中英高中化学教材有机化学模块比较及对学生创新素养培育的思考

庄凌 徐晶晶 刘琰

摘要：选取中英两国高中化学主流教材，以有机化学模块为比较对象，从模块内容、环保意识培养、现代科技发展知识介绍教材习题、栏目设置等方面进行了比较分析，并对教材促进学生创新能力培养提出建议，希望对今后以发展核心素养为目标的教材编写提供参考和借鉴。

关键词：化学教材;有机化学;创新素养

文章编号：1008-0546（2019）04-0010-03

中图分类号：G632.41

文献标识码：B

doi：10.3960/j.issn.1008-0546.2019.04.003

2017年版普通化学课程标准指出教材编写要立足于立德树人的基本任务，以发展核心素养为主旨，体现基础性、时代性和人文性，密切联系学生实际和体现先进的教学理念。具体内容涉及到以学科核心素养为主旨确定化学教材的整体结构和内容体系;帮助学生了解化学学科发展前沿，体会化学对科技发展和社会进步的重要作用;通过探究性实验和思考性问题促进教学方式的转变，培养学生的创新能力和实践能力;习题设计具有情境性和开放性，鼓励学生从不同视角分析和解决问题[1]。鉴于教材对于落实课标和核心素养所承载的重要作用，本文选取江苏教育出版社出版的化学必修2和有机化学基础选修教材（以下简称“苏教版教材”）和英国剑桥大学出版社出版的高中化学主流教材（以下简称“英国化学教材”），以有机化学模块为比较对象，从多角度进行比较分析，最后从教材培养学生创新素养的角度提出思考和建议，希望对今后以发展核心素养为目标的教材编写提供参考和借鉴[2][3]。

一、中英化学教材的比较研究

为方便和苏教版高中化学教材进行比较研究，首先列出英国化学教材有机化学模块的相关章节和具体内容（见表1），并从模块内容、环保意识培养、现代科技发展介绍、教材习题、栏目设置等方面进行了比较分析[4]。

1.模块内容

英国化学教材与苏教版教材有机化学模块（必修2专题3和有机化学基础选修教材）都涉及到有机化学基本概念（结构表示方法、命名、异构等）、烃、卤代烃、醇、酚、醛、羧酸、蛋白质、核酸等章节。不同之处是苏教版还涉及糖类和油脂，而英国化学教材还包括酰氯胺、酰胺，在内容深度方面明显要高于苏教版化学教材，主要体现在以下几方面：（1）教材涉及的有机化学专业名词更多，如自由基、亲核试剂、亲电试剂、均裂和异裂等。（2）教材不仅要求学生掌握常见有机反应的类型，而且要求学生能够掌握五类有机反应的机理，包括自由基取代反应、亲核取代反应（SN1和SN2）、亲电取代反应、亲电加成反应、亲核加成反应。（3）教材介绍了给电子和吸电子基团对不同有机物酸碱性的影响。

中英教材主要差别还体现在有机化合物结构表征部分，相比国内教材仅在有机化合物组成研究部分简单介绍了核磁共振、红外光谱和质谱等现代分析方法，英国化学教材用了20多页篇幅比较详细介绍了色谱.红外光谱、核磁共振（氢谱和碳谱）、质谱、电泳等重要的有机物分析方法，并要求学生根据谱图推测有机化学物的结构，尤其侧重核磁共振谱和质谱两种重要仪器分析方法。

2.现代科学发展知识介绍

表1英国化学教材有机化学模块章节和具体内容

教材不仅要体现基础性，还需要体现时代性，关注科技发展的前沿和趋势。苏教版教材介绍了我国境内已经发现的“可燃冰”，“西气东输”工程，用固体分子筛催化苯和烯烃反应的绿色化学工艺，利用二氧化钛粉末在紫外光催化下降解废水中的含酚污染物，甲壳素、壳聚糖及其衍生物的广泛应用，人类蛋白质组计划等现代科技知识和成果。英国教材则介绍了汽车催化转化器的结构和工作原理，生物质燃料的使用，非有机溶剂环保型粘合剂，生物可降解和光降解塑料、导电聚合物、现代仪器分析方法（色谱、红外、核磁共振、质谱、电泳）及其应用。总之中英教材都非常关注科技发展前沿并合理融人到相关章节中。

