高中化学教材综合化设计的分析与思考——以2005年版美国《化学：概念与应用》教材为例，本文主要内容关键词为：教材论文,为例论文,美国论文,概念论文,化学论文，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。
一、美国2005年版《化学：概念与应用》教材简介
2005年版《化学：概念与应用》是由美国最大的教育书籍出版集团McGraw-Hill的Glencoe公司出版的一套高中化学教材，是美国现行高中化学的主流教材之一，[1]教材的设计注重不同学科知识之间的联系以及各学科知识间的协调，将“过程与方法、情感态度与价值观”放在与化学知识同等重要的位置来编写；资源丰富，为学生提供各种化学学习和建构的资源，既以化学知识为载体让学生了解文学、艺术、历史、政治、科技发展与生活常识，又以生活及社会问题为情境，介绍化学知识；教材的知识性、思想性以及制作的工艺水平契合高中学生的认知心理发展水平，力求体现学生的“学”。
二、编写体系的综合化设计
学科、学生和社会是课程的来源及其制约因素。对这三个来源倚重的不同，就形成了三种不同的课程观，即学科中心课程观、学生中心课程观和社会问题中心课程观。教材是课程的物化形式，教材的编写体系无不受着特定课程观的制约。学科中心课程观、学生中心课程观和社会问题中心课程观体现在教材的编写上形成了学科中心、社会问题中心与学生中心的教材编写体系。
以学科为中心编排的教材主张以有组织的学科知识作为教材设计的基点，强调按照学科结构为中心来组织学习内容；以社会问题为中心编排的教材主张以社会问题作为教材编写的基点，提倡教材的实用性和适用性，强调培养学生的社会责任感；以学生为中心编排的教材强调学生学习内容的经验性和体验性，强调活动在学习中的重要性，主张从人的本性出发，以学生的需要、兴趣、能力和已有经验作为教材设计的基点，注重课程的综合性，让学生感受到学习内容和学习过程的整体性和统一性。
《化学：概念与应用》教材整合了学科中心、学生中心和社会问题中心的教材编写思想。教材主体框架采用学科中心的编写体例，以化学学科的基本概念、原理为主线，共21章，分别为“化学：关于物质的科学”“物质由原子构成”“元素周期表”“化合物的结构”“化合物种类”“化学反应和方程式”“原子模型”“元素的周期性”“化学键”“物质动力学理论”“气体的性质”“化学量参数”“水和水溶液”“酸、碱和pH”“酸碱反应”“氧化还原反应”“电化学”“有机化学”“生命化学”“化学反应与能量”“核化学”。
教材学习内容的选取与学习方式的设计是以学生中心和社会问题中心的体例编排的，体现了综合性课程的设计思想。通过栏目的设置体现学生中心课程观和社会问题中心课程观，满足学生内在体验和社会发展的需要。教材设计了多种栏目，穿插在知识内容中，如交叉学科(Cross Curricular connections)、日常化学(Everyday chemistry)、化学与社会(Chemistry and society)、化学与技术(Chemistry and technology)、工作原理(How it works)、化学中的人物(People in chemistry)等。栏目内容选题广泛，贴近现代生活，富有时代气息，与其他学科和科技生产密切联系，有耐人寻味的故事，有不同国家的科学、历史、政治、哲学、社会发展与个人事件，有生活健康常识等，力求以化学知识为线索从各个角度向学生展示化学与文学、艺术、政治、哲学、科技、地理环境、社会、健康和人文等方面的联系，把学生的化学学习置于多元文化的氛围内。文化的多元性和广延性，富有情感色彩、相应时代的社会背景成为学生了解科学与化学，理解化学概念与运用化学知识的背景与载体，开阔了学生的视野，让学生学会从经济、历史、文化、社会等综合的角度考虑问题，培养学生多角度看问题，形成对世界的整体认识。同时引导学生正确地对待多样的文化成果，养成良好的情感与态度，形成正确的人生观与价值观。
