新蘇教版高中化學必修教材情境設計的特點分析與教學建議

嚴文法 萬盈盈 徐婉玥 劉貝貝

摘要：基于對《普通高中化學課程標準（2017年版）》和國務院辦公廳頒布的《關于新時代推進普通高中育人方式改革的指導意見》的解讀，在對教學情境進行定義和分類的基礎上，對新蘇教版高中化學必修教材中情境的主要類型及內容特點進行了分析，并結合情境設計的整體特征為教師開展情境教學提出了建議。

關鍵詞：新蘇教版教材；情境；核心素養；教材分析

文章編號：1008-0546（2022）01-0082-05中圖分類號：G632.41文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2022.01.020

*本文系2020年度教師教育研究項目“基于核心素養發展的化學公費師范生專業必修課‘化學教學技能訓練’課程內容構建與教學模式研究”（項目編號：JSJY2020012）和2019-2020年度陜西師范大學基礎教育改革項目“核心素養視域下中學教師‘素養為本’的教學設計能力提升策略與實踐”（項目編號JCJY021）階段性研究成果。

情境是發展和評價學生核心素養的重要載體[1]，也是開展“素養為本”的教學過程中不可或缺的要素之一。《普通高中化學課程標準（2017年版）》（以下簡稱“2017年版課標”）指出“真實、具體的問題情境是發展學生化學學科核心素養的重要平臺，為學生化學學科素養提供了真實的表現機會”，強調教材編排要“將核心概念與情境、活動、問題解決融為一體，凸顯教材內容主題的素養發展功能”，教材內容“應具有真實情境性，體現時代性，有利于學生知識視野的拓展，感悟科學、技術、社會、環境的相互影響”，并建議練習題目的設計“應具有一定的情境性和綜合性，為學生解決真實情境下不同復雜程度化學問題提供素養表現的機會”[1]。2019年6月國務院辦公廳頒布的《關于新時代推進普通高中育人方式改革的指導意見》在深化教育教學的具體要求中也指出：“積極探索基于情境、問題導向的互動式、啟發式、探究式、體驗式等課堂教學”[2]。可以看到，在深化課程改革、落實立德樹人根本任務的背景之下，情境所承載的發展和評價學生核心素養的價值應在教材編寫與課堂教學中予以重視。基于此，剖析以2017年版課程標準為依據修訂的普通高中化學新教材如何體現相關的情境創設理念值得關注。本文在情境視域下，選擇新蘇教版高中化學必修教材（以下簡稱“新蘇教版教材”）為研究對象，在對教學情境進行定義及分類的基礎上，對教材中情境設計的具體內容及編排特點進行了系統分析，為教師設計真實情境下素養導向的課堂教學提供建議。

一、教學情境的定義與分類

1.教學情境的定義

《辭海》中對情境的定義是：“一個人在進行某種行動時所處的特殊背景，包括機體本身和外界環境因素”[3]。這也指明“情境”較之“情景”不僅包括顯性的實體環境、活動場景，還包括蘊含在情景當中的相互交織的隱性心理氛圍。有研究者指出教學情境是教師為教育教學創設的具有情感氛圍的情境，是教育教學過程中的基本要素，是承載學習者的認知、情感和行為發展以及社會文化背景的教學綜合體[4]。綜合來看，我們認為教學情境是指在課堂教學過程中，教師根據教學內容與教學目標、學生的認知水平和心理特征以及客觀現實條件所創設的一種引起學生的情感和心理上反應的、對學生的意義建構起幫助和促進作用的特殊的氛圍和環境[5]。

2.教學情境的分類

按照不同的標準，情境有不同的分類，比如按照情境的來源、情境的載體、情境所處的歷史事件等分類標準[6-8]。依據課程標準中情境素材內容，參考已有情境分類方法，本文以情境素材的類型為分類標準，將新蘇教版高中化學必修新教材中的教學情境分為化學史情境、生活經驗情境、化學探究情境、跨學科情境、科技前沿情境、模型模擬情境、工業生產情境七類，如表1所示。

