高中化学必修阶段“化学键”核心课程内容的分析与研究_共价键论文

高中化学必修阶段“化学键”核心课程内容问题的分析研究，本文主要内容关键词为：化学键论文,分析研究论文,课程内容论文,核心论文,阶段论文，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。

      课程内容主要包括各个学科中特定阶段所包括的事实、解释事实的观点、原理等。在学科教学中，课程内容问题更多指的是关于某主题内容在不同阶段应该学习哪些内容、学习到什么程度。同一主题不同阶段课程内容及其要求需要通过研究加以确立，这类研究对于课程标准中课程内容的界定具有借鉴价值，对于教学要求的准确把握具有重要的参考价值。

      在不同的课程阶段，学习核心主题的哪些知识内容，要求到什么程度，这一问题必然成为核心课程内容问题。以化学键主题为例，“化学键”是中学化学的核心知识，在学生的学习和认识发展方面具有重要的教学功能和价值。“化学键”主题包括化学键的定义、化学键的分类（离子键、共价键和金属键）和共价键的分类（极性共价键和非极性共价键）、化学键理论（分子轨道理论、价键理论、杂化理论、能带理论），从化学键视角的物质分类（离子化合物与共价化合物、晶体类型）、认识物质结构（物质的构成、分子的空间构型等）、解释分析物质的性质（金属的性质、离子化合物的性质、共价化合物的性质、晶体的性质）、认识化学反应（化学反应中物质变化的实质、能量变化的实质）等知识（见图1）。

      虽然化学键主题包含着较多知识点，但同一主题不同知识的学习阶段并不相同。中学化学课程分为三个阶段：初中、高中必修、高中选修，高中必修阶段是中学化学学习承上启下的一个关键时期，且高中必修阶段的知识也是考试考核的重要组成部分，因此，本研究以高中必修阶段化学键主题课程内容为研究对象，对其核心课程内容问题展开分析研究。相比于传统的教学大纲，课程标准关于化学键主题在具体课程内容方面也有比较大的调整，关于化学键主题某些知识点是否适合在必修阶段学习、学到什么程度已经成为一个非常重要的课程内容研究问题。

      

      一、高中化学必修阶段“化学键”课程内容的分析——基于国内外课程标准和教科书的比较

      笔者通过对我国课程标准与教学大纲、国外课程标准以及国内外教科书相关内容的对比分析，探查课程标准与教学大纲和教科书中必修阶段关于“化学键”的课程要求、内容选取和组织编排的线索及异同点，进而对“化学键”课程内容展开分析，抽提出必修阶段化学键主题核心课程内容问题。

      （一）国内外课程标准关于必修阶段“化学键”课程内容比较分析

      课程标准作为教科书编写和一线教师教学的重要指南，精简地呈现了不同阶段的课程内容。通过比较分析我国不同时期的课程标准以及不同国家的课程标准，我们可以找出关于高中化学必修阶段“化学键”主题课程内容的差异。

      1.国内课程标准与教学大纲关于必修阶段“化学键”课程内容的比较

      2001年以来，新课程以课程标准为准则，对我国21世纪前20年的高中化学课程在课程理念、课程目标、课程结构、课程内容以及课程实施等多个方面进行了系统设计。[1]对比教学大纲与课程标准中必修阶段化学键主题课程内容，笔者总结出以下差异（见表1）：在教学大纲中，对极性键和非极性键的要求是C，即懂得“为什么”，意在要求“懂得极性键和非极性键”，能够解释简单的化学问题；在新的课程标准中，关于极性键和非极性键就没有提出明确的学习要求。那么，在必修阶段化学键主题是否应该学习极性键和非极性键的相关内容、学习到什么程度等问题便值得进一步明确。再比如，相比原来的教学大纲，我国课程标准在必修阶段降低了对离子化合物和共价化合物概念的要求，没有在“内容标准”中提出离子化合物和共价化合物的概念，也没有对电子式表示化合物以及极性键和非极性键提出要求。[2]

      

      2.国内外课程标准有关必修阶段“化学键”课程内容的比较分析

      关于化学键主题，在我国必修阶段学习要求主要为化学键的定义和类型、离子键和共价键的定义及形成等知识，不要求学习金属键和分子间作用力等知识。那么，国外的课程标准对于必修阶段化学键相关知识的学习要求是怎样的？

