中英兩國高中化學教材電解內容的比較研究

黃麗妮

［摘 要］文章對我國蘇教版高中化學教材《化學反應原理》與英國高中主流化學教材《Chemistry for You》中有關電解的內容進行比較研究，通過對知識的銜接過渡、插圖的使用、實驗的設置、習題的設計等內容的研究，發現英國高中主流化學教材在插圖的選擇上更豐富有趣，實驗更多樣化，更注重培養學生的分析能力與創新能力，習題也更具有時代性、基礎性、情境性等特點，但在知識銜接方面不如蘇教版做得好，且缺少對原電池知識的比較學習。

［關鍵詞］中英；高中化學教材；電解；比較研究

［中圖分類號］? ? G633.8? ? ? ? ［文獻標識碼］? ? A? ? ? ? ［文章編號］? ? 1674-6058（2023）14-0060-04

黨的二十大報告指出，辦好人民滿意的教育。而人民滿意的教育是改革創新的教育。教育的改革創新不僅要從內部挖掘教育教學研究的途徑與方法，完善已有的教材內容和知識體系，還要放眼世界，認識到“教育全球化”的大趨勢，不拘泥于國內的教材研究，與西方國家的優秀教材做比較以開闊眼界、取長補短。下面對我國蘇教版高中化學教材《化學反應原理》［1］與英國高中主流化學教材《Chemistry for You》［2］中有關電解的內容進行比較研究，以期能結合我國國情將研究結果應用于中學化學課堂教學。

一、中英兩國教材有關電解內容的比較

（一）知識的銜接過渡

我國蘇教版高中化學教材（下文簡稱“我國教材”）中“電解”這一概念最早出現在必修第一冊專題3第一單元“氯氣及氯的化合物”的“觀察思考”欄目中，提到用電解飽和食鹽水的方法制取氯氣。受學生認知水平的限制，教材上只要求由宏觀實驗現象推測兩電極的產物，并未涉及微觀反應原理。在必修第二冊專題6第三單元中，對電解的學習拓展延伸到電解池，通過電解的方法冶煉活潑金屬鈉、鎂、鋁，并要求書寫兩電極的反應方程式，但必修第二冊的內容并未涉及混合溶液中離子的放電順序問題。學生在學習中自然會產生“為什么不通過電解氯化鎂溶液來冶煉金屬鎂？”這樣的問題。帶著這樣的問題，學生進入選擇性必修1《化學反應原理》的學習，開始系統地學習電化學知識，完善對電解知識的建構。在第二單元“化學能與電能的轉化”中，學生學習了原電池，知道了可以將化學能轉化為電能，再加上在物理學習中也了解了能量守恒，自然會聯想到“如何將電能轉化為化學能？使用怎樣的裝置？”等問題。這樣的知識呈現銜接自然，水到渠成。此外，學生在高一的學習中還系統學習了氧化還原反應、離子反應，為新知識的學習奠定了理論基礎。我國教材的知識銜接如圖1所示。

英國高中化學教材（下文簡稱“英國教材”）第7章的標題就是“電解”，其知識內容主要分為“金屬的回收利用”“報廢的汽車”“開采金屬礦的代價”三大部分。“電解”的概念首次出現在第6章“金屬的提取”中。在“高反應活性”一節中也提到了采用電解法冶煉活潑金屬，但并未展開深入系統的學習，以“外加電流法阻止鋼銹蝕”作為章節的最后內容，容易使學生產生疑問“該方法的理論基礎是什么？”，并帶著問題進入下一章“電解”內容的學習。我國教材在知識的呈現上與英國教材有著顯著的區別。我國教材必修第一冊中將電解理論的知識基礎——氧化還原反應作為重要的知識并用很大的篇幅來介紹，而英國教材在第6章通過活潑金屬的提取，引出氧化和還原的概念，再通過電解的內容介紹氧化還原知識，這樣的內容設計導致學生很難理解電解池的工作原理。同時，英國教材并未對原電池進行介紹，缺少原電池的相關知識內容與理論指導。

（二）插圖的使用

插圖是教材中不可或缺的組成部分，插圖在西方語言中統稱為illustration，該詞源自拉丁文illustraio，意為照明，即一個插圖可以使文字的含義更清楚。恰到好處的插圖可與文字相輔相成，起到幫助理解的作用。可以說，插圖是教材的“第二語言”。

