人教版《化学》中的一些栏目设置及具体案例不仅要求学生从化学家的角度考虑问题,而且要求他们从实际生产的各个方面思考化学反应的进程。例如:在必修1的第三章中,有一个实践活动栏目,要求学生以不同的职业视角思考并讨论“是否应该停止使用铝制饮料罐”,并提示了学生在考虑该问题时的部分因素。该实践活动既引导了学生在选择材料时应该考虑的诸多方面,又引导学生有针对性地分析铝制饮料罐。这符合中学生化学学习的教育目标,化学不仅仅是课本上的化学符号,也是我们能够更好地生活所必须了解的科学内容。
图2-10 《化学:物质与变化》“如何工作”栏目范例[20]
《化学:物质与变化》教材符合美国《国家科学教育标准》,专为鼓励学生掌握更多的学习方法以更好地了解化学知识。教材坚持大化学概念的思想(Big Ideas in Chemistry),选取的核心概念围绕现实世界中人们的日常生活,其中有一个专栏叫做“化学与生活”,全书共有五个专题,每个专题对应该章节的内容,并选取了生活中我们身边的化学世界进行了介绍。例如:其中一个主题是“五彩斑斓的宝石”,首先告诉学生过渡金属元素是宝石以及玻璃色彩的来源,而化合物的颜色则取决于过渡金属的种类、价态以及相应的阴离子种类,即使存在微量的过渡金属化合物也可以为无色透明的物质带来色彩。而后,以红宝石为例详细讲解了该色彩产生的原因是由于含有微量Cr2 O3的Al2 O3晶体中Cr3+离子可以吸收白光中的黄绿色而将其他颜色反射出去,从而使整个晶体带有红色。教材中还提到可以通过将过渡金属化合物加入熔化的玻璃的方法制备多彩的玻璃。最后,教材还向学生提出三个问题,使学生对该部分内容进行更多的思考,并促使学生通过文献查阅找到导致紫水晶等天然晶体带有颜色的微量杂质种类,使学生对该部分内容进行更深刻的认识和理解。
每个章节中都有一个“与化学相关的职业”栏目,这些职业都与化学有着紧密的联系。这一栏目的设置旨在引导学生学好高中的化学知识为未来的职业规划尽早做准备,并有意识地关注身边的化学物质,并积累化学常识,关注与化学相关的从业人员所做的工作。例如:第7章介绍了营养师的工作及所需要的化学专业知识背景。第20章介绍了研究光化学腐蚀的化学家,并让学生自己调查该职业的从业人员所需要的化学知识。这种介绍不但有利于学生了解化学在实际生活中的应用,也有利于高中生了解各式各样的职业,为将来的择业提供更多的信息。
一些章节的习题不仅与科技热点、社会问题、生活知识密切相关,还要求以互联网为手段收集相关资料解决问题,这有利于学生拓宽化学视野,也培养了学生查找信息、搜集资料的能力。例如第5章章末习题第76题:“如果你最喜欢收听的广播调频为FM104.5MHz,那么广播站的信号波长为多少米?该电磁波信号的光子能量为多少?”
(二)“生活中的化学”的出现频率
人教版《化学》中对于“生活中的化学”的介绍主要集中在选修1《化学与生活》中,利用四章、十三节的内容介绍我们在生活中所利用的相关化学知识。该部分作为高中化学课程选修模块之一,侧重于联系生活、社会实际,强调化学在社会生活中的应用,挖掘社会生活问题中的化学知识,突出化学在社会生活问题中的价值取向。其课程的目标是使学生认识日常生活中常见物质的性质,探讨生活中常见的化学现象,体会化学对提高个人生活质量和保护环境的积极作用,形成合理使用化学品的意识,以及运用化学知识解决有关问题的能力。
《化学:物质与变化》中相关栏目设置分布在不同章节中,出现的位置包括每章开始前的引导问题、探究性实验课题的引入部分、“每日化学”和“化学与社会”等栏目中。
(三)“生活中的化学”的难度及要求
在人教版《化学》选修1里选取的若干主题中对于学生找到化学与生活的关系有着明确的要求。在每个章节的导言部分,对于学生学习的目标做出了明确的表述,例如“学习了本章后,有利于你们全面认识饮食与健康的关系,养成良好的饮食习惯。”“学习与此相关的化学知识,对于促进身心健康、树立健康新观念有重要意义。”而基于教材的教学实践中,对于该选修内容的教学目标多为“认识”和“了解”并培养学生的情感态度价值观。例如第一章的教学目标为:认识食品中对人类健康有重要意义的常见有机物,如糖类、油脂、蛋白质等;了解氨基酸、蛋白质的结构和性质特点,能列举出人体必需的氨基酸;认识饮食与健康的关系,认识化学在促进人类健康方面的重要作用。
相对来讲,《化学:物质与变化》中对于“化学与生活”的内容没有集中在一个专栏或者选修模块中,但是对于这部分知识的要求并不低。选取教材中的第5章“原子中的电子”中出现与生活相关的内容,研究这部分内容在教材中的难度要求。总体来看,这部分的要求大致分为以下几个层次:
(1)思考:在每章引言部分有一些关于日常现象的范例要求学生思考。这部分通常以一个问题来呈现,例如第5章的引言问题是“为什么有的烟火是红色的,有些是白色的,有些是蓝色的呢?”为了学生能够回答该问题,章首引言还提示学生重视本章学习的重要性:“要理解烟火的性质以及其他物质的性质,我们需要研究原子内的电子排布情况。”(www.xing528.com)
