中美高中化學(xué)教科書中氧化還原反應(yīng)主題習(xí)題比較研究

梁燕芳，曾兵芳，郭 康，譚錢錢，梁 盼

(貴州工程應(yīng)用技術(shù)學(xué)院 化學(xué)工程學(xué)院，貴州 畢節(jié) 551700)

習(xí)題是學(xué)生對所學(xué)新知識的一種復(fù)習(xí)工具，也是教師通過學(xué)生做習(xí)題情況反饋出學(xué)生對知識的掌握程度，從而反思教學(xué)的重要課程資源。化學(xué)習(xí)題是化學(xué)教材的重要組成部分，是教材核心知識的延伸、遷移和應(yīng)用，化學(xué)習(xí)題質(zhì)量的高低直接影響著學(xué)生的學(xué)習(xí)質(zhì)量和學(xué)習(xí)態(tài)度[1]。所以，化學(xué)教科書中習(xí)題的編制的質(zhì)量決定教科書編寫的質(zhì)量。美國教科書《化學(xué)：概念與應(yīng)用》在美國高中學(xué)校使用率較高的，其教科書編寫的別具特色，習(xí)題設(shè)計(jì)也具有一定的風(fēng)格，與我國高中化學(xué)教科書中的編寫具有一定的差異性。2018年教育部頒布的《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版)》提出了“化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)”的重要課程理念，“化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)”為“宏觀辨識與微觀探析、變化觀念與平衡思想、證據(jù)推理與模型認(rèn)知、科學(xué)探究與創(chuàng)新意識、科學(xué)精神與社會責(zé)任”五個方面[2]。化學(xué)教科書習(xí)題如何體現(xiàn)學(xué)科核心素養(yǎng)，這是化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)落地的一個重要環(huán)節(jié)。課后習(xí)題學(xué)生解決具體問題的一個基礎(chǔ)，如何不斷優(yōu)化習(xí)題設(shè)置以素養(yǎng)為導(dǎo)向構(gòu)建習(xí)題評價體系，這是當(dāng)前急需思考的一個問題。我國人教版編寫的教科書具有權(quán)威性和代表性，所以本文以人教版編寫的高中化學(xué)教科書《必修1》和2008年王祖浩等人所翻譯的美國高中主流教科書《化學(xué)：概念與應(yīng)用》[3]中氧化還原反應(yīng)主題的習(xí)題進(jìn)行的比較分析，研究兩者在化學(xué)核心素養(yǎng)理念下的不同之處和各自特色，為我國高中化學(xué)教科書的習(xí)題的編制提供一定意義的啟示價值。

1 我國《必修1》中氧化還原反應(yīng)主題習(xí)題的分析

對比兩國高中化學(xué)教科書中的習(xí)題，明顯發(fā)現(xiàn)我國高中化學(xué)教科書中習(xí)題和正文內(nèi)容的編排一樣，所占篇幅少于美國教材的。在氧化還原反應(yīng)內(nèi)容中，我國高中化學(xué)教科書設(shè)置的習(xí)題更是寥寥可數(shù)。人教版氧化還原反應(yīng)知識主題的全部習(xí)題中節(jié)后習(xí)題11道，章后復(fù)習(xí)題中屬于氧化還原反應(yīng)的有4道，總計(jì)15道。并且人教版氧化還原反應(yīng)知識主題內(nèi)容在教材中只在一節(jié)內(nèi)容中體現(xiàn)。對15道習(xí)題進(jìn)行分析，素養(yǎng)1“宏觀辨識與微觀探析”有8道，占習(xí)題比例的53.33%；素養(yǎng)2“變化觀念與平衡思想”有3道，占習(xí)題比例的20%；素養(yǎng)3“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”有2道，占習(xí)題比例的13.33%；素養(yǎng)4“實(shí)驗(yàn)探究與創(chuàng)新意識”有1道，占習(xí)題比例的6.67%；素養(yǎng)5“科學(xué)精神與社會責(zé)任”有1道，占習(xí)題比例的6.67%。