二、新蘇教版教材情境的類型分析

在界定和明晰教學情境定義和分類的基礎上，本文對教材的正文、溫故知新、基礎實驗、實驗探究、拓展視野、科學史話等九個主要欄目以及設置練習的理解應用部分進行情境類型的數量統計（見表2），具體分析如下：

1.生活經驗情境

統計結果發現，生活經驗情境是新蘇教版教材中設計最多的情境類型，共有84處，比如：含氯消毒劑的介紹、二氧化硫作為食品添加劑的使用、鋼鐵腐蝕在“暖貼”中的應用等。同時，生活經驗情境以多樣化的方式呈現，除了在正文的圖文中穿插介紹，還結合“拓展視野”“生活向導”等欄目以及評價習題部分進行引入。化學源于生活又高于生活，通過向學生展現化學知識和原理在實際生活中的運用，引導學生尋找生活中的“化學”，能夠幫助學生建立“從生活走向化學，再從化學走向生活”的理念。

2.化學史情境

新蘇教版教材中設計化學史情境共有25處，新版教材設計的“科學史話”及“拓展視野”欄目專門選取了重要的中外化學史實，比如：人工合成尿素、青蒿素的提取、戴維用電解法發現新元素、元素周期律的發展等。通過化學史情境素材的合理使用，將靜態的結果化的知識轉化為動態的知識發展史呈現給學生[9]，讓學生認識到“知識不是孤立的存在，知識產生于一定的社會文化背景，知識有其發展的脈絡，知識在實際生活中有一定的效用價值”，幫助學生完整、深入地了解化學發展的歷史過程，增進對科學本質的理解。

3.化學探究情境

新課標強調“化學是一門以實驗為基礎的科學，要開展以化學實驗為主的多種探究活動[1]”，在新課標基本理念的引領下，新蘇教版教材設計了較多的探究活動，比如14個基礎實驗、15個實驗探究、5個調查研究等，但探究活動只是為了幫助學生獲得科學知識、提升科學探究技能而設計的專門教學活動，不能等同于探究情境。創設化學探究情境是為了激起學生對化學學習的興趣，讓學生在探究過程中能夠與情境產生內在情感共鳴，增進學生對科學探究的理解和知識的深度學習，發展學生的高階思維能力和創造性的問題解決能力[10]。基于這一認識，通過分析，我們認為新蘇教版教材設計了膠體和溶液性質的探究實驗、加碘鹽中碘元素的檢驗、霧霾知多少的成因調查、合成氨技術與糧食生產的調查研究等7處化學探究情境。

4.科技前沿情境

新蘇教版教材中科技前沿情境共有15處，結合我國最新的科研技術進展，新版教材中展示了很多“新技術、新材料、新路線”，包括飛秒化學技術、稀土資源的開發和利用、鎢、鈦等金屬在航空航天領域的應用介紹等。這類情境多數出現在教材“拓展視野”這一欄目，科技前沿情境作為與化學發展熱點和趨勢密切聯系的情境，凸顯了現代科研領域的發展成果，尤其反映了我國科研工作者在研究方面取得的重要成就，體現了真實情境之下所彰顯的時代特性，有利于拓寬學生知識視野和職業視野，激發學生為推動人類可持續發展作出貢獻的意識，為學生日后參與社會決策奠定基礎。

5.模型模擬情境

新蘇教版中模型模擬情境有29處，包括航天器能量儲存系統原理示意圖、碳的同素異形體的結構模型、肥皂去污原理示意圖等，體現了化學學科從微觀層面認識、表征和創造物質的學科特征。以教材中呈現肥皂的去污作用原理示意圖為例，通過“硬脂酸根離子一頭‘拉著油’，另一頭‘拉著水’，合成洗滌劑的分子將油污拖下水”的圖示，展示了親水基團和親油基團的特點，幫助學生生動形象地理解肥皂的去污作用原理[11]。以承載微觀世界的模型模擬情境作為連接宏微之間的“橋梁”，能讓學生從微觀角度認識、理解物質的組成和結構，形成“結構決定性質，性質決定應用”的觀念。

