美国高中化学教材《Chemistry in Context——Application Chemistry to Society》的评析，本文主要内容关键词为：美国论文,教材论文,高中化学论文,Chemistry论文,Application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、背景与前言
《情境化学：应用化学到社会》(Chemistry in Context-Application Chemistry to Society)（以下简称《情境化学》）是由美国化学会组织编写，McGraw-Hill公司1994年出版的供美国高中生使用的化学教材，亦可作为文科生的选读教材。自第一版问世以来，经过几次修订，第四版已经发行。本文研究的是2000年修订的第三版。
《情境化学》是以社会中心课程理论为主导思想编写的。编写者包括中学教师、环境专家、大学教授、网络站点评论家等等。教材的前言表明了编写者的良好愿望。
此书大多数的读者并不会成为化学家，但是我们确信化学对社会发展起着重要作用。我们不应该把这样的任务独自留给化学家或政治家。课本虽然不能囊括所有与化学有关的热门话题和社会与技术问题，但我们希望教材选择的原理、问题、事实以及读者在学习过程中形成的思维习惯都能帮助学生在未来做一个负有责任心的公民（未来化学仍然是帮助我们更好地认识世界的“中心学科”）。这符合教材着眼于发展学生的批判性思维能力、评估风险与利益的能力、获取信息的技能、并就有关社会与技术问题做出决策的能力的目标。
二、内容体系及组织
教材由12个单元和1个附录构成，各单元的主题如表1所示。各单元所选的主题反映了当今社会热点问题和我们身边所熟悉的话题，如臭氧层空洞、全球变暖、新能源、营养、基因工程等。从表1中我们可以看出，前6单元是关于环境的内容，接下来两个单元是关于新能源的（非化石燃料）内容。
其他单元则主要围绕有机化学和生物化学展开。教材将化学原理融合到情境之中，来探讨重要的社会与技术问题，以“需要—知道”(Need-Know)的编写方式组织内容。即当读者需要理解教材中社会与技术的问题时，教材适时地呈现化学知识以帮助学生更好地理解教材中复杂的情景。
表1 《情境化学》的单元设置
单元主题
第一单元 我们呼吸着的空气
第二单元 保护臭氧层
第三单元 全球变暖的化学
第四单元 能量、化学和社会
第五单元 清洁的饮用水
第六单元 酸雨的威胁
第七单元 核裂变的风暴
第八单元 新世纪新能源
第九单元 塑料和高聚物的世界
第十单元 药物设计和分子操纵
第十一单元营养：食物的联想
第十二单元基因工程和遗传化学
附图
图1 单元内容的结构模型
各单元的内容组织如图1所示。单元以相关主题为线索，先以“单元概述”(Chapter Overview)对将要学习的内容进行介绍性的描述，再以“轮到你了”、“想一想”、“质疑的化学家”三个独具特色的栏目展开主题，接着是单元总结，既回应了“单元概述”的内容，对学生而言也是一次知识的整理和强化。然后，“单元概要”(Chapter Summary)以条目的形式给出，学生对照具体细目，检查、反思自己对本单元的学习情况。最后的单元练习有三种类型，以适应不同学生的能力水平，也更具针对性。
三、栏目设置
《情境化学》为学生设计了丰富多彩的活动栏目，如“轮到你了”、“想一想”、“质疑的化学家”、“单元概要”等。
1.轮到你了(Your Turn)
“轮到你了”是教材中出现较多的栏目，它为学生提供了展示自己推理、作图和运算能力的机会。其中问题的表述通常使用“根据你的经验……”、“请你预测……”、“请你绘制……”这样的语句。在该栏目之前，教材会描述活动涉及到的运算技巧或其他技能，这些是解答章节问题和考试所必需的。
案例1
配平下列化学方程式，然后请用小圆球代替原子绘制出每个化学方程式。
附图
附图 化学反应方程式示意图
