中美化學教材中“酸、堿和pH值”內容比較研究

任飛 魏夢雪

摘? 要 以美國高中主流化學教材Chemistry： Concepts and Appli-cation第14章“酸、堿和pH值”章節和我國人教版初、高中化學教材（2019）相關內容為比較研究對象，從章節設置、欄目設置、圖表設置、內容體系設置四個方面進行對比分析，探索兩國在教材編寫上的差異，發現可供借鑒和學習的地方，以便拓寬教師教學設計思路。

關鍵詞 高中化學；中美化學教材；酸、堿和pH值；核心素養

中圖分類號：G633.8? ? 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2021）13-0133-04

0? 引言

教材是依據課程標準編制的、系統反映學科內容的教學用書，是課程標準的具體化。教材的編輯要妥善處理思想性與科學性、觀點與材料、理論與實際、知識和技能的廣度與深度、基礎知識與當代科學新成就等的關系[1]。新課標課程結構的設計需在對基礎教育階段化學課程的國際比較研究及國內課程實施經驗和問題的調研基礎上，借鑒國內外課程研究成果，優化設計課程組織形式[2]。酸和堿這一知識內容對幫助學生從化學的角度認識和理解人與自然的關系，形成科學的物質觀和合理利用物質的意識有重大意義[3]。因此，本文選取美國高中主流化學教材Chemis-try： Concepts and Application（《化學：概念與應用》[4]，王祖浩等譯）第14章“酸、堿和pH值”章節的內容，同我國人教版化學教材（2019）中的相應內容進行對比研究，以期滿足我國課程實施的現實需要。

1? 中美化學教材“酸、堿和pH值”對比分析

1.1? 章節設置的對比

表1是中美化學教材“酸、堿和pH值”章節對比結果。由表1可知，我國教材將“酸、堿和pH值”較淺顯的處于認知階段的知識集中在初中講授，高中沒有采取集中式深入講解，而是將此部分知識點分散在必修和選修各章節，且必修與選修的知識編排難度呈螺旋式上升，符合學生的認知規律；美國教材則采用集中式教學講解，將所有涉及酸堿的知識點都劃到第14、15章（酸堿反應），便于學生自主歸納總結，系統梳理知識。

1.2? 欄目設置的對比

教材的欄目設置作為教科書編寫理念的一個主要體現，其內容和形式不僅體現編者更深層次的課程觀、教學觀和教育理念，而且是實現課程目標的重要載體[5]。中美化學教材欄目類型豐富多樣，可分為五大類，分別是引導類、習題類、實驗類、知識歸納類以及閱讀拓展類，如表2所示。中美教材在各類型欄目中設置的小欄目數量差別不大，都比較重視欄目設置對教學所起的作用。

1.2.1? 引導類欄目的對比? 人教版教材引導類欄目中設置了“方法導引”“思考與討論”。在講授“水的電離和溶液的pH”時設置了方法導引——定性分析與定量分析，呈現了化學學習中研究物質的常用分析方法，體現了教材的功能性。而“思考與討論”通過設置一系列并列式或遞進式問題引導學生進行思考，使學生對有關問題的知識認識更深刻。如“物質的轉化”中設置了“思考與討論”這一欄目，以酸堿鹽主要的化學性質有哪些設問，讓學生通過回顧初中化學知識，自己歸納出酸（或堿）具有相似的化學性質的原因，從而主動將新舊知識銜接起來并進一步深化。

美國版教材引導類欄目在數量上較多，在第14章的章節封面上的“內容提要”以本章羅列的小節題目及“吃它或用它”開門見山，讓學生迅速了解本章主要學習內容并對這章內容產生強烈的學習興趣；課前活動中的“知識回顧”告訴學生學習本章需要復習的舊知識；“閱讀提示”則是對學生學習新內容做了簡單的規范；每一節的“本節預覽”讓學生明確本節的學習目標，點出需要回顧的知識，并且列出本節的關鍵術語，從每個細節去引導學生如何去學習新內容，設置思路清晰。

1.2.2? 習題類欄目的對比? 人教版教材的習題設置分為“練習與應用”“復習與提高”。“練習與應用”針對的是每一節知識掌握程度的自查，題目類型設置有填空、選擇和問答，且涵蓋本節的要點，題量適中，總體難度適中，便于學生鞏固基礎知識，但也會注重考查學生的綜合能力，一般這類題的位置位于習題的最后。如“硫及其化合物”中的“練習與應用”的第8題以硫元素在自然界的循環圖來設問“人類活動對硫的循環有什么影響”，以此培養學生科學精神與社會責任的核心素養，讓學生逐步具備可持續發展意識和綠色化學觀念。“復習與提高”則是對每一章知識點的考查，題型與前者相同，題量在10道左右，主要是基礎題，最后一道往往難度較大，通常以圖表形式呈現，在考查基礎知識掌握程度的同時考查讀圖表的能力。

