魯科版新教材“方法導引”欄目分析與教學實施建議

嚴文法　劉貝貝

摘要：魯科版新教材新增設的“方法導引”欄目，是外顯化學學科思維過程與方法、促進知識向能力和素養轉化、承載學科核心素養教育價值的特色欄目。在分析魯科版新教材“方法導引”欄目編排特色與內容的基礎上，探討該欄目在支撐師生教與學活動方面的主要價值，并結合欄目的整體設置為教師教學與評價提供相關建議。

關鍵詞：化學教材;方法導引;欄目分析;水溶液主題認識模型

文章編號：1005-6629（2021）05-0031-06 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

課程標準是教材編寫的依據，教材是教師進行教學的主要載體，是學生學習的對象，是理解課程內容并達成課程目標的媒介。《普通高中化學課程標準（2017年版）》（以下簡稱2017年版課標）在“教材編寫建議”中提出重視教材助讀系統的設計、對學生的學習活動特別是探究性實驗、組織參觀、調查活動的針對性建議以及促進學生自主學習等要求。基于2017年版課標的相關建議及要求，2019年版山東科學技術出版社普通高中化學教材（以下簡稱魯科版新教材）在修訂編寫中突出了“素養導向”的編寫理念，科學建構了學科核心素養的發展進階路徑。其中，魯科版新教材“方法導引”欄目作為本次新修訂教材中增設的新欄目，凸顯了“方法”的重要性，首次凝練了學科認識方式與思維方法并將其轉化為專門欄目，更為具體、系統、定向地體現了“學會學習”以及“發展關鍵能力”的目標要求，也反映了該欄目對師生教、學、評活動的重要教育價值與指導意義。本文圍繞魯科版新教材“方法導引”欄目的內容展開分析，探討該欄目在支撐師生教與學活動方面的主要價值，并結合欄目的整體設置為課程教學與評價提供相關建議。

1魯科版新教材“方法導引”欄目的編排及內容分析

欄目是教材的關鍵組成部分，教材中欄目的多樣化設置體現教材編寫團隊獨具匠心的設計，承載課程標準的基本理念與課程性質，是輔助學生理解教材內容、指導教師進行教學設計的重要材料。“方法導引”作為本次教材修訂的新增欄目，其編排設計及內容設置體現了2017年版課標的相關理念。

1.1“方法導引”欄目的教材分布

從數量分布來看，魯科版新教材中“方法導引”欄目在必修及選擇性必修教材中共設置38處（如表1所示），其中兩冊必修教材共設置20處，三冊選擇性必修教材共設置18處。該欄目是在學生完成學科活動、解決學科問題過程中設置的提示性欄目，包含了學生學習過程中輔助重難點突破的定向指導功能，以及學生問題解決過程中強化整體認識路徑的歸納總結功能。教材編寫者的設計意圖反映了欄目的功能性質，即在必修階段就注重學科方法的引導與外顯，促進核心知識向能力與素養轉化，通過問題解決過程中學習方法的自主獲取和應用實踐，提高學生對學科思維方法的本原化認識，從而增進化學學科理解，促進后續進階活動中自主學習行為的發生。這既是對2017年版課標在必修階段努力體現化學基本觀念、促進全體學生化學學科核心素養發展要求的具體表現，也是對選擇性必修階段引導學生更深入地認識化學學科，了解化學的研究內容與方法要求的鋪墊。

從位置分布來看，“方法導引”欄目有2l處設置在“活動·探究”欄目之后，為學生的科學探究環節提供陌生情境下的任務支撐材料，而位于教材正文內容和“交流·研討”之后的欄目僅各有4處。此外，作為教材專門設計的真實情境式研究性學習項目，“微項目”也有9處設置了“方法導引”欄目指導活動（如表2所示）。總體而言，“方法導引”欄目大多分布在化學學科探究活動之后，為學生分析解決陌生問題提供程序性知識和策略性知識，起到突出重點、突破難點、梳理思路的教學功能，將科學探究過程中的研究思路、研究方法等進行凝練與提取并外顯為專門欄目進行強調，是本次教材修訂中的亮點環節。