6.工業生產情境

新蘇教版教材中設計的工業生產情境包括合成氨、海水中提取碘、鎂、溴的化工技術、處理金屬切削加工廢液的工藝流程等19處。這類情境在教材中的位置編排比較均勻，在知識正文、支撐欄目以及習題中都有分布。比如教材中工業制備硫酸的情境，從正文的圖文結合到交流討論和選擇決策等欄目的問題啟發再到綜合評價的練習，貫穿專題始終。由此也體現出化學學科與工業生產流程聯系緊密，將化學知識與生產實際相聯系，能夠有效鍛煉學生的綜合思維和實際問題解決能力，有效發展和評價學生化學學科核心素養。

7.跨學科情境

新蘇教版教材中跨學科情境有6處，比如：氫鍵教學中的DNA模型介紹（生物學）、固氮酶（生物學）、自然界中的氮循環（生物學）、空氣質量的確定（生態學、環境學、氣候學）等相關內容。新蘇教版教材中新增添的“跨學科鏈接”欄目即專門為承載跨學科情境而設計。跨學科情境一方面為學生建立了更廣闊的認識物質的視角，有利于綜合發展學生的科學素養，另一方面也通過跨學科的核心概念幫助學生認識化學與其他學科間的聯系，建立高中階段的整體知識體系。

三、新蘇教版教材情境的特點分析

在深化基礎教育課程改革、落實立德樹人根本任務的背景之下，新蘇教版教材能夠體現《普通高中課程方案（2017年版）》“以主題為引領，使課程內容情境化”的理念以及教材編寫要“注重情境、活動和問題解決的整體設計[1]”的建議，教材的情境創設呈現出了以下典型特點：

1.貼近社會生活實際，體現STSE教育理念

新蘇教版教材設計了較多體現STSE理念的情境，其中生活經驗情境（84）、工業生產情境（19）以及跨學科情境（5）約占總情境數的58%。包含霧霾的成因、酸雨的防治、臭氧與臭氧層介紹等與社會發展密切相關的社會主題；暖貼設計、甲醛的危害和去除、塑料瓶底的數字密碼等公民日常生產中的生活主題；以及蛋白質與氫鍵、自然界中的氮循環、空氣質量評價等跨學科內容主題。它們都是真實的、有價值的STSE問題，都是關注學生的現實經驗、日常生活和時代背景的有效情境。這也與2017版課標強調的“能較深刻地理解化學、技術、社會和環境之間的相互關系”的課程目標保持一致[1]。教師可以設計項目式、探究式等多樣的教學活動發揮情境素材價值，讓學生在問題探究的過程中將所學知識靈活運用于STSE問題的解釋和解決。例如：“化學電源”的教學，教師可以提供“霧霾”“氫燃料應用前景”的情境素材，讓學生切實體會資源使用的利弊以及對環境和社會的影響，激發學生用化學方法解決資源使用問題的欲望。再以化工所用氫氧燃料電池為問題解決的腳手架，通過“如何設計一套既能電解水又能收集氫氣和氧氣的氫氧燃料電池的裝置？電極材料和離子導體如何選擇？怎么檢驗電流產生？”等一系列問題的引領，促使學生展開項目規劃、實驗探究、合作交流等活動，讓學生在經歷完整的項目式探究活動中發展化學學科核心素養。

