美国高中化学教材中探究精神与创新精神的体现

（一）“探究精神”在教材及课堂教学内容中的体现

美国的高中主流化学教材十分重视科学的方法论，强调科学的发展过程。以《化学：物质与变化》为例，第1章中首先用测得的大气层中氟氯烃和臭氧层中臭氧的浓度变化关联研究为例，介绍科学研究中的主要环节，然后解说科学方法中的主要名词，在列出观察、假设、实验、结论、理论、科学定律等名词后，将科学方法用图解的形式表达出来，而在之后的章节中，还多次反复联系到各种科学方法，从不同的角度巩固学生对科学方法的理解。

第3章介绍的是物质分类，在讲到化合物时，引出了等比定律和倍比定律。学生通过对这两个定律的学习，能够了解在道尔顿的原子论发明之前，科学家们是如何通过实验来分析物质的组成以及他们所得到的结果（等比定律），而这个定律又是如何帮助道尔顿引出了原子论。这个部分看似微不足道，在整本书中所占的篇幅也不大，但是，正是这个章节的加入，让下一章道尔顿原子论的引出变得容易让学生理解，起到了承上启下的作用。笔者认为，这正展现了美国高中化学教材一直要传递给读者的信息：所有的科学研究成果都不是科学家拍脑袋想出来的，他们一定是在前人研究的基础之上，基于对大量已有数据的分析、推理、归纳、演绎，才得到今天我们所看到的丰硕成果以及大量的定律和理论。如果一本教材不对一个定律或者理论的来龙去脉加以阐释的话，很容易让学生机械式地接受和记忆书上知识点而并不考证其来龙去脉，更遑论培养其所谓的质疑精神和探究、创新精神了。

在第4章原子结构中，教材用了很大的篇幅讲述了原子结构的发现历史，讲述了原子论的提出、发现电子的阴极射线管实验、密立根油滴实验以及卢瑟福的α粒子散射实验。书中重点描述了这些实验的假设、设计的思路，若实验结果不符合假设则如何提出合理的解释。学生通过学习这一部分，无疑能更好地理解如何在实际的研究过程中应用科学方法，如何处理不符合自己预期的实验结果。这对于很多学生来说非常重要，他们一直有一个观点：所有的实验都应该有个标准答案，然而在科学研究的过程当中，许多结果并不存在所谓的“对与错”，许多重大的发现正是来源于那些不符合预期的实验结果，而如何正确对待及处理这些实验结果无疑对他们的探究精神和能力培养是非常重要的。

此外，结合课堂教学的内容，在教材的不同章节中都要求学生完成一些网上的资料检索并撰写报告。比如在第10章化学反应中，学生需要通过在网上搜集资料撰写一份在法医鉴定中所涉及的化学反应。资料的搜寻能力和报告的撰写能力对学生独立完成探究活动是非常重要的，这也是美国高中化学教材中非常重视的一环。(www.xing528.com)

（二）“探究精神与创新精神”在实验教学中的体现

在美国高中化学教材中，探究精神的培养也体现在实验教学之中。在每个章节之中都穿插着大大小小的实验。总的来说，美国高中化学教材中的实验无论简单或是复杂，都要求学生撰写一份完整的实验报告。学生除了要掌握对应的实验技能之外，也需要了解实验设计的思路、对应的安全问题应该如何处置、如何对实验结果展开讨论并进行误差分析。显然，美国高中化学教材更侧重于让学生了解一个完整的实验应该如何完成，而不是简单地掌握实验技巧就好。

从实验的内容上来看，美国高中化学教材更具多样性和现代性。比如在第3章物质分类中，学生就要求了解色谱法的原理并用此方法分离墨水中的不同颜料。色谱法是现在应用非常广泛的常规化学分析方法，能够让学生在高中阶段就接触这一方法对他们将来在大学的学习无疑帮助巨大。

此外，在实验的设计上，美国高中教材也更强调模型和虚拟实验的应用，有许多理论性的知识（例如：化学键）很难在高中里让学生亲手来进行实验，但在美国高中教材中，通过球棍模型或是软件模拟，学生能够对这些比较抽象的概念有一个直观且感性的认识。比如在第9章共价键中，学生需要完成一个用球棍模型来搭建不同分子的迷你试验。通过这个实验，他们可以对抽象的VSEPR模型有个更好的认识，已成为这个章节学习中不可分割的一个环节。