1.2“方法導引”欄目涉及的方法類型

“方法導引”欄目是化學科學方法在教材中的專門體現，涉及到不同的科學方法類型。而關于科學方法的分類，不同的研究者可從不同的角度進行劃分，比如吳俊明教授在化學科學方法教育的相關研究中將科學方法劃分為具體研究方法、一般研究方法和哲學方法;王后雄、林長春等學者則從實驗方法（測定、條件控制等）、資料和事實的處理方法（線圖化、化學用語化等）、科學抽象方法（原理性、表征性）、假說方法、模型方法、邏輯方法（分類與比較、歸納與演繹）等角度對科學認識過程中的方法進行分類。通過梳理魯科版新教材中“方法導引”欄目涉及到的具體科學方法發現，魯科版新教材中“方法導引”欄目較為全面地覆蓋了王后雄、林長春等學者界定的化學科學方法的多個類型，具體呈現為：（1）實驗方法，如容量瓶及其使用方法、檢驗Fe³⁺的方法、萃取與分液等;（2）資料和事實的處理方法，如離子方程式的書寫方法、有機化合物的結構式書寫及命名方法、尋找數據之間的關系的線圖化方法等;（3）模型方法，如電子排布式、軌道表示式和構建變量關系模型;（4）假說方法，如根據物質類別預測陌生物質的性質、尋找陌生現象發生原因的思路等;（5）科學抽象方法，如通過單質與水（或酸）的反應比較元素原子失電子能力、根據化合價變化分析氧化還原反應中的電子轉移等;（6）邏輯方法，如探究不同價態硫元素之間相互轉化的思路、設計原電池的基本思路、分析復雜溶液體系的一般思路等。

“方法導引”欄目緊密聯系化學學科知識內容所引入的完整的、系統的科學方法，是對2017年版課標“學習化學的基本原理和方法，形成化學學科核心觀念”基本理念的體現。

2“方法導引”欄目的設計意圖與教學價值分析

對于魯科版新教材中“方法導引”欄目的新增設置，主編王磊教授在教材編寫說明中強調了設計意圖，意在通過“方法導引”欄目的引人促進核心知識向能力轉化，外顯思維過程和方法，幫助學生在頭腦中建構認識模型，這也同2017年版課標中對學習活動提出的針對性建議、促進學生自主學習等建議相呼應。

2.1促進核心知識向能力轉化——支撐學生探究活動

已有研究認為，學科核心素養的心理實質是學科認識方式，而自覺主動的學科認識方式是由學科核心知識在能力活動中轉化而來的。因此，在素養為本的課程理念下，促進核心知識向能力轉化，逐漸形成化學學科特有的認識方式，是培養學生化學學科核心素養的關鍵思路。“方法導引”欄目作為學生完成學科活動、解決學科問題過程中設置的提示性欄目，從其數量及位置分布中可以看出，大多設置在學科探究活動之后，通過對程序性知識的梳理及呈現，支撐著學生的探究活動，促使學生將陳述性的核心知識應用于真實問題的解決過程中，獲得學科能力的發展。例如，在必修第一冊第二章“氧化還原反應”一節中，活動“探究物質的氧化性或還原性”在提出“過氧化氫是否具有氧化性或還原性”的問題之后，只提供了實驗用品與實驗方案空白表格的有限信息，緊跟其后的“方法導引”欄目則提供了“分析元素化合價升降預測物質氧化性與還原性”“之后尋找具有另一性質的物質進行實驗檢驗”的探究思路。不僅要求學生明確氧化還原反應、氧化性與還原性等陳述性知識的含義，還要求學生能夠將其遷移應用于物質分析的真實問題中。通過“方法導引”欄目內容的提示獲得分析及解決問題的思考角度，并在這一過程中發展科學探究的能力。魯科版新教材中的“方法導引”欄目在相關章節的核心知識及探究活動之間建立了緊密的聯系，不應看作孤立于教材主體內容之外的輔助材料，而是支撐學生探究活動、促進核心知識向能力轉化，進而發展化學學科核心素養的關鍵素材。

2.2凸顯學科方法——覆蓋完整方法體系

笛卡爾曾說，最有價值的知識是方法的知識。自1987年《全日制中學化學教學大綱（試用）》首次提出“在化學教學中要重視科學方法教育”，到2017年版課標強調“引導學生開展分類與概括、證據與推理、模型與解釋、符號與表征等具有學科特質的學習活動”，科學方法在化學學科中的系統性、完整性、重要性被不斷加強，基于2017年版課標修訂的各版本新教材中均首次增加了有關“方法”的教材欄目。魯科版新教材中的“方法導引”欄目基本體現了科學方法教育領域的相關原則：一是選擇適宜的知識載體，降低科學方法的抽象性。高中化學階段涉及的模型方法、假說方法、邏輯方法等如不結合具體知識內容展開說明，其抽象程度將對學生理解造成認知困難。“方法導引”欄目則注重將方法與核心知識串聯，如在必修第二冊第二節“元素周期律初探”活動中，通過確定原子序數自變量，分析化合價、電子層數等因變量，選擇表達形式并闡述規律，體會“構建變量關系模型”的過程，掌握變量關系模型方法的操作路徑，降低方法抽象程度的同時發展學科能力。二是注重基礎性與全面性，對化學科學方法形成系統認識。五冊教材中涉及的方法類型比較全面，既涵蓋抽象思維能力要求較低的實驗方法、資料和事實的處理方法，也包含對抽象思維、理論思維要求較高的假說方法、邏輯方法等，能夠使學生對化學學科及科學方法形成較為全面的認識，在認知結構中建立起化學學科特有的分析問題的角度、思路和方法。三是螺旋式訓練和鞏固，注重進階式設計。欄目中涉及的同一科學方法類型結合不同難度的學科探究活動多次出現，在不同內容主題中呈現進階式的方法設計，使學生在不同活動情境的遷移應用中鞏固學科方法、逐步提高學科能力。總體而言，“方法導引”欄目將承載的多類型科學方法分散在化學課程的學習活動中，形成融合知識的路徑進行進階式滲透，并單獨提煉進行歸納總結，是符合中學生抽象思維發展特征、培養學生關鍵能力的教材設計。

