中美初中化學教材情境創設分析
——以化學反應模塊為例

王麗梅，楊清云，謝瓊儀，歐 虹，林曉明

(華南師范大學化學學院，廣州 510006)

化學教學情境是建構學科知識的良好載體，是產生化學學習興趣的源泉，也是提高知識遷移應用能力的有效途徑[1]；隨著新課改的不斷深入，要優化課程結構，創設有價值的教學情境。初中作為化學學習的啟蒙階段，創設一定的情境可以讓學生的情感活動、認知活動、意志活動與化學知識建立聯系[2]。在以化學核心素養為培養目標的引領下，初中是一個能很好幫助學生建立化學思想的階段，以化學情境為紐帶，以教材情境為基本。通過對比分析中美兩版教材在情境創設方面的異同，從中整合得到更有價值的情境素材呈現方式，開發出了具體教學案例，能在學生學習和教師教學方面發揮作用，更好地落實立德樹人教育目標，培養學生的化學核心素養和科學素養[3]。

1 情境數量、類型和呈現方式的比較研究

研究對象是人教版初中化學教材[2011(簡稱A版)]部分內容和美國初中主流理科教材[浙江教育出版社第三版(簡稱B版)]中的化學反應模塊內容。

情境數量的分布可以在一定程度上解釋該內容的重要程度和難度。通過數量分析，探討知識學習和情境數量之間的關系，找出兩版教材的側重點，發現不同知識點需要不同的情境類型，不同情境類型對知識的理解程度所起的作用不一樣[4]。通過比較兩版教材在同主題知識下情境類型的不同特點，分別找出了兩版教材知識學習和情境類型的關系。情境數量、情境類型確定后，與情境呈現方式還存在一定聯系[4]。

圖1 化學反應模塊情境數量及其所占百分比

如表1和圖1所示，在情境數量上，B版比A版多了近一半，兩者的重點又有所不同，A版側重質量守恒和化學反應類型(66%)，B版更加側重化學反應的調控和質量守恒(78%)。在化學方程式和配平方面，兩版數量一樣。在反應控制中，B版的情境達到12個之多。對于化學反應的類型而言，A版分4次出現，B版則同時在一個地方學習反應類型，并把復分解反應也歸為置換反應。

表2 化學反應中的情境類型分布

表3 化學反應中的情境呈現方式

如表2所示，在情境類型方面，A版的實驗探究情境和知識類情境占據主要，實驗類情境很好地揭示了質量守恒定律，知識類情境起到了很好的過度和銜接作用。B版在生活情境、實驗情境和模擬聯想情境方面突出，生活中的情境列舉了許多實例來類比質量守恒和化學反應的快慢。在實驗探究情境方面，有化學中的物質反應，也有根據生活中的宏觀物質現象來類比質量守恒的實驗。在模擬聯想情境中，列舉了大量的模型，對于從微觀視角理解化學反應起到了積極的促進作用，特別是質量守恒中的開放系統和封閉系統。情境呈現方式如表3所示，B版重在實驗和圖片，A版重在文字和實驗。就實驗而言，B版實驗多是生活中的宏觀實驗和常見現象。

2 情境構成特征的比較研究

以往關于情境評價標準的研究包括構成特征、功能特征、過程特征[5]。由于教材中的情境過程特征多變且不同教師處理方式不一樣，于是主要對前兩者展開比較，情境的主要價值就體現在這兩者之中。教師如果能判斷好情境標準，在課堂上就能提供有價值的情境，更好地展開教學。現將研究對象每個知識點背后的情境在構成和功能兩個方面進行分析，找出兩版教材的不同之處，最后歸納出結論。情境的構成特征標準如表4所示。

由表4評價標準可知，構成特征的標準來源廣泛，涉及情境的來源、與原有知識的關系、是否是學科的核心知識、是否是學科的主題知識等。通過標準可知，在構成特征中所占的維度越多，情境的質量越高。分別將上述評價指標的水平分布賦予對應的分值，水平一賦1分，水平二賦2分，水平三賦3分，最后求得在四個方面的平均分。