教材在该栏目前以碳和氧气反应生成一氧化碳为例，介绍了方程式的配平。此时如果让学生通过练习掌握配平技巧，可使其获得一种学习上的满足感和成就感。该栏目的设计迎合了学生的学习心理，将抽象的知识融入到具体的问题情景中。学生通过思维和实践过程，完成了从感性认识向理性认识的转变，进一步加深了对化学反应本质的理解。
2.想一想(Consider This)
“想一想”是教材中出现最多的栏目，栏目中的问题通常与化学发展的前沿有关，要求也比“轮到你了”中的问题高。栏目要求学生对问题进行大胆的设想，思考可能存在的相反观点，并表明立场，为所持的观点进行辩护。例如，让学生预测某个特别事件的结果，或是要求学生对某个实际问题进行利弊权衡等等。“想一想”中的学生活动主要有以下几种形式：文献收集、写作、小组问题讨论、辩论、问题解决和角色扮演等。学生常常需要通过多种途径收集与问题相关的资料，其中，借助因特网收集数据是最常用的方法。“想一想”在保证问题科学性的基础上，重视问题内容与学生生活实际的联系，注重从学生身边的问题和感兴趣的事物出发创设问题情景，激发学生对生活和自然现象进行探究的兴趣和愿望。
案例2 做一次呼吸
一次呼吸不会耗用太多氧气，但是你知道你一天呼出气体的总体积是多少吗？我们可以进行简单猜测，但是科学的推理要比随意的猜测更可信。通过设计并进行一个简单的实验，你就能得出一个合理且准确的答案。你需要测定一次呼气呼出的气体体积数和每分钟你呼气的次数，就可以计算出一天呼出的气体量了。描述实验过程和获得的实验数据，并指出影响实验准确性的一些因素。
活动以学生每天呼出的气体为研究对象，具体的实验步骤包括：(1)测一次呼出气体的体积；(2)测一分钟呼气的次数；(3)推测一天呼出的气体量。实验活动开始没有给出具体实验步骤，而是通过图片和文字创设问题情境，并给出了活动计划，要求学生根据给出的提示设计实验方案。学生根据已有的知识经验设计出各种方案，通过积极的思维活动和实际操作来解决问题，在这一过程中学生体验到探究的乐趣。正如教材中所说：“典型的‘想一想’栏目提出的问题就像我们生活中的许多问题一样，没有唯一的正确答案。通常我们需要经过收集恰当的信息、进行批判性思维、合理的推断和交流讨论的过程，才能得到最后的结论”。
学生通过亲身体验会形成“实验是得到正确答案的有效方法”的认识。或许学生给出的实验方案并不具有严格意义上的科学性，甚至没有可行性，但在教师的指导下，他们最终都会有所收获。这个过程对于培养学生的创新意识和独立的决策能力是十分有利的。
3.质疑的化学家(The Sceptical Chemist)
“质疑的化学家”这一名称来源于英国化学家波义耳的一本著作。此书中，波义耳写到：“人类是否应该更为仔细地从过去被忽视或者做过但没思考过的事件中区别一些事物”。他建议当今的化学家和学习化学的学生应该发展批判性思维，这种思维习惯能够引导他们对其看到或听到的现象进行质疑。后现代主义课程观强调要让学生了解知识是怎样从问题中产生的，是怎样在提出问题与解决问题的过程中产生的。他们离开学校时必须带着质疑的热情，知道在哪里寻找和怎样寻找有关问题的知识。美国教育专家格兰特·威金斯也说过：“知识必须在解决问题的过程中得到运用或在运用中激发学生的探究兴趣，才能显示出其重要性。”
“质疑的化学家”一般涉及与社会生活密切相关的问题，例如全球变暖、汽车尾气、燃料等等。栏目活动鼓励学生去质疑和证实一些与化学有关的说法（如一些权威媒体发布的信息），发展分析问题的能力，并从中获得从事科学研究的体验，从而培养学生热爱科学、祟尚科学的情感和对社会的责任感。
案例3
温室效应由于人类的活动而加剧了吗？
A.报纸、电视和无线电等都有关于“批评把全球变暖作为一个科学的概念”的社论。请你访问几个反对“温室效应因人类活动而加剧”说法的网站，例如访问有关对全球变暖持怀疑态度的网站或有关社会与绿色化的地球的网页等。
B.关于全球变暖相反观点的争辨有科学价值吗？请引用确凿的案例。
栏目引用了我们经常能够看到或听到的论断——“人类的活动加剧了温室效应”。这似乎是已经定论的事实，但这又是一个缺乏足够说服力的结论。将这一复杂的有待定论（或者本就难以定论）的社会问题引入课堂，让学生来思考、讨论，既发展了学生的批判性思维，又培养了学生关注社会阶情感。
