中美高中化学教材“原子结构与性质”对比分析

张钟方　盛家荣

[摘   要]以“原子结构与性质”的章节内容为例，对我国人教版普通高中化学教材与美国高中主流理科教材《化学：概念与应用》进行对比分析，从两版教材的内容体系、栏目设置及习题方面进行比较，分析两版教材的差异，从中得到思考与启示，为我国高中化学教材的编写及教育教学提供借鉴。

[关键词]中美高中化学教材;原子结构与性质;对比分析

[中图分类号]   G633.8        [文献标识码]   A        [文章编号]   1674-6058（2019）29-0060-02

化学课程对于学生科学素养的培养具有十分重要的作用，而课程的实施离不开教材，化学教材是学生学习以及教师进行教学活动的载体，在教学活动中占据着重要地位。分析教材，认识教材内容的设计及编排结构，寻求知识点的内在联系，挖掘知识的隐含价值，对指导具体教学有着非常重要的作用。本文选取2008年版美国高中化学教材[1]《化学：概念与应用》（美国高中主流理科教材，科学发现者系列丛书，以下简称“美版教材”）和我国人教版普通高中化学教材[2]（以下简称“人教版教材”）中有关“原子结构与性质”章节的内容进行比较，分析两者的差异，从中得到思考与启示，为我国高中化学教材编写及高中化学教育教学提供参考。

一、内容体系的对比分析

在化学教材内容体系上，人教版教材与美版教材的主体知识基本一致，但是在知识的深度和广度上存在着一定的差异（两版教材“原子结构与性质”专题知识的编排如表1所示）。如电子云、能层与能级、轨道以及电子组态或电子排布知识在两版教材中都有涉及，但两者的侧重点却有所不同。其中，关于“电子的排布”知识点，人教版教材在内容体系上更重视学生操作性技能（如书写电子组态）的培养，并且详细地介绍了泡利原理和洪特规则，而美版教材对于这两个原理和规则并没有进行很深入的介绍，仅通过实例来列出常规的电子组态。两版教材都介绍了原子结构与元素周期表，但人教版教材主要是介绍原子结构对元素周期律的影响，而美版教材则是从元素周期表来认识电子组态以及电子组态的构建，这样的一个顺序差别，使美版教材更有助于学生理解原子的电子组态。此外，美版教材更加注重学生知识的完整性和视野的开阔性，简单介绍了过渡元素及其性质，并以生活中常见的宝石和玻璃来说明过渡元素的性质，突出了化学与生活的密切联系。

二、栏目设置的对比分析

人教版与美版教材在栏目设置的数量上基本相同（两版高中化学教材栏目设置情况如表2所示），说明两国教材都注重通过教学栏目来补充或拓展相关知识以开阔学生的视野。但人教版教材的栏目种类较少，两个版本教材的侧重点也有所不同。人教版教材侧重培养学生运用所学知识解决问题的能力以及学生的情感价值，美版教材则注重学生的实践能力以及学科的综合性。

在人教版教材中，“科学史话”栏目介绍了普鲁特的预言：氢是所有元素之母，牛顿、波尔等科学家对光谱的研究历程，第一张元素周期表，稀有气体及稀有气体化合物的发现等;注重培养学生的化学情感，让学生在科学史实中体会化学的发展历程，认识“化学是一门以实验为基础的科学，真理的发现需要建立在大量的实践基础之上”。“学与问”“思考与交流”栏目都是在学习了相应的知识点后设置的思考问题，有助于学生及时复习所学知识，加深理解，调动思维，培养运用知识解决问题的能力;于教师而言，可及时了解学生的知识掌握情况。“科学探究”栏目的主要内容为对元素周期表的考查、主族元素电负性的变化情况及对角线规则，让学生在探究过程对元素周期表有深刻认识，掌握元素周期律，培养学生思考及解决问题的能力。

美版教材中，“本节预览”栏目包括“学习目标、知识回顾以及关键术语”三部分，能够突出学习重点，有助于学生明确本节内容的学习目标，理解知识点。“物理学链接”栏目介绍了原子物理学家尼尔斯·波尔及其提出的原子理论，并设置相关化学链接，让学生认识到化学与其他学科存在紧密联系。美版教材与人教版教材的较大区别是设置了实验，其中的迷你实验“有色火焰”，打开了原子世界的一扇窗，從金属元素燃烧的火焰颜色的角度介绍了原子的电子跃迁;另一迷你实验以飞镖游戏类比电子的运动来介绍原子模型，使抽象的知识形象化。“化学实验”栏目探究了镁和铝与酸的反应能力，展示了如何通过实验现象来判断不同元素的反应能力的强弱，引导学生从元素的价电子数目分析元素参与化学反应的能力。这两个实验操作简单，现象明显，学生很容易通过实验现象得出结论，实现由宏观向微观的转变，从本质上认识物质的性质。“化学与技术”栏目中介绍了扫描探针显微镜、扫描隧道显微镜以及原子力显微镜在化学中的应用，使学生认识到科学技术对于化学研究的重要意义。“生活中的化学”栏目介绍了有色玻璃及宝石，帮助学生认识过渡金属元素的性质，很好地体现了化学源于生活的理念。“化学在线”栏目开阔了学生的视野，有助于学生养成课外学习的习惯，培养了学生搜索知识的能力。

三、教材习题的对比分析

人教版与美版教材都设计了节后习题和章节复习题来帮助学生巩固所学知识，此外美版教材还设计了“标准化测试”。在习题量上，人教版教材的复习题共29道，美版教材共53道，说明美版教材更注重通过习题来帮助学生巩固本专题知识。在题型上，人教版教材除了涵盖常见的选择题、填空题、问答题以外，还增加了撰写调查报告、课外查阅等，不仅能起到巩固知识的作用，对培养学生获取知识及进行调查研究的能力也有着重要的影响。

美版教材习题部分包括理性思维、化学应用、理解概念、应用概念、复习回顾、科技写作、技能训练、解决问题、考试小贴士。题型有选择题和问答题，其中以问答题为主。对比人教版教材，可以明显发现美版教材对习题进行了分类，这样的安排可以使学生在做习题时很容易就能够掌握知识点。同时，美版教材的习题重视对前面章节知识的复习，注重培养学生读图表、运用知识解决问题的能力。

对比分析中美两版教材中的“原子结构与性质”专题内容发现：人教版教材还是偏向于知识的系统性，以知识的传递为主，倾向于让学生掌握知识，而美版教材更注重让学生学以致用，将化学知识应用到社会生产生活中，更能体现出化学与生产生活的紧密联系。美版教材值得我们参考学习的地方：一是在内容的安排上，降低知识的深度，同时扩大知识的广度，交叉融合其他学科，这样学生学起来不会太乏味，更容易对化学产生兴趣;二是将知识融合到社会生产生活中，让学生充分感受到化学是一门与生活息息相关的学科，社会的发展离不开化学;三是相应增设了一些与生产生活相关的习题，让学生在做题时也能感受到化学与生活的联系，培养其运用知识解决实际问题的能力。

[  参   考   文   献  ]

[1]  菲利普.化学：概念与应用[M].王祖浩，译.杭州：浙江教育出版社，2008.

[2]  宋心琦.普通高中课程标准实验教科书·化学（选修3）[M].北京：人民教育出版社，2006.

（责任编辑 罗   艳）