      通过对不同国家课程标准所涉及的具体知识内容和年级分布情况进行分析，笔者发现，不同国家关于化学键主题在必修阶段的学习要求各不相同。下页表2列出了中国、美国、加拿大、韩国、法国、澳大利亚、新加坡和芬兰课程标准中关于“化学键”内容所涉及的具体知识点及年级分布，由此我们可以看出，不同国家对于“化学键”相关知识点在不同阶段的学习情况也有所不同。由于国外学制与我国不同，不能简单按照学习年级划分必修阶段和选修阶段，因此，对国外化学键主题各知识点的学习阶段划分可以采取如下方式：若某一知识点置于化学键主题学习的第一阶段，则视该知识点属于必修阶段课程内容；反之，则视为选修阶段课程内容。通过对不同国家课程标准中“化学键”涉及的具体知识点及年级分布进行比较，笔者发现，相比于我国将电子式、分子间作用力等知识放在选修阶段学习的情况，国外课程标准更倾向于将其放在化学键主题学习的第一个阶段（相当于我国的必修阶段）。

      以美国加利福尼亚州科学课程框架2010（Chemistry Curriculum Framework of California 2010）为例来分析，该框架关于化学键的八个要求均是在必修阶段提出，除了基本概念（化学键、共价键、离子键），还特别强调了分子间作用力（包括氢键）的学习。此外，加州标准还特别强调电子式的学习，要求学生学习电子式的书写，还提到电负性和电离能以及分子形状等概念。通过对比笔者发现，以上这些知识在我国课程标准中均在选修部分才出现。因此，分子间作用力、电子式等知识在我国必修阶段化学键课程内容中是否应该学习以及学习到什么程度值得关注。再看芬兰高中化学课程标准（2003版），该课程标准侧重学生整体科学素养的发展，课程目标较为简略，关于化学键的内容只在核心概念处提到化学键以及有机化合物的极性。芬兰在必修阶段讨论有机化合物的极性和化学键，而我国课程标准在必修阶段对化学键中“极性键和非极性键”内容没有明确要求。因此，通过对比国外课程标准与我国课程标准和教学大纲中教学内容上的差异我们可以看出，关于极性键和非极性键等必修阶段化学键主题知识在我国是否应该学习以及学习到什么程度仍值得进一步探讨。

      

      对国内外课程标准的比较分析，能够明确国内外化学键、离子键和共价键相关知识在必修阶段学习，但是分子间作用力、电子式、极性键和共价键等知识在国内外学习阶段的要求各异。

      （二）国内外教科书关于必修阶段“化学键”课程内容的比较分析

      笔者通过比较我国现有的三套高中化学教科书以及国外不同国家的化学教科书，找出必修阶段关于“化学键”课程在内容上的差异，进而提出必修阶段化学键主题核心课程内容问题。笔者选取了现行的人民教育出版社（以下简称人教版）[3]、江苏教育出版社（以下简称苏教版）[4]、山东科技出版社（以下简称鲁科版）[5]的化学必修2教科书①、美国高中主流理科化学教科书《化学：概念与应用》②[6]以及新加坡高中主流理科化学教科书《化学：物质》③[7]进行比较和分析。

      通过对国内外教科书化学键主题课程内容的对比分析，笔者得出以下结论：相同点为在必修阶段均要求学生知道化学键的含义、离子键和共价键的概念及形成等知识。但各国不同版本教科书对于分子间作用力等知识的要求则不尽相同，这些知识通常出现在我国必修阶段化学教科书的补充材料中，而国外部分国家则将其作为重要知识呈现。这样课程内容存在差异的问题同样出现在电子式、极性键和非极性键等知识上。笔者根据国内外课程标准所提出的课程内容问题，对我国三套教科书与国外教科书分别在化学键、极性键和非极性键、电子式以及分子间作用力在必修阶段所包含的内容作了整理分析，具体内容如下页表3所示。

      我国三套教科书必修阶段的课程内容均包括化学键、离子键和共价键、离子化合物和共价化合物等核心概念；美国教科书《化学：概念与应用》关于化学键的内容主要在第4章和第9章中给出，其中第4章是以化学键为主题的基础性内容，相当于我国必修阶段“化学键”课程内容，包括了化学键、离子键、离子化合物、共价键和共价化合物、电子式和分子间作用力等内容；新加坡教科书《化学：物质》关于化学键的内容主要在第6章和第7章（相当于我国的必修阶段），同样包括离子键、共价键以及离子化合物、共价化合物、电子式书写及其分子间作用力等课程内容。