我國人教版高中化學(xué)中的習(xí)題是貼合正文知識編排出的題目，是對所學(xué)知識進(jìn)行的統(tǒng)一復(fù)習(xí)。從對人教版氧化還原反應(yīng)知識主題習(xí)題的文本分析，習(xí)題主要體現(xiàn)了五個核心素養(yǎng)，分布不均衡，側(cè)重于素養(yǎng)1“宏觀辨識與微觀探析”，占習(xí)題比例的53.33%，一半以上。其它幾個素養(yǎng)占得比例較少，特別是“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”素養(yǎng)在習(xí)題中體現(xiàn)較少，這一核心素養(yǎng)是本節(jié)內(nèi)容的重要內(nèi)容。素養(yǎng)1“宏觀辨識與微觀探析”是學(xué)習(xí)化學(xué)所需具備的一種基礎(chǔ)能力，也可明顯發(fā)現(xiàn)我國有關(guān)這一素養(yǎng)題目是基礎(chǔ)題、設(shè)置得相對簡單。素養(yǎng)5“科學(xué)精神與社會責(zé)任”是前四種素養(yǎng)的升華，看似簡單的題目卻實(shí)打?qū)嵖简?yàn)著學(xué)生能力，說明我國高中化學(xué)教書中的習(xí)題沒有忽視該素養(yǎng)重要性。但同樣可以發(fā)現(xiàn)，我國高中化學(xué)教書中的習(xí)題確實(shí)有著“題量少，難度小”等特點(diǎn)。實(shí)際上這一現(xiàn)狀反應(yīng)了習(xí)題“未入師眼”的現(xiàn)象。所以，如何設(shè)置合理的習(xí)題，輔助教師的教學(xué)和學(xué)生的學(xué)習(xí)，將核心素養(yǎng)如何在中學(xué)課程教學(xué)中落地，無論是教科書編寫者還是一線教師必須思考的一個問題。

2 美國教科書中習(xí)題的分析

美國高中主流化學(xué)教科書《化學(xué)概念與應(yīng)用》中氧化還原反應(yīng)主題內(nèi)容分為兩節(jié)，由“氧化還原反應(yīng)的本質(zhì)”和“氧化還原反應(yīng)的應(yīng)用”兩節(jié)內(nèi)容構(gòu)成，習(xí)題由節(jié)后習(xí)題、章復(fù)習(xí)習(xí)題和標(biāo)準(zhǔn)化測試構(gòu)成，分別為10道、41道和9道，共60道習(xí)題。并且美國高中化學(xué)教科書中用了欄目的“提示詞”將習(xí)題進(jìn)行了分類，主要由“理解概念、應(yīng)用概念、化學(xué)應(yīng)用、理性思維、復(fù)習(xí)回顧、技能訓(xùn)練、科技寫作、解決問題”等提示詞構(gòu)成，每個提示詞下的題目代表著某一類題型。教材設(shè)置的習(xí)題形形色色，且滲透著我國高中化學(xué)的五個維度核心素養(yǎng)，且均衡的設(shè)置。由于美國高中化學(xué)氧化還原反應(yīng)主題中習(xí)題較多，以下只舉例代表某一素養(yǎng)的體現(xiàn)(五個維度素養(yǎng)本就是相互融合的，此處說舉例代表只是例題主要體現(xiàn)的某一素養(yǎng))，并對這些例子進(jìn)行簡單分析。

2.1 素養(yǎng)1“宏觀辨識與微觀探析”在美國習(xí)題中的體現(xiàn)

表1 美國教科書中素養(yǎng)1“宏觀辨識與微觀探析”習(xí)題

以上這個題是素養(yǎng)1“宏觀辨識與微觀探析”的體現(xiàn)，“宏觀辨識與微觀探析”這一核心素養(yǎng)是解答化學(xué)題所需的基礎(chǔ)，也是初步走進(jìn)初中化學(xué)課時就在學(xué)習(xí)宏觀量與微觀量的概念及關(guān)系。該素養(yǎng)要求能運(yùn)用化學(xué)符號對物質(zhì)及物質(zhì)變化進(jìn)行表征，從微觀結(jié)構(gòu)分析某物質(zhì)性質(zhì)。如題目運(yùn)用了化學(xué)方程式表征著物質(zhì)在化學(xué)上的變化，從電子轉(zhuǎn)移判斷氧化還原反應(yīng)特點(diǎn)，從某元素的原子結(jié)構(gòu)判斷電子究竟如何轉(zhuǎn)移等。對宏觀量與微觀量的認(rèn)識，是做題的基礎(chǔ)，也是解析各種題目的中間紐帶。