(2)观察与预测:在“探索实验(Discovery Lab)”中要求学生在不打开一个包装着的礼物盒的情况下,尽可能通过各种手段观察、记录并推测盒子中的物品种类,并给出一系列可能的实验结果,充分地发挥学生的想象力,让学生尽可能多地提出各种可能的结构模式,并让学生自主地分析各种可能模式的理由及其不合理性,最终得出最合理的结果。
(3)计算:本章有一道习题中首先介绍微波传输利用有线光缆或者无线传输的方式传播声音和数据,然后根据频率计算出波长。
(4)类比与迁移:在讲解德布罗意波的时候,教材中利用小提琴的弦被拨动所产生的波与物质波进行类比,提出问题要学生从电子的波粒二象性去理解物质所具有的波粒二象性(Can particles of matters,including electrons,behave like waves?),如图2-11所示。通过类比要求学生由此及彼、由小见大、由生活中的案例理解量子理论中较为抽象的概念,从而说明理解并解决问题。又如在讲解量子模型中的能量层时,用平时我们看表演的座位安排,低能级的电子层好比离舞台中心近的位置,高能级的电子层好比离舞台较远的位置,如图2-12所示。这样贴近生活的类比有助于学生对于能级的理解。
图2-11 波粒二象性的范例[20]
图2-12 能级的范例[20]
(5)信息的获取与加工:在本章末的实验和“如何工作”栏目中,都安排了上网查找资料的学习活动,使学生在化学学习中,学会运用查阅资料手段获取信息,并运用比较、分类、归纳、概括等方法对信息进行加工。所以在教材的引导下,学生所要做的不仅限于找资料,而是基于这些寻找得来的信息,用开放性问题引导他们分析、反思,有利于培养批判性思维能力。
(四)“生活中的化学”的教学实践情况比较
由于化学这门学科的迅猛发展,它在人类生活及社会活动各个领域的应用愈来愈广泛,所以生活中的化学这样一个领域所涉及的面很广,其内容日愈丰富,两国教材也将这部分内容大量地渗透于教材的正文和专题栏目中。
结合人教版《化学与生活》内容难度要求与国内高中化学课课时来说,选修课教学课时数极有限,如何在较少的学时里讲授较多的内容,这是选修课实践教学中最重要的问题。如果以点带面,轻描淡写地讲解,会使学生感到枯燥乏味,缺乏学习的兴趣,影响教学效果;如果深入讲解,则需要对内容进行删减,又达不到扩大学生知识面的最初目标。为了解决这个问题,首先教师对教材中关于生活和社会的栏目功能要有更全面的认识,善于利用各种栏目组织好教学,还要把学生的课外时间利用起来。课前要让学生对课本内容进行预习,对即将学习的内容有所了解,并提出相应的问题,让其在课外进行思考,以节省课堂上讲解的时间,同时培养学生独立思考的好习惯[21]。其次运用现代化教学手段,如投影仪、幻灯机、计算机等设备,使授课内容形象生动,调动学生的学习兴趣,维护良好的课堂纪律,提高授课效率。在相关教学实践调查中,不难发现选择《化学与生活》这门选修课的学生对生活中的化学现象很感兴趣,对如何解决生活中所出现的化学问题也乐于知晓。但由于很多学生化学基础较差,在对这些现象、问题从化学的角度进行解释时,就会本能地产生厌烦抵触情绪,影响了学习效果,也不利于探索精神的培养。这就需要教师在课堂上结合授课内容,复习相关的化学基础知识,并鼓励基础差的学生,增强其学习的信心,并在教学互动中让这部分学生参与进来,让其在乐于知其然的同时,也乐于知其所以然。
而《化学:物质与变化》一般根据教学内容分为不同的活动。根据课时安排,教师可以组织课堂讨论或者小活动,或者利用教材中关于“化学与生活”“化学与社会”的相关内容安排课外课题供学生完成。在教师版教材中也提示教师要在课堂上有效地利用这些栏目,有针对性地培养学生的知识运用能力,正确认识化学与生活、化学与生产、化学与自然、化学与技术、化学与社会发展的关系。对于这些内容的教学开发资源也有很多,一些是教材配套的教学资源,另有很多网络上的教师共享资源,拓展了教师教学的视野,也可以为教师做教学计划时增加一些丰富课堂的内容。笔者作为国际部教师,在日常的国际部教学中,感受到学生对于化学在生活中的运用有着很强烈的兴趣,所以这就要求我们国际部的教师关注学生的需求,并且尽可能地将教材中所有的栏目内容呈现于课堂教学中。对于这部分内容的实施有不同的教学策略和方法,需要国际部教师在教学实践中不断地积累经验和素材,利用不同形式开展课堂讨论、教学实验、课外活动等。例如:在教授原子模型发展的过程中,可以让学生利用生活中可以用到的材料制作原子模型;在酸碱指示剂的教学过程中可以布置课题引导学生利用厨房中的蔬菜汁(如紫甘蓝等)制成酸碱指示剂。
中美教材的区别最终反映出两国在化学教学观念及学业评价体系上的差异,如果不能全面贯彻教材的编写思想,以知识点的传授为课堂的唯一教学目标,培养出来的学生必然缺乏独立思考的能力和解决问题的能力。美国的教学观是一种培育式的教学观,他们注重培养学生在未来社会和生活中的生存能力,以及通过探究解决问题的能力、与他人科学地交流的能力等,从而使每个学生的科学素养得到提升。当然两国评价方式的不同对于教材的编制以及编制之后的使用情况也起着非常重要的影响。
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