2.重視科學史實，弘揚科學精神

化學史作為科學史的分支，既承載了化學科學知識形成、建立和發展的全部過程，又承載了嚴謹務實的科學態度和敢于質疑與發現的科學精神。相比原蘇教版，新蘇教版教材把專門承載化學史情境的“化學史話”欄目改名為“科學史話”，將原子結構模型演變史、氯氣發現史等重要史實的位置從“交流與討論、化學史話”等支撐欄目移到正文部分，同時增添了部分在科學發展歷史上具有里程碑意義的化學史情境（屠呦呦提取青蒿素的研究、電解技術發展、人工固氮歷史），體現了教材對新課標“借助科學史的故事和素材多角度展示人類對微觀結構的認識過程，促進學生對科學本質的理解[1]”的落實。讓學生回到知識發展的歷史情境中，感知科學史實所承載的社會和文化嵌入性以及理論負荷性[12]，認識到知識發展不是一蹴而就，而是由科學家們不同觀點的辯駁與碰撞、失敗與成功的經歷總結而成，促進學生對科學本質觀的正確認識，弘揚科學精神。

3.重視傳統文化，彰顯中國文化自信

我國有著上下五千多年的文明歷史，從某種意義上來說，華夏文明的發展是一直伴隨著科學技術的進步。新蘇教版教材特別注重對中華民族優秀傳統文化的工藝技術、人文精神的挖掘，增設了“曾青得鐵則化為銅”的“濕法煉銅”“丹石燒之成水銀，積變又還成丹砂”的“煉丹術”、青銅冶鑄等傳統工藝以及“吳王夫差劍”“鎏金龍紋手鐲”等具有代表性的歷史文物的情境，并且從正文到習題對情境進行了全面的新設計，實現了走向真實情境的教學和評價。將傳統文化與教材內容的融合，既體現了對工匠精神和創新思想的傳承和弘揚，又彰顯了華夏文明的文化底蘊和文化自信，還有助于學生樹立正確的歷史觀和文化觀，增強對本民族文化的內在認同感，提升人文素養。

4.注重“綠色化學”理念，突出學科育人價值

“綠色發展”是我國可持續發展的基本國策，“綠色化學”是化學學科重要的價值觀念。新蘇教版教材重視工業生產、科技前沿等情境中“綠色發展”“綠色化學”理念的體現，比如體現防治空氣污染（氮氧化物的無害化處理、含二氧化硫煙氣的脫硫方法），防治水污染（二氧化氯作為新型滅菌消毒劑的應用），防治工業生產污染（處理金屬切削加工廢液的工藝流程），發展低碳高效的新型能源（氫燃料的應用），實現綠色低碳的生活方式（處理汽車尾氣的催化轉化器、太陽能及其應用）[11]。這類情境的使用不僅能幫助學生認識化學學科與工業生產實際的聯系，建立起化工生產工藝全局觀念，還能引導學生綜合運用所學知識，思考工藝成本最優化以及廢氣、廢液、廢渣處理等實際問題，發展學生綠色化學和可持續發展的觀念，培養學生對化學學科積極的情感和正確的價值觀念，凸顯化學學科本身的學科價值和育人價值。

四、教學建議

1.重視教材情境的“載體”價值

2017年版新課標提倡設計真實、復雜、具有挑戰性和開放性的問題情境[1]，在新課標的引領下，教材從內容選擇、編排順序、設計思路等多個方面對情境進行了修訂，這對促進學生核心素養的全面發展有深刻的影響，也對新時代教師情境教學有著重要的參考價值。但是傳統的教學認為學習可以“去情境化”，可以從具體情境中抽離開來，成為概括性的知識學習。實踐證明，學生對于抽象概念、規則的學習往往無法靈活適應具體情境的變化，常常難以將課堂所學真正應用于實際問題的解決。只有將知識置于一定的情境中，才有其依存的氛圍和環境，才不會讓學生感覺到距離和陌生，才有利于學生更好地理解知識的產生和發展[5]。因此，教師要充分重視教材情境在教育教學中的價值和地位，要認識到情境不僅是教學內容的深化補充，更是對教育理念、科學精神、人文素養、學科價值的全面體現，要建立起情境教育的理念，讓情境在實際教學中真正發揮承載知識、問題、素養的重要價值。