      国内外不同版本教科书对部分知识点的要求程度依然存在一定的差异。比如，国内三套高中化学教科书以及国外教科书在必修阶段关于电子式的内容要求也有所不同。在人教版教科书中，“用电子式表示离子化合物和共价化合物的形成过程”出现在教科书的正文部分，同时，教科书还以表格形式列出了用电子式表示的一些常见共价化合物；在鲁科版教科书中，关于电子式的相关知识没有出现在正文部分，只在资料部分（知识支持）简单介绍了电子式的知识，通过举例的方式给出了电子式表示氯化氢分子的形成过程，接着在氯化钠的形成示意图中进一步用电子式表示氯化钠的形成过程；在苏教版教科书中，虽然正文中介绍了电子式的知识，但仅是用电子式表示离子化合物和共价化合物，没有相关的形成过程。相比较而言，国外教科书对电子式相关知识较为重视，如，美国教科书《化学：概念与应用》正文中提出描绘分子的电子结构式；新加坡教科书《化学：物质》必修阶段化学键主题正文中强调让学生掌握用电子式表示离子化合物和共价化合物的形成这一知识内容。再如，国内外不同版本教科书对于分子间作用力相关内容的要求也各不相同：在人教版中是以补充知识的形式出现在“科学视野”栏目中；在鲁科版中，在“知识在线”栏目介绍分子间作用力的相关知识；在苏教版中，分子间作用力的内容作为正文出现；美国教科书《化学：概念与应用》正文中提出将范德华力或者氢键与固体或液体的挥发性和熔沸点联系起来；新加坡教科书《化学：物质》必修阶段化学键主题正文中强调微粒间作用包括引力和斥力这一知识内容。

      

      通过对国内课程标准与教学大纲、国外课程标准以及国内外教科书的差异分析，笔者抽提出了对于极性键和非极性键、分子间作用力、电子式以及离子化合物、共价化合物等知识，我国在必修阶段是否应该学习以及学习到什么程度等问题，这些也正是高中必修阶段化学键主题的核心课程内容问题。

      二、高中化学必修阶段“化学键”核心课程内容问题的分析阐释——基于证据和促进学生认识发展的教育教学价值

      对于课程内容问题的阐释需要从实践出发寻找学生证据和教师证据，此外，还需要进行理论层面的分析，主要包括对国内外课程标准与教科书的分析、促进学生认识发展的功能与价值、知识在科学发展中的地位与作用等方面。下面笔者以“极性键和非极性键在必修阶段讲授是否合适”和“分子间作用力在必修阶段讲解是否合适”这两个核心问题为例，对必修阶段化学键课程内容问题进行阐述分析。

      （一）极性键和非极性键在必修阶段讲授是否合适？

      对于极性键和非极性键在必修阶段讲授是否合适这个问题，从笔者对国内外课程标准和教科书的分析结果来看，除芬兰外的大多数国家倾向于在学习化学键主题的第二个阶段（相当于我国的选修阶段）讲授极性键和非极性键知识。以美国教科书《化学：概念与应用》为例，第9章课程内容（相当于我国选修阶段）是在介绍完电负性概念后才提出共价键的极性与非极性。

      就“极性键和非极性键在必修阶段讲授是否合适”这一问题，笔者在北京市海淀区5所学校和丰台区3所学校进行了学生问卷调查。568份学生调查问卷统计结果显示，有76.5%的学生在高一就学习过“极性键与非极性键”，说明一线教师在实际教学中在必修阶段就要求学生学习了“极性键与非极性键”，但也有学生提出“老师仅在讲题中讲过，没有系统介绍”。在后续学生访谈中笔者了解到，学生仅仅是“知道共价键分为极性和非极性”这一知识点，却无法对这个知识点作明确解释。由此可见，在必修阶段进行极性键和非极性键相关知识的教学，学生对该学习内容的理解程度较低。

      通过分析北京市海淀区34位教师针对该问题的调查问卷，笔者发现，36%的教师认为极性键和非极性键应该在必修阶段让学生掌握，持有这种观点的教师认为“难度不大，可以处理”。此外，64%的教师认为极性键和非极性键应该放在选修阶段讲授，他们的理由主要有“必修阶段应让学生建立化学键主题的主干，不适宜深化和细化”“让学生真正理解极性键和非极性键，需要学习电子云的知识”等。这也体现出教师认可极性键和非极性键知识应该放在选修阶段学习，这样的安排有利于学生化学键主题学习的螺旋上升。