2.2 素養(yǎng)2“變化觀念與平衡思想”在美國習(xí)題中的體現(xiàn)

表2 美國教科書中素養(yǎng)2“變化觀念與平衡思想”習(xí)題

變化與平衡是大自然運(yùn)行的定律，也是中學(xué)化學(xué)重要的核心素養(yǎng)，是重要的學(xué)科思想。春暖花開，是變；一年一度春又來，是衡。化學(xué)來于自然，化學(xué)中的變與衡也是有規(guī)律可循的。沒有完全的平衡，變化與平衡靠系統(tǒng)決定，如物理學(xué)中提到的參照物的概念。上表例題是鎳和氯化銅所發(fā)生的一個氧化還原反應(yīng)，既然是一個化學(xué)反應(yīng)，則其中發(fā)生了化學(xué)變化，這乃變。題目要求書寫正確半反應(yīng)，實(shí)際就要考慮到電子守恒，這乃衡。細(xì)細(xì)品來，相對來說較簡單的這樣一個題目，已將素養(yǎng)2“變化觀念與平衡思想”很好融入其中。

2.3 素養(yǎng)3“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”在美國習(xí)題中的體現(xiàn)

這道題若似素養(yǎng)2“變化觀念與平衡思想”中變與衡的體現(xiàn)，舉例在此處，是考慮到其特別之處。題目中問該反應(yīng)是何反應(yīng)，在該章內(nèi)容下可知失電子是氧化反應(yīng)，得電子是還原反應(yīng)，本題就要用這一理論對題目進(jìn)行轉(zhuǎn)化才可得出答案。雖不像實(shí)驗(yàn)型題目中基于證據(jù)推理才可得出結(jié)論的這種意識強(qiáng)，但也要基于證據(jù)進(jìn)行分析、轉(zhuǎn)化、推理才可得出答案。在美國教科書習(xí)題中，還有表格型題目，應(yīng)用表格解題也是在收集證據(jù)解題。另外，題目還應(yīng)用了圖片，雖然此圖片沒有較好展現(xiàn)粒子結(jié)構(gòu)，但也是對模型認(rèn)知題的一個啟示，尤其在有機(jī)化學(xué)習(xí)題中，模型在大腦中的構(gòu)建非常利于知識的掌握。

圖1 美國教科書中素養(yǎng)3“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”習(xí)題

2.4 素養(yǎng)4“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識”在美國習(xí)題中的體現(xiàn)

表3 美國教科書中素養(yǎng)4“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識”習(xí)題

表3中兩個例題是實(shí)驗(yàn)型題目，要求設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)并能對結(jié)果做出假設(shè)。實(shí)驗(yàn)是化學(xué)的學(xué)科特征，也是提高學(xué)生的科學(xué)探究能力和創(chuàng)新能力與意識的重要途徑，是素養(yǎng)4“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識”的實(shí)踐路徑。實(shí)驗(yàn)雖有很多優(yōu)點(diǎn)，但其耗時耗力，在學(xué)習(xí)過程中并不能完全靠具體操作去獲得實(shí)驗(yàn)的感受，題目中的“實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)”和“實(shí)驗(yàn)報(bào)告”事實(shí)上就是一種簡單的科學(xué)探究，學(xué)生認(rèn)真完成此類題目，在一定程度上定能感知創(chuàng)新意識。通過設(shè)想實(shí)驗(yàn)，思考過程中預(yù)產(chǎn)生的問題與解決辦法，開拓自己獨(dú)立思考能力，理解化學(xué)中“事實(shí)勝于雄辯”的意義。

2.5 素養(yǎng)5“科學(xué)精神與社會責(zé)任”在美國習(xí)題中的體現(xiàn)

