中美化学教材中“酸、碱和pH值”内容比较研究

任飞 魏梦雪

摘  要 以美国高中主流化学教材Chemistry： Concepts and Appli-cation第14章“酸、碱和pH值”章节和我国人教版初、高中化学教材（2019）相关内容为比较研究对象，从章节设置、栏目设置、图表设置、内容体系设置四个方面进行对比分析，探索两国在教材编写上的差异，发现可供借鉴和学习的地方，以便拓宽教师教学设计思路。

关键词 高中化学；中美化学教材；酸、碱和pH值；核心素养

中图分类号：G633.8    文献标识码：B

文章编号：1671-489X（2021）13-0133-04

0  引言

教材是依据课程标准编制的、系统反映学科内容的教学用书，是课程标准的具体化。教材的编辑要妥善处理思想性与科学性、观点与材料、理论与实际、知识和技能的广度与深度、基础知识与当代科学新成就等的关系[1]。新课标课程结构的设计需在对基础教育阶段化学课程的国际比较研究及国内课程实施经验和问题的调研基础上，借鉴国内外课程研究成果，优化设计课程组织形式[2]。酸和碱这一知识内容对帮助学生从化学的角度认识和理解人与自然的关系，形成科学的物质观和合理利用物质的意识有重大意义[3]。因此，本文选取美国高中主流化学教材Chemis-try： Concepts and Application（《化學：概念与应用》[4]，王祖浩等译）第14章“酸、碱和pH值”章节的内容，同我国人教版化学教材（2019）中的相应内容进行对比研究，以期满足我国课程实施的现实需要。

1  中美化学教材“酸、碱和pH值”对比分析

1.1  章节设置的对比

表1是中美化学教材“酸、碱和pH值”章节对比结果。由表1可知，我国教材将“酸、碱和pH值”较浅显的处于认知阶段的知识集中在初中讲授，高中没有采取集中式深入讲解，而是将此部分知识点分散在必修和选修各章节，且必修与选修的知识编排难度呈螺旋式上升，符合学生的认知规律；美国教材则采用集中式教学讲解，将所有涉及酸碱的知识点都划到第14、15章（酸碱反应），便于学生自主归纳总结，系统梳理知识。

1.2  栏目设置的对比

教材的栏目设置作为教科书编写理念的一个主要体现，其内容和形式不仅体现编者更深层次的课程观、教学观和教育理念，而且是实现课程目标的重要载体[5]。中美化学教材栏目类型丰富多样，可分为五大类，分别是引导类、习题类、实验类、知识归纳类以及阅读拓展类，如表2所示。中美教材在各类型栏目中设置的小栏目数量差别不大，都比较重视栏目设置对教学所起的作用。

1.2.1  引导类栏目的对比  人教版教材引导类栏目中设置了“方法导引”“思考与讨论”。在讲授“水的电离和溶液的pH”时设置了方法导引——定性分析与定量分析，呈现了化学学习中研究物质的常用分析方法，体现了教材的功能性。而“思考与讨论”通过设置一系列并列式或递进式问题引导学生进行思考，使学生对有关问题的知识认识更深刻。如“物质的转化”中设置了“思考与讨论”这一栏目，以酸碱盐主要的化学性质有哪些设问，让学生通过回顾初中化学知识，自己归纳出酸（或碱）具有相似的化学性质的原因，从而主动将新旧知识衔接起来并进一步深化。

美国版教材引导类栏目在数量上较多，在第14章的章节封面上的“内容提要”以本章罗列的小节题目及“吃它或用它”开门见山，让学生迅速了解本章主要学习内容并对这章内容产生强烈的学习兴趣；课前活动中的“知识回顾”告诉学生学习本章需要复习的旧知识；“阅读提示”则是对学生学习新内容做了简单的规范；每一节的“本节预览”让学生明确本节的学习目标，点出需要回顾的知识，并且列出本节的关键术语，从每个细节去引导学生如何去学习新内容，设置思路清晰。

1.2.2  习题类栏目的对比  人教版教材的习题设置分为“练习与应用”“复习与提高”。“练习与应用”针对的是每一节知识掌握程度的自查，题目类型设置有填空、选择和问答，且涵盖本节的要点，题量适中，总体难度适中，便于学生巩固基础知识，但也会注重考查学生的综合能力，一般这类题的位置位于习题的最后。如“硫及其化合物”中的“练习与应用”的第8题以硫元素在自然界的循环图来设问“人类活动对硫的循环有什么影响”，以此培养学生科学精神与社会责任的核心素养，让学生逐步具备可持续发展意识和绿色化学观念。“复习与提高”则是对每一章知识点的考查，题型与前者相同，题量在10道左右，主要是基础题，最后一道往往难度较大，通常以图表形式呈现，在考查基础知识掌握程度的同时考查读图表的能力。

