英美两种高中化学教材中原电池内容的编制特点，本文主要内容关键词为：中原论文,两种论文,英美论文,电池论文,教材论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
原电池原理及其应用是电化学的基础知识，是物理和化学学科的重要交叉点。高中化学教材中原电池的教学内容不仅可以使学生更好地理解氧化还原反应的本质、离子反应以及化学反应与能量变化等知识，了解化学能转化为电能的重要装置，体验化学能转化为电能的探究过程，认识日常生活中的电池，理解化学科学与社会、科技和生活的重要联系，而且是培养学生创新思维与综合能力的极好切入点。各国高中化学教材都非常重视这一知识点的编排，并且各具特色。本文对英国2000年牛津大学出版社出版的《高级化学》(Advanced CHEMISTRY)和美国2005年McGraw-Hill公司出版的《化学：概念和应用》(CHEMISTRY:Concepts and Applications)教材进行分析阐述，供我国学界参考。
一、英国《高级化学》教材中原电池内容的编排特点
2000年牛津大学出版社出版的《高级化学》是一套“高级水平”(A-Level)教材，是英国现行重点高中首选的化学教材，其内容分成了物理化学、无机化学、有机化学3部分，具体内容和章节安排如下：
物理化学部分，第一到第十五章，分别为：化学模型；原子核；原子质量和摩尔；原子中的电子；化学键；固体；物态变化及分子间力；气体；反应中质量和体积的计算；热力学；化学平衡；酸碱平衡；氧化还原平衡；自发反应；化学动力学。
无机化学部分，从第十六章到第二十章，分别为：S区元素；周期律；卤素；p区元素；过渡金属。
有机化学部分，从第二十一章到第三十二章，分别为：有机化学简介；烷烃和烯烃；芳烃；有机卤化物；醇；醛和酮；羧酸及其衍生物；氨和氨基酸；有机物中碳链的变化；生物化学；制备，分离，鉴定技术；波谱和结构。
这套教材将原电池内容安排在第十三章——氧化还原平衡中，题目为：“氧化还原反应的应用：原电池”。第十三章共有13节内容，分别为：氧化还原反应：氧化和还原；氧化数—Ⅰ；氧化数—Ⅱ；氧化还原反应和滴定法；氧化剂和还原剂；氧化还原反应和电化学电池；标准电极电势—Ⅰ；标准电极电势—Ⅱ；非标准情形；氧化还原反应的应用：原电池；氧化还原反应的应用：电解池；生锈；金属的提取原理。其中第十节内容为“原电池”。在氧化还原反应、氧化数、氧化还原反应和滴定法、氧化剂和还原剂、氧化还原反应和电化学电池、电极电势内容之后，引入并介绍原电池和氧化还原反应在原电池中的应用，为学生学习原电池知识，做了充分的生活和化学概念及理论上的铺垫。第十节内容先介绍电池在生活中的应用，然后给出原电池的定义，接着介绍不同类别的电池及工作原理，巩固原电池原理。在不同类别电池中介绍了一次性电池，充电电池和燃料电池及其定义，列举了碱性干电池，镍镉可充电电池，铅酸蓄电池和燃料电池以及钠—硫磺电池和锌—空气等几种新型充电电池的原理和用途。除了锌—空气新型充电电池之外，其他所列举出来的每种电池都附有剖面示意图辅助学生理解所学知识。
英国这套教材在这一内容的编排上系统性强，内容较深，突出电化学知识，加入了一些我国大学“普通化学”教材中的内容，如能斯特方程的计算。同时新型化学电池引入教材，体现了教材内容的科学前沿性。
二、美国《化学：概念和应用》教材中原电池内容的编排特点
美国2005年的高中化学教材《化学：概念和应用》由美国最大的教育书籍出版集团——McGraw-Hill的Glencoe公司出版，是目前美国高中主流化学教材之一。该教材化学知识体系非常完善，同时将许多心理学与教育学上的最新理论成果应用到教材的设计中，增强了教材的教学性，并通过给学生提供与化学概念和化学过程相关的真实世界来满足不同学习层次水平，不同学习方式学生的需要。全书共二十一章内容，具体分布如下。
化学：物质的科学；物质的组成；周期表简介；化合物的组成；化合物的种类；化学反应和化学反应方程式；完整的原子模型；元素规律；化学键；物质的动力学理论；气体运动；物质的量；水和溶液；酸，碱和pH；酸碱反应；氧化还原反应；电化学；有机化学；生活中的化学；化学反应和能量；核化学。