2.3外顯思維過程與方法——滲透學科核心觀念

“方法導引”欄目覆蓋了類型完整的化學學科方法，但其內容并非抽象的方法介紹，而是與教材內容及教學活動有著緊密聯系，通過將問題思考及問題解決的思路、角度、方法外顯化，滲透體現化學學科特質的核心觀念。

以魯科版新必修第一冊“元素與物質世界”一章為例（如圖1和圖2所示），“方法導引”欄目在“研究一類物質的性質”的探究活動后先是提出了基于宏觀分類觀的“根據物質類別預測陌生物質的性質”的方法;接著在“稀硫酸與Ba（OH）₂溶液反應的實質”這一觀察活動后提出了基于微粒觀的“離子方程式的書寫方式”，在學生頭腦中初步建立了宏微結合認識化學物質與物質變化的學科基本觀念;之后，在“氧化還原反應”課時中的交流活動“金屬鈉與氯氣的燃燒…‘鐵與硫酸銅溶液的反應”后，基于變化觀和微粒觀綜合歸納了“根據化合價變化分析氧化還原反應中的電子轉移”的方法，在學生熟知的化學反應的方程式中引入了新的認識視角，并通過“探究物質的氧化性或還原性”的探究活動從宏微結合、變化關系的認知角度介紹了“研究物質氧化性與還原性的思路”的方法，與本章起點“預測陌生物質的性質”相呼應;最后，章節末尾“微項目”中梳理了“分析和解決與化學相關的實際問題的思路和方法”，利用“探究消毒劑的使用”這一真實問題情境設置高水平研究性問題，促使學生在先前側重實踐應用的學科探究活動中逐步發展遷移創新能力。通過“方法導引”欄目將學科思維過程外顯為問題解決過程中的具體思考步驟，并將宏觀分類觀、微粒觀、變化觀等學科觀念逐步滲透到具體的教學活動中。

2.4建構認識模型——逐層培養科學思維

“方法導引”欄目通過一系列基于內容主題的以具體的分析和解決問題的角度、思路和方法為載體的進階式設計，逐層培養學生的科學思維，幫助學生逐步建構完整的認識模型。

以建構“水溶液”主題認識模型為例（如圖3所示），教材首先在必修第一冊第二章學生必做實驗“食鹽的精制”之后的“方法導引”欄目中設計了“利用離子反應除去雜質的方法和思路”，引導學生掌握從預設目標出發確定除雜物質、宏（物質性質）微（離子反應）結合確定除雜試劑與除雜順序，初步經歷問題解決中的學科思維方式及具體操作方法應用;其次，在之后章末微項目“科學使用含氯消毒劑——運用氧化還原反應原理解決實際問題”后設計了“分析和解決與化學相關的實際問題的思路和方法”，將涉及個別物質的除雜問題延伸至多種物質的分離問題，綜合歸納了“分析問題→提出假設→設計方案→驗證假設”的科學探究的一般方法;再次，教材在選擇性必修《化學反應原理》第三章學生必做實驗“利用鹽類水解制備膠體、凈水和除污”之后的“方法導引”欄目中設計了“分析復雜溶液體系的一般思路”，將物質分析的一般方法遷移應用于復雜溶液的分析過程，幫助學生形成“基于宏觀物質分析溶液組成→基于微觀粒子分析相互作用→基于反應現象分析作用結果”的思路，強化化學學科思維習慣，并結合鹽類水解、沉淀溶解平衡等知識將必修教材中科學探究的一般方法在橫縱兩個維度上進一步豐富、培養學生面對復雜情境的問題解決能力;最后，教材在該章微項目“揭秘索爾維制堿法和侯氏制堿法”之后的“方法導引”欄目設計了“分析真實溶液問題的一般思路”，將“復雜溶液”的情境再遷移應用于“真實溶液”，加入了“定性與定量”的學科思維視角、“評價”“優化”“經濟”等工程視角以及信息化數字化的推理過程，完整地建立起“水溶液”主題的認識模型，實現了科學思維的逐級發展。