在以栏目形式融入各方面与学生经验密切联系知识的同时，教材将学习方式与活动方式也镶嵌在主体框架上，呈现真实的学习情境与活动设计，激发学生兴趣、拓展学生思维、让学生体验知识的产生过程和探究的奥妙，培养学生探究兴趣、探究能力与创造力。
三、选取内容的综合化设计
1.学科间的综合
学科间综合是自然科学之间与社会科学之间内在联系的反映。美国《CHEMISTRY:Concepts and Application》教材专门设置了“交叉学科”这样一个综合性栏目来呈现化学与其他学科的内在联系，反映各学科知识的内在关联与统一。栏目涉及文学、艺术、历史、物理等七个科目，在每个科目栏目中精选几个典型范例。范例以短文形式，配有标题，篇幅为一页左右，图文并茂，可读性强，镶嵌在相应章节的化学知识内容里面。
短文一般是针对该章节的化学知识或与之有关的典型事件展开。短文下面专门设计了“化学链接”小栏目，呈现知识信息，引导学生把与故事或事件相关的化学知识或问题相连接，学习用化学知识与思维思考和解决社会与生活问题。下面就各栏目的内容具体介绍。
(1)与文学的联系(Literature Connection)
与文学联系的栏目选取了两篇范例作为学生认识化学与文学联系的窗口。一篇摘自法国作家凡尔纳·朱尔斯的科幻小说《海下的两万名乘客》中标题为‘冰山’的故事描写介绍了“鹦鹉螺”号船与冰山发生严重碰撞的灾难，然后引导学生运用物质的物理性质“密度”和“重心”概念从冰与海水的密度差异和海波、暖流、冰缝等多种因素导致的重心偏移来解释撞击事件的原因，最后设置两个拓展性问题启发学生进一步思考。
另一篇短文为“一位化学家的语言”，介绍了犹太裔意大利化学家和作家莱维(Primo Levi)的生平和政治遭遇。同时介绍了莱维以元素为比喻的散文小说《元素周期表》，描述作者和朋友等的生活故事和见闻经历。两篇独特笔法的短文，让学生感受和理解化学语言的诗意美。
两篇短文分别穿插在第一章“化学——关于物质的科学”和第三章“元素周期表”内容里面，短文中的化学知识与章节知识内容紧密相连，一方面使学生熟悉刚学过的化学概念，另一方面使学生初步认识到化学与文学千丝万缕的联系，同时了解化学在人们生活中的积极作用，丰富了学生认识世界的方式，激发学生学习化学的兴趣。
(2)与艺术的联系(Art Connection)
与艺术联系的栏目选取了四篇范例。“中国瓷器”介绍黏土和釉料等烧瓷原料，炉火温度对陶瓷质量的影响，陶瓷的艺术特点和价值，是一个很好了解中国化学工艺和文化的窗口；“玻璃雕刻”介绍了工艺家Dale Chihuly发明的彩雕玻璃吹制与雕刻技术的方法和化学原理，让学生体验到了显示个人惊奇创造力的各种形貌和色泽的玻璃雕刻品，同时也通过对Dale Chihuly因左眼失明而失业再到自己努力奋斗和成功的故事激励学生不屈不挠的奋斗精神；“Asante民族的金属货币”介绍了加纳的Asante民族早在公元1400年用化学方法将金、黄铜、锌等多种质地的金属制成具有特定的质量、具有不同形状（金字塔、贝壳、人、鸡爪与乐器）的雕刻工艺品作为币值不等的流通货币。在今天，这些“流通货币”已成为有很高艺术价值的艺术品；“艺术伪造者Van Meegeren——是坏蛋还是英雄？”介绍了荷兰艺术家Var Meegeren在战争期间贩卖自己伪造的名画，战后却被判以倒卖名画而死在监狱中的事件，向学生介绍了利用化学元素的放射性鉴别艺术品真伪的具体方法和原理。
(3)与历史的联系(History Connection)
“与历史的联系”也选取了四篇范例。“政治学和化学——只是组成‘元素’不同而已”介绍了拉瓦锡在化学上的杰出贡献以及因为在学术上坚持真理从而得罪当时的统治阶级而被判死刑的悲惨遭遇；“走噩运的氢”介绍了历史上氢气球和氢燃料宇宙飞船几次典型的事故，解释氢气和氧气在一定条件下剧烈反应而爆炸是导致事故发生的根本原因。另外两篇“古罗马的铅中毒事件”和“鲍林——知识和和平的倡导者”分别描述了古罗马人铅中毒的原因和量子化学大师鲍林对化学科学的卓越贡献，以及他致力于反对核武器运动而获得诺贝尔和平奖的事迹及晚年的的林为人类的健康对维生素C做过的卓有成效研究的介绍。