4.单元概要(Chapter Summary)
“单元概要”出现在单元正文的末尾，是对本单元知识点的总结。学生通过这个栏目回顾单元中的知识点，并将它们梳理成知识网络加以巩固。栏目通常都以“通过本单元的学习，你将能……”开头，然后提出学生通过本单元学习所应掌握的知识和技能。现以第一单元“我们呼吸着的空气”为例。
案例4
单元概要（注释：括号内的数字表示该主题所在的章节）
学习了本单元，你应该能够：
·认识当地空气组成和空气成分变化的原因(1.1 ～1.3)；
·理解影响空气质量的因素和空气的主要污染物(1.3,1.11,1.12)；
·评价在做利弊分析时所要考虑的重要条件(1.4)；
·根据浓度单位(ppm、ppb)和污染程度解释空气质量数据(1.2～1.3,1.12,1.14,1.15)；
·区别单质、化合物和混合物(1.6)；
·理解原子和分子的差异，元素符号和化合物的化学式的差异(1.7)；
·化学元素的名称和化合物的命名(1.7)；
·书写并解释化学式(1.8)；
·配平化学方程式并使用半反应来表示(1.9～1.10)：
·讨论绿色化学的起源(1.11)；
·描述国家关于空气质量政策的实施意义和它们在控制污染方面的作用(1.12～1.13)；
·鉴别户外空气污染的种类和来源(1.14)；
·从分子水平解释空气本质(1.15)；
·在进行基本的计算时使用科学的符号和一些重要的数字(1.4,1.5)。
根据“单元概要”将本单元所学的知识和技能进行归纳整理，如表2所示。从表中可以看出，教材在强调知识和技能目标的同时，也关注学科知识之间的交叉融合。学生对照基础知识、基本技能、其他学科知识三个方面进行自我评价，了解自己是否完全掌握了这些内容。如果没有，学生则可根据单元概要中具体条目后括号内的注释，在教材中找到这个知识点，进行再学习。
表2 第一单元部分知识、技能
其他学科
基础知识 基本技能
知识
空气的化学组成评价利弊 有关空气质
空气污染的主要污染物 区分单质、化合物和混合物 量和污染的
单质、化合物和混和物 化学式的书写 法律和国家
原子和分子命名化合物
政策
化学式与化学方程式配平化学方程式
物质浓度的单
绿色化学 使用科学符号进行计算 位ppm、ppb
总括起来，除了“单元概要”每单元出现一次外，其余3个栏目在教材12个单元中出现的次数如表3所示。
表3 栏目出现次数统计
栏目轮到你了 想一想质疑的化学家
次数 111171 17
其中出现次数最多的是“想一想”。“质疑的化学家”对学生的能力要求较高，在教材中出现的次数相对较少。
四、特色评析
《情境化学》作为美国比较典型的CTS(Chemistry、Technology、Society)教材，其教材内容和编排设计风格都独具特色。我在对《情境化学》的特色进行分析的同时对我国化学教材的编写提出了如下建议。
1.界面友好具有启发性
《情境化学》精选的许多图片并非只出于版式的考虑，更多是考虑了图片的情景性和启发性功能，以弥补文字说明的不足。这些图片启发学生领悟教材内容，引导学生积极地思维。
“Context”一词源于拉丁文，译为编织。其意是把化学知识与社会、政治、经济、伦理的情境相融合。为此，教材的封面采用了一张别具特色的蜘蛛网，象征着化学与社会问复杂的关系；同时也喻指了信息社会的重要工具——因特网。封面上绿色树叶象征绿色化学。教材还设计了两种醒目的具有象征意义的小图标，分别表示网络学习和绿色化学学习。网络学习图标是一个小正方形，以黑色为背景，用白色勾出一张蜘蛛网，象征网络。绿色化学图标是一只装着生机勃勃的绿色地球的烧瓶，寓意深刻而清晰——使人类居住的地球（我们的家园）更清洁。
2.内容新颖体现时代性
教材整合了现代化学理论，例如，新能源（核能、氢能和太阳能等）的开发和利用，基因工程和遗传化学、营养化学等，还包括近十几年刚刚兴起的绿色化学。下面节选了教材对绿色化学的一段描述：