“氧化还原反应”与“电化学”分别为第十六章、第十七章内容。原电池内容安排在第十七章——电化学中，与英国《高级化学》中原电池内容的安排顺序相似，紧挨在氧化还原反应之后。第十六章有2节内容，分别为氧化还原反应的本质、氧化还原反应的应用。这2节内容主要介绍了什么是氧化还原反应、氧化剂和还原剂，氧化还原反应、氧化剂和还原剂的判别，氧化还原反应在生产生活中的常见事例及其原因分析，如摄影、漂白过程中的氧化还原反应、失去光泽的银、生命体中氧化还原反应的过程等知识。第十七章也有2节内容，第一节为“电解”，第二节为“原电池”。这一章内容先介绍电解池，后介绍原电池，与英国《高级化学》中原电池内容的安排顺序稍有不同。原电池内容包含柠檬电池、铜镁原电池、锌锰干电池、锂电池、镍镉充电电池、铅酸蓄电池、氢氧燃料电池及其工作原理和应用，新型电池介绍了镍金属氢化电池和改进了的锂电池以及它们在电动车方面的应用和优点。其中，在讲解每一电池的同时，都不同程度地介绍一些电化学方面的知识，例如教材在介绍柠檬电池的过程中，介绍了负极和正极与氧化还原反应的关系、电势差和电势的定义、产生电势差的原因、什么是自发反应等相关知识，并穿插了电池的发明史等。
该教材的一个突出特点是：内容呈现的方式上，不仅插图与图表并举，注意文字的情境化，而且栏目的设置多样化。例如教材在引入原电池及原理时，以柠檬水果电池为例，设计了以下故事情境：
假如你正在用收音机听最后一场你很喜欢的NBA比赛，突然间，收音机里安装的电池没电了，整个城镇也停电了，又不能立即买到电池，这个时候你该怎么办呢？你甘心错过这场精彩比赛的赛局吗？那么这时你就需要电化学知识了。
教材引入这一章内容，同时向学生介绍利用身边的水果和普通金属导线来设计电池的方法，如可以把几个柠檬用导线连接并与收音机相连，形成串联电路，充当电池，然后讲解电池的工作原理。又如，在讲锂电池时，教材的题目为“心脏起搏器中的锂电池”，题目本身就很吸引人。
教材通过各种不同的实验栏目如导航实验、实验室实验、微型实验、家庭实验或“How it Works”专栏介绍各种电池。实验的设计形式也很别致，在每种实验中，不仅给出了实验要解决的问题，还给出了实验安全措施，以及详细的实验步骤。其中镍镉充电电池的工作原理及应用和氢氧燃料电池的工作原理及应用就是在专栏中介绍的。
这套美国教材在原电池知识点的设计上，选取了很多学生熟悉的、感兴趣的且易接触到的案例作为题材，设置问题情境，在唤起学生强烈的好奇心和学习激情后，引入知识主题，引导学生逐步地掌握相关知识。教材设计者将学生已有生活经验与将要学习的新知识很好地衔接起来，把化学知识融入了学生的日常生活中。内容呈现形式灵活，但又不失知识的严谨性，使学生在学习新内容时，轻松愉快。
三、对我国中学化学教材编制的启示
英美这2套化学教材将氧化还原反应和原电池内容作为整体介绍，化学知识按学科逻辑顺序以直线式编排，体现了较强的系统性；但同时，在知识的呈现方式上，将化学知识融入学生生活经验、科技和社会情境中，教学资源丰富，具有很强的生活实用价值，可读性、可视性很强，引人入胜，尤其是美国教材，体现了教材设计的经验性、生成性与直观性。教材设计体现了STS教育的思想，引导学生正确地认识和处理科学、技术和社会的关系。
从教材整体上看，英美2套化学教材的设计集中体现了建构主义与人本主义学习理论的思想。设计者在具体教学内容的设计中，以学生发展为中心，在知识呈现上以学生已有的生活经验和知识背景为依托，为学生提供大量的实践活动，让他们形成直接经验，使学生在已有知识、经验的基础上，对知识进行能动地提炼加工，进而获取新知识、新信息。学生通过新旧知识经验之间相互作用形成和扩展自己的经验结构，构建新的知识结构，提高原有认知水平。同时教材内容关注化学学科的最新发展，关注学生的学科情感和情绪体验，教材内容丰富、形象、生动，使学习具有价值，富有意义。
教材不仅是教师教学的工具，而且是学生学习的资源和依据，对学生成长应起到多方面的促进作用。按照学科逻辑顺序进行编排，有利于教材知识体系的系统完善，有利于教师组织课堂教学，有利于学生将新旧知识形成联系，在原有认知水平上重新构建自己的知识体系。而从学生本位出发，关注学生每时每刻所接触的与科学有关的社会问题，将知识融于生活，设置大量学生感兴趣的问题和能够激发学生学习激情的生活情境，能够引导学生在真实的社会背景中通过思考具体的问题，理解科学、技术与社会的相互联系，同时使学生体验和经历探究过程，有利于激发学生的学习兴趣，有利于学生的社会性发展和身心健康，有利于学生的情感、态度、价值观全方位的熏陶，有利于学生科学素养的全面提高。前者体现了学科中心教材设计的思想，后者体现了社会问题中心的教材设计思想。而能够将学科中心和社会问题中心相融合，体现学生意义建构，处理好教材设计时所遇到的矛盾着的对立统一两个方面——学科知识的逻辑顺序和学生的心理顺序，使之既符合教师教的需要，又能满足学生学的需求，是各国化学教材设计追求的共同目标。