1.插圖的數量、密度、顏色

我國教材和英國教材中插圖數量、密度、顏色的比較如表1所示。

由表1可以看出，無論是插圖的數量還是插圖的密度，英國教材都高于我國教材。在2019年版的我國教材中，三大主流版本均采用了有別于舊教材黑白配色的彩圖，這樣的彩色配圖色彩鮮明、吸人眼球，能帶來視覺上的沖擊，改變了舊教材配圖缺乏生機活力的狀況。

2. 圖注

插圖的另一個重要部分是圖注，它可以幫助學生理解插圖的含義。我國教材中的圖注多是對插圖的直接“白描”，不添加任何的修飾，比如“圖1-19 電解熔融氯化鈉的原理示意圖”“圖1-21 電解氯化銅溶液示意圖”。相較于我國教材圖注的“平鋪直敘”，英國教材的圖注則“暗藏玄機”，如“電解的工作原理類似于銀行，離子是顧客，電子是貨幣，電子流入和流出電池，但不會在電極之間流動”。通過圖注營造生動的生活情境，可以幫助學生更直觀地理解電解池中的相關反應。精美的插圖輔以特色鮮明的圖注，可以有效激發學生的學習興趣。英國教材圖注的另一大特色是多采用第一人稱和第二人稱的表述方法，如“你不可能通過電解海水（氯化鈉溶液）提取金屬鈉”。這樣的表述可以拉近學生和教材的關系，提高學生的學習參與度，促使學生化被動接受為主動探索。

3. 插圖的類型

不同類型的插圖有著不同的作用，如生產生活情境類的插圖（如圖3（a））可以幫助學生認識到化學理論知識在生產生活中的重要作用，從而形成學科認同感；微觀模擬電解池工作原理的插圖（如圖3（b）），可以將看不到的微觀粒子放大，發展學生的“宏觀辨識與微觀探析”核心素養。

采用詼諧幽默的漫畫作為插圖是英國教材的一大特點，且這種漫畫類的插圖（如圖4）幾乎每一頁都會有，如將陽離子比作小貓，將陰極比作拿著玩具（電子）的主人，以此來幫助學生將抽象的離子運動情況情境化和生活化，使其更通俗易懂，增加學生的學習興趣，使學生能夠放松心態。反觀我國教材，漫畫類的插圖是很少見的，這樣的設計缺乏親和力，且不利于培養學生的想象力。

（三） 實驗的設置

1.實驗的數量與內容

我國教材和英國教材中電解實驗的數量與內容的比較如表2所示。

由表2可以看出，英國教材中電解實驗的數量和內容更加豐富。在探究離子運動的實驗選擇上，我國教材選擇了氯化銅溶液的電解實驗，該實驗操作簡單，現象明顯，適合學生動手探究，但教材中只用了一個實驗探究離子的運動情況，缺乏普遍性。而英國教材則通過三個實驗來驗證，其中既有演示性實驗，又有學生自主探究實驗，同時電解不同的物質，基于不同的實驗探究分析得出結論。可見，英國教材十分注重培養學生的自主探究意識與創新能力。

2. 實驗的問題設計與配圖

下面以氯化銅溶液的電解實驗為例，對中英兩國教材中的實驗問題設計（如表3）及配圖進行比較。

對比表3中的問題設計不難發現，雖然中英兩國教材中設計的問題都是著重分析電解前后溶液中的離子以及兩極的變化，但英國教材的問題設計更具有層次性，能夠由淺入深地引導學生結合已有知識經驗思考問題，進而得出結論，而我國教材的問題設計過于強調實驗結果，缺少問題分析與思考。值得注意的是，英國教材的實驗配圖為漫畫類插圖（如圖5），插圖與實驗相得益彰，有助于學生理解知識，而我國教材多配以實驗裝置圖（如圖6）。

（四）習題的設計

1.習題的數量與類型

我國教材和英國教材中的“電解”習題數量與類型的比較如表4所示。

由表4可以看出，無論是在數量還是在類型上，英國教材中的習題都多于我國教材。英國教材設置了比較容易完成的填空題，注重對基礎知識的鞏固；在解答題上，注重實驗與習題的結合，對實驗呈現題目，創設具體的問題情境。但英國教材并未設置有關“電解”內容的定量計算習題，這與教材的知識結構有關。英國教材將“物質的量”作為最后一章來呈現，因此，有關“電解”的習題多為定性分析類習題。