案例5
洗涤剂通常是含氯的化合物，如
（四氯乙烯又叫全氯乙烯）。它是一种潜在的致癌物质，对环境也有不良影响。卡罗菜纳州大学的JoeDeSimone教授通过合成发现了一种替代洗涤剂，这种洗涤剂在液态二氧化碳的环境下工作。该洗涤剂分子的一端可溶于非极性物质（如油脂和油污），另一端则能溶解在液态二氧化碳中。该过程能够循环利用工业中作为废品的二氧化碳。这次突破为设计替代品提供了新的思路。为此，DeSimone获得了1997年的总统绿色化学挑战奖。
教材利用通俗易懂的例子，向学生揭开了化学学科前沿的神秘面纱，激发了学生学习化学的热情和兴趣，增强了他们学习前沿知识的勇气和信心，拓展了学生的知识面，帮助他们了解了化学学科发展的现状，为其今后的学习打下基础。
教材内容体现时代性还表现在对网络技术的整合，学生能借助因特网寻求解决单元内问题和单元后习题的方法。教材指出，通过网络学生能够：
·应用与环境质量有关的毒物释放的详细信息和当地环境部门的相关数据，对自己所在的州或城市的环境质量进行分析评估；
·使用实时数据，如由卫星提供的关于大气中的臭氧水平的数据；
·获得一些更新较快的信息，如电动汽车、核废料、新药和墓因工程等信息；
·使用网站，与评价专家和怀疑论者针对一些有争议的问题（如温室效应、核能等）进行辩论。
教材的许多栏目适时地渗透网络学习活动，引导学生进行网络信息搜集、信息筛选和材料组织等活动。
案例7 垃圾飞机
你在网上搜索“垃圾”便能得到很多关于垃圾废物的信息。浏览这些网页，你会看到很多关于使用塑料来制造飞机的讨论。你可以进一步搜索“垃圾飞机”，看一看制造“垃圾飞机”使用的是什么塑料。
A.目前制造飞机用的是什么聚合物？
B.它们的缺点是什么？
C.有没有性能更好的聚合物？请引用网页上面的作者和网址。
网络学习使学生认识到学习途径的多样化。学生通过对不同网站中信息的质量和正确性进行评价，增强了辨别信息的能力，培养了获取信息、处理信息的能力。当学生遇到学习困难时，可以登陆教材的网站(www.mhhe.com/cic)寻求帮助。一些作为补充的阅读材料没有放到教材中，而是放到教材的网站上，以便及时进行更新来充分调动学生的学习主动性与积极性。
3.习题分类设置关注人文性
本教材的习题可以分为两个部分，一部分是单元正文里活动栏目中的问题；另一部分是单元后设置的50道习题(Questions)。习题编制的个性化主要体现在两个方面。
(1)编写者按从简单到复杂的次序，设计了“基础”(Emphasizing Essentials)、“概念”(Concentrating On Concepts)和“拓展”(ExpLoring Extensions)三类习题，并根据题型特点和知识点的难易程度适当地给予提示说明。基础性习题类似于栏目“轮到你了”中的问题，是对前面学习过的化学基础知识和基本技能的进一步考察。概念性习题旨在让学生理解他们所学的化学概念与讨论中的社会与技术主题之间的关系，从某种意义上论证了化学与生活的密切关系。拓展性习题为学生提供了一个拓展和整合概念、技能和信息的平台。学生可自主选择答题类型，不同能力水平的学生在解答不同类型习题过程中，教师都能有效地考察其知识和技能的掌握情况。
(2)将许多习题设计成开放性的问题（尤其是活动栏目中的问题）。这些问题没有一个标准答案，允许学生根据自己的理解和认知经验，从不同的角度得出能反映自己观点的结论，充分调动了学生学习的积极性，同时也兼顾了具有不同知识背景的学生之间的个体差异。
总之，化学教材编写应充分考虑到高中阶段学生的思维特点（已经具备了一定的抽象思维能力）和认知水平，结合教材内容精选一些具有启发意义的图片。教材编写不应拘泥于个别的知识点，而应强调引导学生深入地探讨问题，收集和分析信息，在讨论中表明白己的观点，形成听取他人的意见并质疑的习惯，以及在行动中获得真实的感受。我们借鉴国外教材的关键在于从他们的教材编写中吸取对我们有益的长处，弥补我们的不足，并结合我国的实际编写出更加符合学生发展的化学教材。