      从学生认识发展角度考虑，必修阶段是让学生建立基本的核心认识角度和认识框架，而极性键和非极性键相关知识属于化学键类型中共价键知识的子认识角度，而且极性键和非极性键相关内容在必修阶段有机化合物等其他知识的学习也尚未需要，因此，笔者认为该内容更适合在选修阶段讲授，这样能够减少学生在必修阶段化学键知识学习的困难，同时有利于学生对于化学键知识的分层学习和系统把握。

      （二）分子间作用力在必修阶段讲解是否合适？

      对于分子间作用力在必修阶段讲授是否合适这个问题，从国内外课程标准和教科书来看，大多数国家倾向于在化学键主题学习的第一个阶段（相当于我国的必修阶段）讲授分子间作用力相关知识。特别是在美国加州化学课程框架2010中，化学键课程内容在必修阶段就包括分子间作用力，在具体的课程要求中也明确要求学生能够用分子间作用力知识来分析相关问题。可见，部分国外课程标准支持分子间作用力等知识在高中必修阶段学习。

      本研究针对“分子间作用力在必修阶段讲解是否合适”这一问题在北京市海淀区5所学校和丰台区3所学校展开问卷调查。通过对568份学生调查问卷进行统计，笔者发现，92.5%的学生在必修阶段就学习过“分子间作用力”，其中，73.0%的学生认为在必修阶段学习“分子间作用力”不存在困难和障碍，学生给出的理由主要有“老师注重在学习新知识时的复习”“生活中有实例”“与万有引力差不多”“与化学键相似，也是微粒间的作用力，可以类比，区分学习”。可见，通过教师的合理引导，分子间作用力适合在必修阶段进行讲解。

      通过分析教师的调查问卷，笔者发现，87.5%的教师认为应该在必修阶段让学生建立起对分子间作用力的认识。他们认为，学习化学键的功能和价值之一就是帮助学生重新认识物质构成，有利于加深他们对物质的整体认识，也有助于学生体会化学键知识的价值。因此，笔者认为，分子间作用力这一内容可以在必修阶段呈现，这样有助于学生对微粒间作用相关知识形成整体认识。

      从学生对知识的理解方面分析，必修阶段学习分子间作用力对学生来说是非常重要的。分子间作用力和化学键有很多可以比较的异同点，是一对既有联系又存在差异的概念，教师在讲授时，应注意对不同微观粒子之间作用力的类比，这将会有效帮助学生接受和理解分子间作用力。从促进学生认识发展的视角来看，“分子间作用力”是微粒间相互作用的一级认识角度，在必修阶段让学生学习分子间作用力相关知识，有利于学生形成对物质构成的整体认识。分子间作用力的认识功能主要在于丰富学生从斥力和引力考虑分子间作用力的认识角度，形成全面、系统分析物质构成的认识思路，促使学生脱离从孤立、宏观、静态层次看待物质构成，也进而提高学生对化学键主题相关知识的认识深度。因此，笔者认为，分子间作用力相关知识适合在必修阶段进行讲授。

      依据如上方法，本研究对高中必修阶段化学键主题的其他核心课程内容问题也进行了分析研究。对于电子式问题，笔者认为，必修阶段应该让学生学习电子式相关知识，但应该把“电子式”当作工具，用电子式表示离子化合物和共价化合物的形成过程。理由是国内外大多数课程标准和教科书都倾向于在必修阶段要求电子式相关知识的学习，从对北京市海淀区和丰台区的学生问卷调查结果来看，约90%的学生认为用电子式表示离子化合物和共价化合物及其形成过程对他们必修阶段化学键主题相关知识的学习有帮助，多数教师也认为电子式可以很直观地帮助学生理解离子键和共价键的本质，区分离子键和共价键的不同，也有助于学生更好地从微观结构上区分离子化合物和共价化合物，适合在必修阶段学习。对于离子化合物、共价化合物问题，必修阶段要求能够区分离子化合物和共价化合物，但关于离子化合物和共价化合物性质的比较不应拓展过多。

      ①人教版为2007年2月第2版、2013年5月第33次印刷；鲁科版为2007年7月第3版、2013年7月第13次印刷；苏教版为2009年6月第5版、2013年5月第6次印刷。

      ②《化学：概念与应用》为第1版、2008年8月印刷。

      ③《化学：物质》为第1版、2011年印刷。

标签：共价键论文;  极性键论文;  课程标准论文;  分子间作用力论文;  极性共价键论文;  高中化学论文;  离子键论文;