表4中，第一道習(xí)題是有關(guān)生活和化學(xué)史的題目，第二道是寫作類題目。這兩道習(xí)題是素養(yǎng)5“科學(xué)精神與社會責(zé)任”的一種體現(xiàn)，換個維度考慮，素養(yǎng)5“科學(xué)精神與社會責(zé)任”可以通過生活應(yīng)用類、化學(xué)史類及寫作類題目培養(yǎng)。教材中設(shè)置這些題目，可引導(dǎo)學(xué)生發(fā)出化學(xué)感知，對生活、對社會有更高層次的認(rèn)識，激發(fā)對化學(xué)熱愛。大自然處處有科學(xué)，處處有真理，學(xué)習(xí)這些類型的題目，因而相信真理，崇尚真理。

表4 美國教科書中“素養(yǎng)5”科學(xué)精神與社會責(zé)任“習(xí)題

3 思考與啟示

3.1 開發(fā)圖形型、表格型題目，提高“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”的素養(yǎng)

圖形型題目和表格型題目首先就吸引了學(xué)生注意力，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。化學(xué)是不能摻雜任何虛假的科學(xué)，每一個結(jié)論都是在不斷地試驗(yàn)下歸納而出。基于表格和圖片中的數(shù)據(jù)分析，推理判斷，最后得出結(jié)果，這是提高證據(jù)意識的一種手段。同理，在設(shè)置題目時也可加入有意義圖片，開發(fā)圖形型題目，圖形學(xué)習(xí)也是對模型認(rèn)知素養(yǎng)提高的一種方式。瀏覽題目中設(shè)置圖片，如有機(jī)物的模型圖，可清晰觀察物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)，更清楚理解結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)這一觀念。同時可以促進(jìn)“宏觀辨識與微觀探析”的落實(shí)。

3.2 開發(fā)實(shí)驗(yàn)型題目，提高“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識”的素養(yǎng)

實(shí)驗(yàn)和化學(xué)是非常緊密的關(guān)系，在正文內(nèi)容的編排和教師教學(xué)過程中，都在不斷強(qiáng)調(diào)利用實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)化學(xué)知識。我國教科書中習(xí)題較少，實(shí)驗(yàn)型題目更是少之又少。前者提出要增加習(xí)題量的建議，增加什么樣的習(xí)題？實(shí)驗(yàn)型題目就是其中的一個方向。如可像美國教材中安排“實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)報(bào)告的書寫”題，或也可像高考中安排的實(shí)驗(yàn)探究題。實(shí)驗(yàn)型題目實(shí)際上還是“證據(jù)推理與模型認(rèn)知”的體現(xiàn)，需要通過具體證據(jù)、解決思路和方法來得出結(jié)論，利用好化學(xué)實(shí)驗(yàn)題來培養(yǎng)高中生證據(jù)意識。若在課后習(xí)題中也相應(yīng)設(shè)置實(shí)驗(yàn)題，正也是為高考做題打下基礎(chǔ)。開發(fā)實(shí)驗(yàn)型題目，將探究意識、創(chuàng)新意識及證據(jù)意識更具體的落實(shí)到學(xué)生個體。

3.3 開發(fā)應(yīng)用型、寫作型及化學(xué)史型題目，提高“科學(xué)精神與社會責(zé)任”的素養(yǎng)

應(yīng)用型題目是有關(guān)知識的各種應(yīng)用的題目，在生活中、技術(shù)上等地方的應(yīng)用，以此來編排習(xí)題。習(xí)題的情境既要緊密聯(lián)系學(xué)生的生活實(shí)際體現(xiàn)科學(xué)技術(shù)社會與環(huán)境發(fā)展的成果又要注 重針對性啟發(fā)性過程性和科學(xué)性[4]。開發(fā)應(yīng)用型題目，讓學(xué)生在做題過程中與社會相聯(lián)系，肩負(fù)與社會共進(jìn)退的責(zé)任。寫作型題目仿佛是對學(xué)生寫作能力的考驗(yàn)，是對文科水平的較量；但每個學(xué)科之間又何嘗不是彼此相通的呢？寫作型題目還是學(xué)生對自己內(nèi)心的表達(dá)，教師通過這種題目了解學(xué)生，進(jìn)而更好的與學(xué)生交流溝通，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)精神。化學(xué)史題目應(yīng)該適量增加，且應(yīng)該合理分布在不同章節(jié)位置[5]。而化學(xué)史題目也是化學(xué)史的作用發(fā)揮的一大重要工具。在習(xí)題中開發(fā)這三種類型題，有利于學(xué)生精神、 責(zé)任的提升。