美国版教材的习题设置分为“章节复习”“章末复习”和“标准化测试”。“章节复习”，本节复习中的题型均为问答题，题型单一，但教材从理解概念、理解思维和化学应用三个层次设置习题，其中的化学应用属于化学目标层次中的最高层次，即应用水平，对学生要求能力很高。在“章末复习”中又从理解概念、应用概念、理解思维、复习回顾、技能训练、科技写作和解决问题多方面多角度去了解学生的学习情况，题型有选择和问答两种类型。在第14章有51道章末复习题，题量比人教版教材多，题目内容设置层次感也比人教版教材强。在章末复习题之后又设置“标准化测试”，第14章的这一习题栏目题型均为选择题，难度不高，考查的都是基础的知识点，如酸碱的定义、简单的pH计算。

1.2.3  实验类栏目的对比  化学是一门以实验为基础的自然科学，实验的设置可以帮助学生更加深刻地理解知识，明白原理，如表３所示。从数量上看，人教版教材设置的各类实验较多，既能锻炼学生的动手能力，也能培养学生的科学探究能力。实验设置有难度梯度：“实验X-X”侧重基础知识的学习；“探究”“课外实验”“调查与研究”“研究与实践”则侧重知识的应用，与生活密切联系；而“实验活动”则明晰实验目的、实验用品、实验步骤和实验反思，是比较翔实的实验设计，可以使学生更好地梳理本章酸碱及pH的知识，并树立科学探究的规范意识。美国教材的实验设置则更偏向于生活，帮助学生从生活中学习化学、理解化学、应用化学，实验研究目标的定位、研究方法的运用以及实验结果的表达均有很大的灵活性，这有利于学生在开放的学习过程中发挥自己的个性特长和才能[6]。

1.2.4  知识归纳类栏目的对比  人教版初中教材在每节都会有知识归纳：“学完本课题你应该知道”，及时帮助学生查漏补缺，打牢基础；“单元小结”以叙述和填空形式帮助学生梳理、整合知识。在高中阶段则是以“整理与提升”为引导，帮助学生对所学知识进行概括归纳，形式与初中的“单元小结”一样。美国版教材在每节末没有知识归纳，而是以问答复习题的形式小结，在章末会以“知识概要”进行叙述式总结。

1.2.5  阅读拓展类栏目的对比  化学是重要的基础学科，在与物理学、生物学、地理学、天文学等学科的相互渗透中得到迅速发展，也推动了其他学科和技术的发展。中美教材都设置了学科交叉渗透的内容，但美版教材介绍的篇幅更长些，更加注重学科的融合。两版教材都介绍了与化学有关的职业，这样既可以提高学生学习化学的兴趣，又可以让学生对某个职业有更清晰的认识，帮助学生进行未来的职业规划。美版教材中以采访的形式介绍了某位化妆品药剂师，形式较新颖独特。中美两版教材都体现了STS教育理念，符合未来发展需要。

1.3  图表设置的对比

人教版教材的图表设置数量较美国教材少些，如图1所示，除了必不可少的知识所需的图片外，书中的精美图片数量并不多；而美国教材图文并茂，使用大量图片，色彩冲击力强，能够增强学生阅读兴趣，同时为学生提供足够的感性材料。

1.4  内容体系的设置

人教版教材在编写“酸、碱和pH值”这方面的知识内容时，将知识系统地呈现在初中教材中，没有明确酸、碱定义，只是让学生在头脑中形成酸、碱和pH值的初步认识，掌握常见的酸碱性质即可。高中没有将酸和碱独立成章，而是在必修1“物质的分类”中重新从微观角度回顾了酸（或碱）具有相似化学性质的原因，接着在“电解质的电离”中从电离的角度认识酸的本质，定义了酸。在必修2“硫及其化合物”中介绍了硫酸的性质和工业制备，“氮及其化合物”中介绍了硝酸的性质和制备、酸雨及防治，这些都是对初中酸碱知识的补充和拓展。综上，均为选修1“化学反应原理”中学习更为复杂的知识做了铺垫，而阶梯式的内容编排形式则更易于学生接受和理解[7]。选修1中以盐酸和醋酸为实验对象，引出强弱电解质的概念，接着又以CH3COOH为弱酸代表，以NH3·H2O为弱碱代表，介绍弱电解质的电离平衡、电离平衡常数的计算。此外，通过回顾初中所学知识，引入pH与c（H+）的关系，进一步丰富学生的认知。