2.習題的難度與開放度

下面以何穗提出的化學習題難度量化模型［3］為基礎，通過對習題的推理水平、開放度的對比研究來比較中英兩國教材習題的難度。習題依照推理水平可分為無推理類習題、簡單推理類習題、復雜推理類習題三類。無推理類習題指的是不需要通過邏輯推理即可完成解答的習題；簡單推理類習題指的是需要通過一或兩步推理且推理過程簡單的習題；復雜推理類習題則是需要三步及以上的復雜邏輯推理，結合所學知識來完成的習題。我國教材和英國教材中“電解”習題難度的比較如表5所示。

由表5可以看出，英國教材的習題中簡單推理類習題和無推理類習題更多，注重基礎知識的運用與概念的辨析。我國教材選擇題的設計中原電池與電解池相結合進行考查是其一大特色，而復雜推理類習題多結合電化學知識進行定量計算，這符合新課程標準對“電化學”提出的相關要求。整體來看，中英兩國教材中的習題都具有一定的梯度，循序漸進，由淺入深，能夠讓不同層次的學生得到思維鍛煉。我國教材的習題在難度上略高于英國教材，且涉及復雜的計算處理，這在一定程度上會削弱學生學習化學的興趣。

習題按開放度還可分為封閉性習題與開放性習題，開放性習題是指“條件確立、結論不確定”“結論確立、條件不確定”或“條件不確定、結論不確定”的習題。

由表6可以看出，英國教材中的開放性習題數量多于我國教材，習題設計也更具有情境性與時代性，且更注重培養學生的科學探究能力。設計開放性習題更能讓學生不拘泥于題目本身暢所欲言，鼓勵學生在實踐中獲得知識。

二、教材編制及教學啟示

（一） 插圖應兼具知識性、趣味性和時代性

我國教材在插圖的數量和類型上都應該有所增加，在插圖的類型上可以選擇生動幽默的漫畫類插圖，將漫畫與文字表達相結合，更能激發學生學習化學的興趣，吸引學生的注意力。在體現知識性和趣味性的基礎上，插圖還要體現出時代性。多選擇近年來國內外重大科學技術與科研成果有關方面的配圖，讓學生體會到化學在推動現代科學技術發展中的重要作用。在圖注方面，要改變單調的解釋型圖注方式，多以設問的方式從第一人稱、第二人稱的角度引導學生獨立思考，拉近學生與化學之間的距離。此外，可適當增加化學名人肖像插圖，讓學生學習相應的化學史，認識到化學家在科研探索過程中的艱辛，以化學家為榜樣刻苦學習。

（二） 注重設計科學的探究性實驗

我國教材中應增加探究性實驗的數量，讓學生在實驗中探究理論知識，培養學生的實驗操作能力與分析推理能力。實驗中的問題應以引導的形式設問，以啟發學生思考；在學生動手實驗之前提出問題，以明確探究的方向。實驗也可以和插圖相配合，將深奧的知識蘊藏于生動的圖畫中，以增加實驗的趣味性，展示化學實驗背后所蘊含的理論知識。

（三）習題應注重創新性、針對性和導向性

習題的設計要符合時代和生活背景同時富含創新性，以發散學生的思維，讓學生體會化學的奇妙之處與魅力所在。此外，習題的設計還應注重層次性和針對性，以此檢測學生對所學知識的掌握情況；注意習題的導向性，在幫助學生鞏固所學知識的基礎上對學生的思想品德進行引導，培養學生的人文情懷和社會責任感，樹立正確的價值觀。

“百年大計，教育為本”，教育教學工作事關國家未來發展。近年來，新高考改革模式逐漸在全國實行，新教材也逐步取代舊教材，但結合學生實際情況對教材進行優化處理仍有較長的路要走。受社會文化的影響，我國的教育體系與西方國家的教育體系還存在一定的差異，教材也各具特點，但內在的知識關聯是相同的。國外教材在促進學生科學探究、實驗創新等方面的優點值得我們學習和借鑒。

［? ?參? ?考? ?文? ?獻? ?］

［1］? 王祖浩.普通高中教科書 化學 選擇性必修1 ［M］.南京：江蘇鳳凰教育出版社，2019.

［2］? Lawrie? Ryan.英國中學主流教材 化學：Chemistry for You ［M］.李遠蓉，譯.上海：上海科學技術出版社，2018.

［3］? 何穗.上海、加州兩地化學課程內容的微觀比較［D］.上海：華東師范大學，2009.

（責任編輯 羅 艷）