(4)与物理的联系(Physics Connection)
“与物理的联系”选取了三篇范例。“北极光”穿插在第二章、第二节“原子中的电子”内容里，讲述了北极光产生的原因和特性，说明了自然界中的物理现象和化学的联系；“玻尔——原子物理学家和人道主义者”介绍了玻尔在原子理论等方面对科学的贡献和他同法西斯作艰苦斗争的故事。“火箭推进器”介绍了火箭推进装置系统的结构和推进器中化学燃料反应及其产生的巨大能量。
(5)与生物的联系(Biology Connection)
“与生物的联系”精选了五篇范例，详见表1。
表1 生物与化学联系范例及其所在章节
标题 章节 内容概要
太空舱中的 6.2化学反 太空舱中空气质量的保
空气应类型 持
氟化物与牙 8.1主族元素牙膏中含氟物质防蛀的
齿退化 化学机理
血压的测量 14.1酸和碱 血液的成分和酸碱度与
血压的测定和改善方法
视觉与维生 18.1碳氢化 维生素A的化学结构及
素A 合物
其在视觉过程中的作用
一个生物学 21.3核工具 利用放射性同位素追踪
问题的解决 DNA的生物学过程
像其他栏目一样，每篇短文都包括一个问题小栏目，问题在化学知识的基础上适当拓展，引导学生的发散性思维，让学生了解化学知识在自然和社会生活问题中的应用。例如：短文“氟化物与牙齿退化”（表1）的问题为“试找出美国50%的城市都要向居民供应加氟化物水的原因？”
(6)与健康的联系(Health Connection)
“与健康的联系”选取了两篇范例。“心脏起搏器中的锂电池”穿插在第十七章电化学内容中，介绍了心脏起搏器的功能原理和锂电池的化学机理；“血红蛋白的功能”穿插在第十九章“生命化学”内容里，介绍了血红蛋白的结构、功能以及一氧化碳的毒性机理。
(7)与地球科学的联系(Earth Science Connection)
“与地球科学的联系”选取了三篇范例。“气象气球”穿插在第十一章“气体的性质”内容里，介绍了气球的构造及其测压原理。“溶洞的形成”穿插在第十五章“酸碱反应”里面，介绍了自然界中美景溶洞及其形成的化学反应过程；“矿石的菌化精炼”穿插在第二十章“化学反应与能量”里面，介绍了细菌微生物精炼金属矿石的化学机理，并举例展望了很好的应用前景。
2.社会科技人文的综合—STS
《化学：概念与应用》教材设置多学科联系栏目的同时，还设置了日常化学、化学与社会、化学与技术、工作原理、化学中的人物等栏目，每个栏目下都精选了多篇短文穿插在相应的章节中供学生阅读。
(1)日常化学
“日常化学”栏目共有24篇短文，篇幅和结构与“多学科联系”栏目类似，不同的是大多数主题又提供了网络链接。“日常化学”栏目的范例从生活中的实际问题出发，围绕与化学知识相联系的相关主题，用科学的概念去解释生活中的问题，让学生深切地感受到生活之中处处有化学，人人离不开化学。短文“你就是你所吃的”从学生平时爱吃的各种糖果中所含的化学物质引导学生认识我们所吃的食物都是由不同的化学物质组成的混合物，由此提出问题“食物燃烧会有什么颜色？你认为大多数食物中共同含有什么元素？”然后进一步引导学生探究“有机物和无机物区别，谁在人体中含量最多？为什么对我们的生命这么重要呢？”这些基于阅读后的问题帮助学生认识人自身和化学的密切关系，激发了他们探究生命和学习化学的兴趣。又如短文“催化转换器”从转换器的组成和工作的化学反应过程原理向学生阐述催化转换器是怎样把汽车排放的废气转化为无污染性气体或可溶于水等溶剂的无害物质的。同时向学生提出问题“改进催化转换器的方法”，启发学生进一步了解和思考，最后呈现给学生一个“网络链接”小框，引导学生上网查找和了解更多这方面的知识。
(2)化学与社会