美國版教材的習題設置分為“章節復習”“章末復習”和“標準化測試”。“章節復習”，本節復習中的題型均為問答題，題型單一，但教材從理解概念、理解思維和化學應用三個層次設置習題，其中的化學應用屬于化學目標層次中的最高層次，即應用水平，對學生要求能力很高。在“章末復習”中又從理解概念、應用概念、理解思維、復習回顧、技能訓練、科技寫作和解決問題多方面多角度去了解學生的學習情況，題型有選擇和問答兩種類型。在第14章有51道章末復習題，題量比人教版教材多，題目內容設置層次感也比人教版教材強。在章末復習題之后又設置“標準化測試”，第14章的這一習題欄目題型均為選擇題，難度不高，考查的都是基礎的知識點，如酸堿的定義、簡單的pH計算。

1.2.3? 實驗類欄目的對比? 化學是一門以實驗為基礎的自然科學，實驗的設置可以幫助學生更加深刻地理解知識，明白原理，如表３所示。從數量上看，人教版教材設置的各類實驗較多，既能鍛煉學生的動手能力，也能培養學生的科學探究能力。實驗設置有難度梯度：“實驗X-X”側重基礎知識的學習；“探究”“課外實驗”“調查與研究”“研究與實踐”則側重知識的應用，與生活密切聯系；而“實驗活動”則明晰實驗目的、實驗用品、實驗步驟和實驗反思，是比較翔實的實驗設計，可以使學生更好地梳理本章酸堿及pH的知識，并樹立科學探究的規范意識。美國教材的實驗設置則更偏向于生活，幫助學生從生活中學習化學、理解化學、應用化學，實驗研究目標的定位、研究方法的運用以及實驗結果的表達均有很大的靈活性，這有利于學生在開放的學習過程中發揮自己的個性特長和才能[6]。

1.2.4? 知識歸納類欄目的對比? 人教版初中教材在每節都會有知識歸納：“學完本課題你應該知道”，及時幫助學生查漏補缺，打牢基礎；“單元小結”以敘述和填空形式幫助學生梳理、整合知識。在高中階段則是以“整理與提升”為引導，幫助學生對所學知識進行概括歸納，形式與初中的“單元小結”一樣。美國版教材在每節末沒有知識歸納，而是以問答復習題的形式小結，在章末會以“知識概要”進行敘述式總結。

1.2.5? 閱讀拓展類欄目的對比? 化學是重要的基礎學科，在與物理學、生物學、地理學、天文學等學科的相互滲透中得到迅速發展，也推動了其他學科和技術的發展。中美教材都設置了學科交叉滲透的內容，但美版教材介紹的篇幅更長些，更加注重學科的融合。兩版教材都介紹了與化學有關的職業，這樣既可以提高學生學習化學的興趣，又可以讓學生對某個職業有更清晰的認識，幫助學生進行未來的職業規劃。美版教材中以采訪的形式介紹了某位化妝品藥劑師，形式較新穎獨特。中美兩版教材都體現了STS教育理念，符合未來發展需要。

1.3? 圖表設置的對比

人教版教材的圖表設置數量較美國教材少些，如圖1所示，除了必不可少的知識所需的圖片外，書中的精美圖片數量并不多；而美國教材圖文并茂，使用大量圖片，色彩沖擊力強，能夠增強學生閱讀興趣，同時為學生提供足夠的感性材料。

1.4? 內容體系的設置

人教版教材在編寫“酸、堿和pH值”這方面的知識內容時，將知識系統地呈現在初中教材中，沒有明確酸、堿定義，只是讓學生在頭腦中形成酸、堿和pH值的初步認識，掌握常見的酸堿性質即可。高中沒有將酸和堿獨立成章，而是在必修1“物質的分類”中重新從微觀角度回顧了酸（或堿）具有相似化學性質的原因，接著在“電解質的電離”中從電離的角度認識酸的本質，定義了酸。在必修2“硫及其化合物”中介紹了硫酸的性質和工業制備，“氮及其化合物”中介紹了硝酸的性質和制備、酸雨及防治，這些都是對初中酸堿知識的補充和拓展。綜上，均為選修1“化學反應原理”中學習更為復雜的知識做了鋪墊，而階梯式的內容編排形式則更易于學生接受和理解[7]。選修1中以鹽酸和醋酸為實驗對象，引出強弱電解質的概念，接著又以CH3COOH為弱酸代表，以NH3·H2O為弱堿代表，介紹弱電解質的電離平衡、電離平衡常數的計算。此外，通過回顧初中所學知識，引入pH與c（H+）的關系，進一步豐富學生的認知。