3.环保意识培养

中英化学教材都关注到化学与环境保护、人类健康和社会可持续发展的关系，如苏教版教材介绍了芳香烃对人体健康的危害，含酚废水的处理方法以及分子筛固体酸催化的绿色化学工艺。英国教材在有机化学相关章节详细介绍了汽车尾气含有的污染气体（一氧化碳和氮氧化物）如何通过催化转化器转变为无害气体，尾气中二氧化碳会产生温室效应;在废弃塑料的处理方面谈到燃烧法的利弊以及可降解塑料的研制;在介绍氯氟烃的用途時谈到其对高空臭氧层的破坏以及替代物;在功能聚合物部分介绍了不含有机溶剂的环保型粘合剂。英国教材在环境健康方面渗透的内容相对更为广泛。

4.教材练习题

苏教版教材在每个单元和专题后都有“练习与实践”环节，大部分练习都直接与书本正文知识相关，主要题型有化学方程式的书写、异构体的推断和书写、不同有机物的区分和鉴别、根据已知数据和反应现象推断有机物的结构等类型，难度适中。除了常规练习外，还鼓励学生做一些深入调查研究和探究性实验，如在学完脂肪烃单元后让学生选取一个石油化工产品调查其生产过程和行业现状，分析解释不同塑料袋中葡萄成熟的快慢并设计简单易行的葡萄保鲜方案。在卤代烃的“练习与实践”环节要求学生设计实验判断涂改液中是否含有卤代烃。英国化学教材的章节（相当于苏教版的单元）后练习主要涉及书写有机物的结构式.有机反应方程式.反应的机理、反应类型、描述反应现象、解释不同有机物的反应活性和比较有机物的酸碱性等。英国化学教材的主要特点是在章节中的每个微主题后也安排了对应的练习（如苯及其化合物一章中在六个微主题后都配有练习）来帮助学生及时复习并诊断相关知识的掌握情况，教师也可作为课后练习布置学生完成，这样可以减少对教辅资料的依赖，也更方便学生自主学习。

5.教材栏目设计

苏教版化学教材的栏目设计丰富多样，包括化学史话、拓展视野、交流与讨论、活动与探究.观察与思考、信息提示、问题解决、整理与归纳等。这些板块具有多元功能：（1）在学生完成必要学习之余开拓视野，也为教师提供了有价值的教学素材和教学策略，为教学提供方便。（2）通过问题情境，引导学生展开讨论，并提高科学语言的表达和交流能力。（3）通过实验、图表和数据并结合学过的化学知识发现并解释相关的现象和问题，培养学生在解决实际问题的活动中提升自主构建和探究能力。相比之下英国化学教材的正文部分没有细化的栏目设置。

二、基于教材培养学生创新能力的途径

基于传统化学教学重理论轻实验的现象，化学学科核心素养4（科学探究和创新意识）专门提出具体要求：学生能发现和提出有价值的问题，依据实验目的设计探究方案，运用实验、调查等方法进行探究，敢于质疑，勇于创新，这也为国家创新型人才的早期培养指明了方向”。北师大王磊教授指出学科的迁移创新能力作为知识和经验的高级输出方式，是指学生利用学科核心知识、学科特定活动的程序性知识和活动经验等来解决陌生和高度不确定性问题以及发现新知识和新方法的能力。具体包括了复杂推理、发散思维、创意设计、批判思考等基于学科知识经验的创造性活动[5]。以下结合中英高中化学教材有机化学模块的比较分析提出教材培养学生创新能力的几点思考和建议。

