所受限制較多。教科書的文字量和圖片數量明顯偏少，特色不夠鮮明，將很多知識的情境創設工作留給了教師。針對這一狀況，歷次教科書修訂，特別是“新課標”教科書的編寫和修訂過程中，各版本教科書都在力所能及的范圍內進行了很多努力，通過增設各類欄目、精心拍攝和選擇圖片、繪制示意圖等方式來呈現知識背景，啟發學生思維，進行情境創設。如介紹元素分析時，給出了該方法誕生的化學史背景，輔以化學家李比希的肖像及新、舊元素分析儀的照片，讓學生在情境中深入理解了元素分析的原理與應用;在介紹堿金屬鈉與水、氧氣的反應時，通過不同角度拍攝現象照片，優化實驗條件，適當增大圖幅，較好地突出了重點實驗現象。

目前，我國化學教科書在情景內容的呈現上，多受制于篇幅和版式等要求，存在部分背景欄目缺失、配套插圖過小、一些實驗和實物細節呈現不清等問題，有著進一步改進的空間。在配合最新的《普通高中化學課程標準（2017年版）》而進行的化學教科書修訂，應繼承我國化學教科書多年來在情境創設時的成熟經驗，學習國外化學教科書好的做法，突破教科書在情境素材使用與呈現上不必要的限制，以更新穎而翔實的內容和生動活潑的形式來創設情境，更好地服務中學化學教學。

基金項目：人民教育出版社課程教科書研究所“十三五”課題“中華優秀傳統文化在中國百年化學教科書中的變遷研究”（KC2017-028）。

（收稿日期：2018-12-15）