“化学与社会”栏目虽然只有七篇短文，但每篇短文都可看作一个社会专题去研究，例如“天然药品与合成药品”“水的净化处理”等，通过健康、医药、资源和环境等方面的问题，一方面让学生意识到这些方面存在的问题，另一方面给学生介绍社会和谐发展中的典型成功事例，使学生认识到化学对社会可持续发展的重要作用，并培养他们主动参与解决社会和环境问题的自觉意识和能力。
(3)化学与技术
“化学与技术”栏目篇幅多为两到三页，主要向学生介绍了一些化学原理应用技术方面的新进展，让学生了解化学与社会科技进步的重要关系，每项技术内容的介绍之后都设有几个启发性或应用性的思考问题，有利于学生创新性思维的培养和应用化学知识的能力。
(4)工作原理
“工作原理”栏目主要介绍了日常生活中常见物质的生产流程和装置的工作原理，让学生了解化学是怎样帮助我们认识和理解生活问题的。例如电灯泡、可充电电池、高压锅等的工作原理，水泥的生产原料和流程等。
(5)化学中的人物
“化学中的人物”栏目以问答对话的方式介绍了化学家、药剂师等不同职业的成功人物的工作情况和他们各自选择这些工作的诱因，让学生了解和思考是什么激发了他们在工作中取得成功。每一篇短文还在最后设置了一个名叫“职业链接”小栏目，让学生了解化学与社会相关职业的联系。
3.实验内容——科学探究
科学探究是学习方式综合性的集中表现。《化学：概念与应用》教材以史料展现科学家的探究过程。以实验活动设计为学生提供多种多样的学习方式。实验类型有导航实验、随堂实验、微型实验、家庭实验等，其中导航实验、随堂实验、微型实验作为各章节内容的一部分穿插在教材里面，家庭实验安排在附录里面，供学生课外去探索。实验内容新颖、选题广泛，在教材中占有很大的比例，突出了生活性、多学科性、时代性的特点。例如导航实验“广泛用途的金属”“调味料——食油和醋”随堂实验“厨房中的化学”“硬币的成分”“波义尔定律”“一些日常食品的能量”、微型实验“一种化学天气指示剂”“铁的腐蚀”“抗酸剂”“DNA——我们的生命线”家庭小实验“含铁的墨水”“寻找元素”“酸雨pH的测定”等等。实验通过多种多样的活动从学生的已有经验出发，以生动的问题引出实验内容，给学生更多的机会从多种角度去获得思考研究和主动探索的经验，激发了学生的创新思维，为学生创新能力的培养提供了条件和可能。
三、启示
学科化和综合化是教材编写中矛盾统一体的两个方面。学科化的重要性在于“如果一门学科没有它自己专用的概念或范畴，就无法把该门科学所研究对象的本质及其发展规律反映出来，也就无法建立自己的理论体系”。[2]我国《普通高中化学课程标准》（实验）要求学生了解化学学科的特点，学习化学的基本原理和基本方法，加深对科学本质的认识，进而形成科学的世界观，[3]也就是说这个阶段要求学生掌握一些基础的、有独特的概念体系。
而综合化的重要性也是显而易见的，培养具有综合视野的创新人才是21世纪各国科学教育努力的方向。各学科知识之间形成紧密的、有机的联系，学科课程内容与社会、生活、科技，与其他学科内容相互渗透与综合，使课程教材内容更具有动态生成性，与学生生理、心理发展状况更加适应，有利于学生将学习经验整合起来，有利于学生从整体上了解和把握科学知识，有利于学生形成正确的科学观，有利于具有综合性视野的人才培养。当前社会的发展和学生的需要都要求在教材中自然地体现出各学科领域之间本来就存在的自然联系和一致性，各国普遍将自然科学各学科分别作为一个学习领域，不但重视领域内综合而且追求更大范围内的综合，比如与数学、人文学科、艺术学科的综合等。
我国新的高中化学课程设计已采用了学科性综合课程的编制方式，设置了必修加选修八个模块的课程体系，并配有相应的教材，旨在化学学科的基础上注重与其他学科、社会、生产与环境的联系，体现了我国高中化学课程向综合性方向上跨越式的迈进。
美国《化学：概念与应用》教材采取了分化基础之上综合的编排方式，顾及到化学与其他学科和各领域间的自然的本质联系。这并不能说完全符合我国当前的实际情况，但是我们能够借鉴其教材编写方面的一些优势，从而更好地发挥我们的优势和特长，编写出适合我国国情的更高水平的化学教材。