1.加深有机化学理论知识的学习

英国化学教材有机模块比较详细介绍了五种化学反应机理和重要概念（如亲核试剂、亲电试剂、给电子和吸电子基团），理论深度明显高于国内教材。有机机理的学习可以帮助学生从本质上理解有机反应的内在原理和基本规律，有助于学生通过知识的迁移理解更多相似类型的化学反应，并能通过复杂推理设计合理的反应路线合成新物质，对培养学生的创新能力起到重要作用。国内教材由于有机理论知识介绍较少，在一定程度上影响了学生对有机反应原理的理解。如介绍烯烃的加成反应时给出了烯烃和卤素单质的反应，又指出烯烃还能和氢气、水和卤化氢等物质反应，又如介绍苯可以和丙烯反应获得异丙苯，但都没有给出具体解释，例如为什么烯烃可以和这些物质发生加成反应，为什么苯和丙烯反应不能生成正丙苯。由于缺乏理论解释，学生可能只能通过死记硬背记住这些反应，但这些事实性知识比较碎片化，抽象概括水平低，而且不具有预测价值。在不增加学生学习和考试负担的情况下，可以考虑在教材“知识拓展”栏目或者提供网上学习资源对一些重要反应的机理予以介绍，这样可以帮助学生深入理解有机反应过程，形成结构化知识和发展迁移创新能力。

2.提高化学探究实验的比例

苏教版教材有机模块各章节中都融入了不少实验，实验步骤也比较详细，只需要按照要求操作并记录现象和得出结论，但实验的整体探究性不足。英国教材本身没有实验部分，但在教材配套的实验手册里包括了七个有机实验，只有一些实验给出了详细步骤，给教师的实验教学较大的自主空间。比如在研究卤代烃的反应速率和卤素原子种类和碳链结构的关系时，可以先要求学生通过变量控制设计合理的实验方案，教师可以给出参考步骤，学生完成实验记录现象后自行予以分析，卤代烃的反应速率和卤素原子种类的关系在教材中予以解释，但卤代烃的反应速率与碳链结构关系的研究问题相对更加陌生，需要学生结合实验现象，并综合考虑亲核试剂强弱和亲核取代反应的机理（SN1和SN2）等多角度因素，通过相对复杂的推理分析才能提出合理解释，因此可以在更高层次培养学生的迁移创新能力。国内教材也可以融入一些探究性实验，着力培养学生的设计、观察、操作、分析、推理和评估等多方面综合能力，致力于学科核心素养的发展。

3.提高探究和思考性习题的比例

虽然课本习题主要起到知识和概念的巩固作用，但从构建学科观念和培养核心素养的角度习题还可以促进学生知识结构化，提升学生的概括关联和预测推论能力。研究表明这些能力对于学生的迁移创新能力表现贡献更大[5]。如苏教版教材卤代烃习题要求用沉淀法推断有机物的分子式和可能的结构，英国教材中在学完苯的硝化反应后的习题中要求学生预测和分析苯的磺化反应机理，学过苯酚后要求学生比较甲醇和苯酚的酸性（考虑基團的电子效应），这些练习在巩固基本知识的基础上需要学生建立知识联系并进行预测推论。国内教材可以适当增加探究思考类习题，通过习题拓展学生认识角度和方式，提高知识关联和分析推理能力，也可以作为发展学生创新素养的途径和进阶方式。

三、总结

教材是落实课程目标、发展学生学科素养和培养创新能力的重要载体和工具，通过中英高中化学教材的比较研究有助于我们了解两国教材的特点和各自优势，通过系统分析、借鉴和参考将对我国新一轮课改进程下的教材编写、教师备课资料的丰富，教学方式的转变产生积极意义和影响。

参考文献

[1]中华人民共和国教育部制定.普通高中化学课程标准（2017年版）[M].北京：人民教育出版社，2018

[2]王祖浩普通高中课程标准实验教科书·化学2[M].南京：江苏教育出版社，2010

[3]王祖浩.普通高中课程标准实验教科书·有机化学基础[M].南京：江苏教育出版社，2011

[4]Lawrie Ryan，Roger Norris. Cambridge International AS and A level Chemistry Coursebook[M].Cambridge University Press，2014

[5]王磊.学科能力构成及其表现研究——基于学习理解、应用实践与迁移创新导向的多维整合模型[J].教育研究，2016（9）：83-92