表4 構成特征評價水平標準

將上述情境特征進行水平劃分，對四個評價指標中各個水平的情境數量進行分析，結果如圖2所示。進行賦分計算后，兩版教材在四個評價指標中的平均水平分值如表5所示。

圖2 化學反應模塊情境構成特征水平分布情況

表5 化學反應模塊情境構成特征水平

該主題下兩版的相同之處頗多，整體來看差異較小，主要集中在主題知識和信息支持方面。通過分布可知，B版的分布均衡，發生化學反應的證據、化學反應的條件和質量守恒定律的介紹更為詳細。從宏觀和微觀視角分析，背景事件的水平達到了2.04，與生活聯系緊密，主題知識也比較系統，但在活動過程和信息支持方面的水平低于2。A版在主題知識和信息支持方面的水平都高于2，在知識的結構性、宏觀微觀和實驗步驟方面提供了很好的信息支持，但在活動過程中，學生的參與度仍不高。

3 情境功能特征的比較研究

根據研究工具中關于情境功能特征的分析評價標準，將情境的評價標準定位在動機、理解、思維和情感四個方面，統計兩版教材在這四方面的數量分布，找出各自特點。在此基礎上，要對具有兩個或以上功能的情境繼續進行分析，對于具有多重功能的情境進行數量統計分析，分析情境的常設特點。在分析時，可對構成特征中的評價標準與功能特征進行聯系分析，在背景事件中處于2～3水平的可以認為具有動機功能，在信息支持中處于2～3水平的可以認為具有理解功能，在活動過程中處于2～3水平的可以認為具有思維功能。情感功能可以讓學生在學習化學知識的同時了解到化學對人類生活、生產、環境的作用。

通過圖3、圖4可知，B版在情境的功能特征數量分布和多重功能數量分布上都明顯高于A版。化學反應涉及的核心知識包括反應的條件、類型、反應物和產物、反應的調控、反應中量，這幾方面在B版的情境中都能很好地體現出來，包括化學反應條件中的閃電、活化能，反應類型中的圖畫模擬情境，化學反應中調控的溫度、濃度、催化劑影響，質量守恒定律中的螺絲螺母模型。A版中動機的功能體現在實驗中，涉及氧化汞、紅磷、碳酸鈉、鹽酸、鎂條，實驗現象明顯，實驗背后暗含的功能豐富。思維功能體現在通過對實驗前后質量的稱量得出質量守恒定律及其微觀解釋，理解功能幾乎體現在各個情境中，情感功能主要是建立守恒思想。B版中動機功能體現在守恒定律在生活中的類比，思維功能體現在化學反應證據、活化能及化學方程式的配平上，理解功能幾乎貫穿所有情境中，情感功能可體現出學生的類比思想和守恒思想。

圖3 化學反應模塊情境功能特征數量分布情況

圖4 化學反應模塊情境多重數量分布情況

4 研究總結

兩版教材在情境的數量分布上存在差異，雖然總數相差不大，但在不同知識中依然有差異。在情境的類型中，兩版教材都能根據知識的微觀程度和難度盡可能呈現多類型的情境，整體比較發現，美版教材在生活情境、生產應用情境和模擬聯想情境上的數量要比人教版豐富許多。在情境的構成特征方面，兩版教材在構成水平的分布上由高到低都為主題知識、背景事件、信息支持和活動過程，可以看出兩版都最重視對化學主題知識的遷移和理解，其次是對知識背后所反映事件的關注，盡可能選取學生熟悉的直接事件。在情境的功能特征方面，各個主題下的功能特征均以理解、動機、情感、思維由高到低分布，說明兩版教材都注重情境對知識理解的影響，也非常關注學生的學習動機，但對思維和情感的鍛煉還有待提高。在編寫教材時，要借鑒美版在生活情境中的優勢，多創造一些接近生活的情境。對于化學史情境而言，要對科學理論的發展歷程和科學家的研究歷程進行詳細介紹和解讀，培養學生的科學觀念和科學精神。對化學實驗的選取而言，可以多選擇一些生活中的熟悉藥品，降低學生的學習難度。