3教學與評價建議

3.1關注欄目功能，融入化學學習過程

魯科版新教材前言中介紹，“方法導引”欄目是對學習活動進行的有效指導，其或嵌入“活動·探究”欄目中，或位于“交流·研討”等欄目后，學生在進行學習活動過程中，可以通過對“方法導引”欄目的閱讀梳理探究實驗的設計思路或是突破知識理解的重難點。總體而言，雖然科學方法的抽象性決定了“方法導引”欄目需要以具體知識為載體，零散地分布在不同學習任務之中，以此增加學生的接受能力，但從教學與評價的角度來看，教師除了在教學中引導學生結合“方法導引”欄目順利完成活動，實現其輔助功能，還需將零散的欄目內容融入整個化學學習過程中，在活動結束后引導學生有意識地進行方法的歸納與總結，帶領學生適時回顧，逐步建立起對不同類型科學方法的抽象性理解。“方法導引”欄目中關鍵方法的指引對學生關鍵能力的培養、自主學習行為的發生、“學會學習”素養的發展彰顯了重要作用。2017年版課標中也指出，“實驗探究活動應緊密結合具體化學知識的教學來進行”，“使化學知識的學習、探究能力的形成與化學學科核心素養的發展有機結合起來”。但教材中的欄目設置畢竟有限，教師在教學中可借鑒欄目設計思路，不局限于教材內容，主動將化學學科方法與知識內容緊密結合，幫助學生進行靈活遷移和應用，促使知識向能力及素養轉化。

3.2關注欄目編排，整合方法進階路徑

前文提到，魯科版新教材的“方法導引”欄目在必修與選擇性必修階段進行了合理的編排，關注了節與節、章與章、冊與冊之間核心知識與思路方法的進階設計。因此，教師不應將其作為可有可無的附加性欄目，而須基于學科整體視角，有意識地關注欄目主題與內容的整體編排，在不同單元主題、不同教學階段中把握系統的方法進階路徑。例如必修第一冊“物質的性質與轉化”一章，在研究“亞鐵鹽和鐵鹽的性質”時，“方法導引”欄目從物質類別和化合價兩個角度簡單地介紹了研究思路，對應的探究活動限定了硫酸亞鐵、氯化鐵兩種物質;而在探究“不同價態硫元素之間的轉化”時，“方法導引”欄目更為具體地建立起化合價、不同價態物質、氧化還原理論之間的聯系，對應的探究活動條件卻更精簡，由學生在一組含硫物質中自行選取反應物設計實驗，開放性更高。在像這樣前后節、章、冊中有遞進性的活動設計中，教師可以挖掘其內在的科學方法的進階性，設計可遷移的新情境與不同層次的探究活動，當學生頭腦中逐漸形成更為具體、全面的科學方法時，也就更能適應陌生情境下更高水平的化學問題，體現“方法導引”欄目激發高階思維活動、轉變學習方式的教學價值。

3.3關注欄目內容，外顯學科核心素養

教材主編王磊認為：知識要經過從陳述性知識到程序性知識再到觀念化乃至自覺主動化的認識方式，才可能轉化成學科核心素養。魯科版新教材的“方法導引”欄目將學科核心素養外顯為探究活動情境和問題分析過程中涉及到的思維活動，引導學生在實踐活動中主動將知識外顯為能力表現，促進不同維度的學科核心素養的發展。如前文所述，“元素與物質世界”主題中的“方法導引”欄目與相關知識內容緊密聯系，在支撐學生探究活動的同時發展“宏觀辨識與微觀探析”“變化觀念與平衡思想”等學科核心素養;“水溶液”主題中的“方法導引”欄目的進階設計，將問題解決的思維過程條分縷析地呈現，促進學生“證據推理與模型認知”“科學探究與創新意識”的學科核心素養向更高水平發展。除此之外，“方法導引”欄目的內容也體現了對學生看待事物的科學態度、聯系化學知識認識社會生活的意識、利用化學成果發展社會的責任感等的培養。例如必修第一冊“物質的性質與轉化”一章的微項目“論證重污染天氣‘汽車限行的合理性”中，項目末尾的“方法導引”欄目歸納了“社會性科學議題中利與弊分析的視角”，引導學生從環境、經濟、社會等不同角度分析化學與社會可持續發展、人類健康之間的關系，并通過權衡利弊做出合理決策，促進“科學態度與社會責任”素養的發展。因而結合“方法導引”欄目內容，在知識、能力與素養問建立聯系，也是培養學生學科核心素養的應然路徑。