2.關注教學情境的“四性”特征

盡管教育者們普遍認可并重視情境在教學與評價中的應用，但實際的化學教學中卻存在著諸如情境虛假、遠離學生的生活經驗、遠離教學內容或者是情境創設喧賓奪主、情境創設不能承載問題解決等現象[5]，無法有效發揮情境所體現的載體功能。針對當前教學中情境創設存在的問題，教師在教學中要關注教學情境的真實性、知識關聯性、問題性、育人性。（1）真實性[4]指情境是與學生的已有經驗、生活和社會實際相聯系。情境越真實，越能激發學生的主動性，讓學生內化生成自己的認知體系，使學生在面對真實、具體的問題情境時能有效解決問題。（2）知識關聯性指要指向學科知識[13]。情境不是虛無的空中樓閣，教師也不能為了情境的創設而創設，情境不是“去知識”的，它是為學生學習具體的學科知識服務的，它是要揭示完整的知識發展過程，這樣才能讓學生在情境中感知、學習、構建和應用知識。（3）問題性指要內含問題。情境之所以能引起學生的認知沖突、促進學生的思維遷移，根本在于“情境是內含問題的情境”[14]。問題即教學任務或主題，教師創設情境就是把指向學科知識的問題置于情境當中，讓學生發現問題，產生解決問題的學習動機和探究意識。（4）育人性指要體現學科育人價值引領。即情境要體現化學在促進現代科技、社會經濟和人類文明可持續發展中發揮的重要作用，這樣學生在學習化學知識的同時，還能正確認識化學對人類物質和精神財富的創造價值，彰顯化學學科的育人功能與價值。

3.提高情境創設能力

以化學學科核心素養為核心，以問題為導向，以真實情境為載體，是落實“素養為本”教學的基本思想之一。利用情境素材實現情境教學，需要教師從捕捉優質的情境素材到創設體現“素養為本”的問題情境，需要教師對情境素材進行充分分析和挖掘，既要尋找情境素材的核心素養落腳點，又要尋找“情境、問題、知識和素養”四者結合的最佳生長點[15]。在深度挖掘的基礎上，設計基于情境、問題導向、形式多樣的探究活動，讓學生與情境生成有效的互動，設計與測評主題有機融合、代表不同復雜和陌生程度的情境測試任務，實現對學生學科素養的有效測評。例如：在“氮的固定”教學中，可以利用教材提供的“雷雨發莊稼”—“固氮酶”—“合成氨”素材為情境線，以“從氧化還原的角度分析，能以大氣中約占五分之四的氮氣為原料合成含氮的化合物嗎？自然界中是在放電條件下，空氣中的氮氣才與氧氣反應生成一氧化氮，那人工固氮需要什么條件呢？”等作為引發學生認知沖突的問題線，自然串聯情境線與知識線，發揮情境的教學功能。因此，教師在實際教學中要對捕捉的情境素材深挖素養落腳點，創設真實的問題情境，要讓情境作為課堂教學的空氣和土壤，自然貫穿于教學全過程，并為知識的理解、遷移與應用提供養分，這樣素養和情境才能有機融合，“素養為本”的教學才能有效落實。

4.提升對教學情境的敏感度和遴選能力

雖然課程標準和教材提供了一些情境素材建議，但課標和教材所提供的這些情境“個例”不是情境的“全部”，它是為教師創設符合自身教學需要的真實情境所提供的參考性意見。教材和課標是相對穩定和靜態的文本，歷史悠久的傳統文化、不斷發展的學科前沿以及每日更新的社會熱點等是更為廣闊的動態情境素材資源庫。比如，濃硫酸酸蝕版的“‘別樣’的清明上河圖”就是既承載濃硫酸化學性質的知識點，又承載中國傳統文化的有效情境；2019年諾貝爾化學獎表彰了鋰離子電池領域的卓越貢獻，這也是既承載原電池的核心知識，又體現化學學科價值的有效情境。所以，教師要認識到情境素材的豐富和創造性，關注教學情境的有效特征，提升對有效情境的敏感度，勤于并善于發現有效的教學情境。

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