美国版教材首先从宏观和微观两个层面来学习酸和碱，并给出酸碱最简单的定义：酸（碱）是一种在水中溶解时能产生H+（OH-）的物质，但没有人教版教材给出的定义严谨，即：电离时生成的阳（阴）离子全部是氢离子（氢氧根）的化合物叫作酸（碱）。美国版教材还引入酸性氢、酐的定义，这是人教版没有提到的知识点。酸溶解于水生成H3O+的过程的化学方程式若简写，则成为人教版教材中酸的电离方程式的书写。在解释水传递H+给碱的原因时，以氨为例，提到孤对电子，较人教版讲解更有深度，而这一概念在人教版选修2中才有。另外，美国版教材中讲到“pH是水合氢离子浓度的负对数”，而人教版选修1中为了表示简便，提到“pH是c（H+）的负对数”。

2  结论与建议

美国高中主流化学教材Chemistry： Concepts and Applica-

tion很明显的一个特点是在内容上体现了科学技术与社会的有机融合，并且将其与“酸、碱和pH值”章节知识的学习、能力的培养有机地融合在一起；而我国人教版化学教材（2019）在编制同样的知识内容时，将STS教育理念贯穿阅读拓展类栏目，在正文知识体系中较少联系日常生活，相较于前者，可读性和趣味性要稍弱些，但在实验方面更注重基础实验的操作，实验步骤也体现了科学性和严谨性。在今后的教学实践中，教师可以通过美国版教材提供的丰富多彩的素材迸发出教学设计灵感，践行耳目一新的值得借鉴的教学理念，以充分体现化学学科教育的现实价值。本文从习题、实验和内容讲授方面具体提出以下几点教学建议。

2.1  习题方面

很多教师在遇到诸如人教版选修1第68页的第6题“测量家中一些物品（可自行增减、更换）的pH，并计算其c（H+），填入下表”这类开放性習题时，往往不加以重视，那么也就失去了教材设置此类题的意义。教材的创新性习题的设置以及教师对教材习题的重视是学生通过习题发展化学学科核心素养的关键。在充分利用人教版教材编写的新颖习题的基础上，教师可以将美国教材中习题设置的多维度理念应用于教学设问中，也可以从人教版教材设置的阅读类栏目中提取关键信息进行有关本课时内容的设问。如在阅读人教版选修1第65页的“科学·技术·社会”栏目后，可以向学生提问：“乳酸的产生对血液中的酸碱平衡有何影响？”实现知识的有效转化。

2.2  实验方面

教师在讲授完人教版初中课题1“常见的酸和碱”后，可以采用家庭迷你实验的方式让学生自主预习下一课题的内容，将美国教材“酸、碱和pH值”章节中的“迷你实验2：抗酸剂”交由学生课下独立完成，一方面提高学生的动手操作能力、思考探究能力，另一方面让学生感受到化学在生活中的重要性，领略知识应用于实践的成就感。学生在巩固酸与碳酸盐反应的知识点的同时，学习如何根据指示剂颜色的变化判断pH大小，从而判断几种常见的治疗胃灼烧的抗酸剂与白醋反应后溶液的碱性强弱，达到温故知新、融会贯通的目的。

2.3  内容方面

在学生刚接触酸和碱的概念时，人教版初中教材是以“‘酸‘碱的由来”介绍化学史和生活中常见的酸和碱为导入的。教师可以结合美国教材“酸碱在味觉和触觉的差异”这一切入点，从不同角度让学生对酸和碱有更直观的认识。我国初中是从物理性质和化学性质来认识酸和碱，高中从微观角度重新定义酸和碱，但仍没有美国教材解释得透彻。在高中选修部分，教师可以引入水合氢离子概念帮助学生从酸性氢的角度学习酸和水的反应实质，即酸中的H+转移到水分子中，形成带正电的H3O+和带负电的阴离子。同样，可以通过解释水将H+传递给碱来理解碱溶于水电离的实质。在讲述pH的相关内容之前，教师可以从“pH等级”发明的化学史导入，帮助学生了解化学知识发展的历史性，提升学生的化学学科核心素养。

参考文献

[1]全国十二所重点师范大学.教育学基础[M].北京：教育科学出版社，2014.

[2]教育部关于印发普通高中课程方案和语文等学科课程标准（2017年版2020年修订）的通知[A/OL].（2020-05-13）[2020-12-23].http：//www.moe.gov.cn/srcsite/A26/s8001/202006/t20200603_462199.html.

[3]中华人民共和国教育部.义务教育化学课程标准[S].北京：北京师范大学出版社，2011.

[4]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.

[5]李爽，宫丽红.新旧人教版化学教材栏目设置的转化研究[J].林区教学，2020（6）95-98.

[6]朱鹏涛，周青，杨辉祥.美国高中化学教材中的实验设计[J].化学教育，2007（6）：17-20，28.

[7]吴晗清，金钰莹，穆铭，等.中美高中教材中“化学平衡”的比较研究[J].首都师范大学学报（自然科学版），2019（4），79-84，88.