美國版教材首先從宏觀和微觀兩個層面來學習酸和堿，并給出酸堿最簡單的定義：酸（堿）是一種在水中溶解時能產生H+（OH-）的物質，但沒有人教版教材給出的定義嚴謹，即：電離時生成的陽（陰）離子全部是氫離子（氫氧根）的化合物叫作酸（堿）。美國版教材還引入酸性氫、酐的定義，這是人教版沒有提到的知識點。酸溶解于水生成H3O+的過程的化學方程式若簡寫，則成為人教版教材中酸的電離方程式的書寫。在解釋水傳遞H+給堿的原因時，以氨為例，提到孤對電子，較人教版講解更有深度，而這一概念在人教版選修2中才有。另外，美國版教材中講到“pH是水合氫離子濃度的負對數”，而人教版選修1中為了表示簡便，提到“pH是c（H+）的負對數”。

2? 結論與建議

美國高中主流化學教材Chemistry： Concepts and Applica-

tion很明顯的一個特點是在內容上體現了科學技術與社會的有機融合，并且將其與“酸、堿和pH值”章節知識的學習、能力的培養有機地融合在一起；而我國人教版化學教材（2019）在編制同樣的知識內容時，將STS教育理念貫穿閱讀拓展類欄目，在正文知識體系中較少聯系日常生活，相較于前者，可讀性和趣味性要稍弱些，但在實驗方面更注重基礎實驗的操作，實驗步驟也體現了科學性和嚴謹性。在今后的教學實踐中，教師可以通過美國版教材提供的豐富多彩的素材迸發出教學設計靈感，踐行耳目一新的值得借鑒的教學理念，以充分體現化學學科教育的現實價值。本文從習題、實驗和內容講授方面具體提出以下幾點教學建議。

2.1? 習題方面

很多教師在遇到諸如人教版選修1第68頁的第6題“測量家中一些物品（可自行增減、更換）的pH，并計算其c（H+），填入下表”這類開放性習題時，往往不加以重視，那么也就失去了教材設置此類題的意義。教材的創新性習題的設置以及教師對教材習題的重視是學生通過習題發展化學學科核心素養的關鍵。在充分利用人教版教材編寫的新穎習題的基礎上，教師可以將美國教材中習題設置的多維度理念應用于教學設問中，也可以從人教版教材設置的閱讀類欄目中提取關鍵信息進行有關本課時內容的設問。如在閱讀人教版選修1第65頁的“科學·技術·社會”欄目后，可以向學生提問：“乳酸的產生對血液中的酸堿平衡有何影響？”實現知識的有效轉化。

2.2? 實驗方面

教師在講授完人教版初中課題1“常見的酸和堿”后，可以采用家庭迷你實驗的方式讓學生自主預習下一課題的內容，將美國教材“酸、堿和pH值”章節中的“迷你實驗2：抗酸劑”交由學生課下獨立完成，一方面提高學生的動手操作能力、思考探究能力，另一方面讓學生感受到化學在生活中的重要性，領略知識應用于實踐的成就感。學生在鞏固酸與碳酸鹽反應的知識點的同時，學習如何根據指示劑顏色的變化判斷pH大小，從而判斷幾種常見的治療胃灼燒的抗酸劑與白醋反應后溶液的堿性強弱，達到溫故知新、融會貫通的目的。

2.3? 內容方面

在學生剛接觸酸和堿的概念時，人教版初中教材是以“‘酸‘堿的由來”介紹化學史和生活中常見的酸和堿為導入的。教師可以結合美國教材“酸堿在味覺和觸覺的差異”這一切入點，從不同角度讓學生對酸和堿有更直觀的認識。我國初中是從物理性質和化學性質來認識酸和堿，高中從微觀角度重新定義酸和堿，但仍沒有美國教材解釋得透徹。在高中選修部分，教師可以引入水合氫離子概念幫助學生從酸性氫的角度學習酸和水的反應實質，即酸中的H+轉移到水分子中，形成帶正電的H3O+和帶負電的陰離子。同樣，可以通過解釋水將H+傳遞給堿來理解堿溶于水電離的實質。在講述pH的相關內容之前，教師可以從“pH等級”發明的化學史導入，幫助學生了解化學知識發展的歷史性，提升學生的化學學科核心素養。

參考文獻

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[2]教育部關于印發普通高中課程方案和語文等學科課程標準（2017年版2020年修訂）的通知[A/OL].（2020-05-13）[2020-12-23].http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A26/s8001/202006/t20200603_462199.html.

[3]中華人民共和國教育部.義務教育化學課程標準[S].北京：北京師范大學出版社，2011.

[4]菲利普.化學：概念與應用[M].王祖浩，譯.杭州：浙江教育出版社，2008.

[5]李爽，宮麗紅.新舊人教版化學教材欄目設置的轉化研究[J].林區教學，2020（6）95-98.

[6]朱鵬濤，周青，楊輝祥.美國高中化學教材中的實驗設計[J].化學教育，2007（6）：17-20，28.

[7]吳晗清，金鈺瑩，穆銘，等.中美高中教材中“化學平衡”的比較研究[J].首都師范大學學報（自然科學版），2019（4），79-84，88.