彰显“促学”特征：两版鲁科版高中化学必修教材“氧化还原反应”主题比较研究

陈诚

摘要： 在新课程改革主张“素养为本”的背景下，化学教材成为促进学生学习方式转变与学科素养发展的重要工具。从内容选择、内容组织、呈现方式和评价设计四个方面，对2004版和2019版鲁科版高中化学必修教材中“氧化还原反应”主题内容“促学”设计的特征与变化进行分析与比较，为教师理解和应用教材促进学生有效学习提供参考。

关键词： 氧化还原反应； 促进学习； 素养为本； 教材比较

文章编号： 10056629（2022）10001405

中图分类号： G633.8

文献标识码： B

1 研究背景

2016年9月《中国学生发展核心素养》［1］发布，教育界、学术界随即以核心素养为主旨，通过研制学科核心素养体系、修订学科课程标准、更新学科教材等方式积极回应了新时代对于学生高水平核心素养的迫求，同时也标志着我国中小学教材编写正式进入“核心素养”时代。2018年1月，指导化学学科教材编写与教师教学实践的纲领性文件——《普通高中化学课程标准（2017年版）》［2］（以下简称“新课标”）正式颁布，新课标以五个维度的化学学科核心素养发展为旨趣，强调教材内容的编排与呈现要“注重化学知识的结构化”“关注学生的认知发展规律”“注重情境、活动和问题解决的整体设计，促进学习方式的转变”“注重突显教材的教学属性”以及“重视教材助读系统的设计”［3］，彰显了新课标对于教材“促学”特征的重视。根据新课标的要求，高中化学新教材的立足点由“知识本位”拓展深化至“素养本位”，将“学生的学习”确立为教材编写的核心关照，通过内容选择与组织呈现的变化以及有效学习路径的创设来促进学生化学学科核心素养的发展。

氧化还原反应是贯穿中学化学课程的核心概念，也是中学化学教学的关键重难点。这一化学理论性知识涉及“电子转移”“化合价升降”等抽象内容，认知难度不小；且氧化还原反应属于重要的化学反应类型，被视为高中化学学习的重要基础与关键工具［4］，因此需要重视对氧化还原反应主题教学的精心设计、有效实施与综合评价。冯肖肖等人以解决学生“氧化还原反应”学习困难为出发点，对中德两国高中化学教材中的“氧化还原反应”主题进行了比较分析，发现德国教材更为注重方法性知识的介绍和使用，能够采用高水平表征方式对内容加以组织和呈现，教材整体的“知识本位”色彩较淡且“促学”特征突出［5］。谭巧慧等人从知识编排、引言设置、呈现方式、习题设置、插图设计五个方面对人教版和苏教版中“氧化还原反应”主题的组织编排进行了分析，发现两版教材各具特点并建议教师在组织课堂教学时应合理利用多版教材的特色为教学添彩［6］。由以上研究分析发现，相关研究大多以中外或不同出版社同期教材为研究对象，针对同一出版社不同时期出版的教材的比较研究较少。对新旧教材间的继承、发展与更新关系进行发展性研究能够从不同的视角为教学中应用教材促进学生学习提供有益参考，为此，本研究选取山东科学技术出版社2004年［7］（以下简称“04版”）和2019年［8］（以下简称“19版”）出版的《普通高中教科书·化学必修》中有关氧化还原反应主题的章节内容为研究对象，从内容选择、内容组织、呈现方式和评价设计四个方面展开分析与比较，以进一步明晰“素养为本”背景下化学教材编写实现由“教”向“学”转变的具体体现，进而明确新版高中化学教材所具有的独特促进学生学科核心素养发展的编写特征，为更好地利用新教材促进学生的学习提供参考。

2 “氧化还原反应”主题的教材分析框架设计

结合已有教材内容分析的视角和教材“促学”特征的要求，本研究从内容选择、内容组织、呈现方式和评价设计四个方面，对两版鲁科版高中化学必修教材“氧化还原反应”主题内容进行分析和比较。“内容选择”主要关注两版教材中该主题的知识构成及差异，了解19版教材在04版教材内容选择上的继承与变化以及对促进学生的学科知识理解的影响；“内容组织”旨在勾勒两版教材中该主题的内容结构及差异，探讨教材如何适应学生认知特点以降低认知负荷；“内容呈现”聚焦于教材该主题中核心知识的表征方式及其对应的表征水平，理解教材借助特定的知识表征方式来消解認知难度的做法；“评价设计”透视两版教材对学习过程中和阶段性学习结束后的评价活动及任务的设计情况，在“教、学、评”一体化的背景下考察教材提升学生认知水平的评价设计特点。

3 两版鲁科版高中化学必修教材“氧化还原反应”主题内容比较

3.1 内容选择：引入方法知识或辅助性知识，促进学科理解

两版教材对“氧化还原反应”内容的选择均对课程标准规定的6个知识内容进行了覆盖，分别是氧化还原反应的特征及本质，氧化剂和还原剂，元素不同价态的氧化还原转化，物质的氧化性、还原性及其应用，同主族元素性质的递变。在覆盖课标要求的基础上，两版教材都增加了部分知识点，但对增加的知识点的功能定位不同。如单线桥和双线桥，04版教材通过知识性栏目“知识点击”予以介绍；而19版教材则在“方法导引”栏目中呈现，以期借助单线桥和双线桥直观地展现化合价升降、电子得失与氧化还原反应间的联系。

此外，19版教材在总体继承04版教材内容选择的基础上，还对部分内容进行了增加或删减等改变，以促进学生更加系统地理解与应用概念。如利用“迁移·应用”栏目介绍了实验室制取氯气，将其作为帮助学生理解基于氧化还原反应实现物质转化的案例。在展现氧化还原反应在生活生产中的应用部分，19版教材删去了04版教材中介绍铁元素与人体健康的“身边的化学”栏目，同时对04版教材中介绍制备单质硅、金属钛的“化学与技术”栏目进行了更新，增加了对燃料电池工作原理的介绍，帮助学生更加全面地了解氧化还原反应在制备物质和获得能量等方面的价值。

可见，19版教材在引入超出课标要求的知识点时，较04版教材更为侧重补充方法知识或是对核心知识点的学习具有例析作用的辅助性知识，即教材对知识点的选择思路发生了从知识性补充向方法性指导和辅助性支撑的转变，以促进学生对氧化还原反应知识的深刻理解。

3.2 内容组织：重构“理论应用”部分，降低认知负荷和增强探究体验

两版教材氧化还原反应主题的大部分核心知识均集中呈现在必修一第二章第三节“氧化剂和还原剂”（04版）/“氧化还原反应”（19版）中，其知识结构均遵循“反应特征微观本质具体应用”的逻辑结构，体现了从认识宏观特征，到分析微观本质，再到拓展应用的基本认识思路。此外，两版教材均将有关氧化性、还原性变化规律的核心内容“嫁植”于必修2元素周期律学习的基础之上，使学生通过对同主族元素金属性和非金属性递变规律的探索与总结认识物质氧化性和还原性的强弱关系。

尽管两版教材在整体组织结构上保持相对一致，但“具体应用”部分的内容架构却各具特色。04版教材以“探究铁及其化合物的氧化性和还原性”作为氧化还原反应迁移应用的载体，这是对必修课程中元素化学内容板块的拆解和布局，将铁及其化合物的氧化性和还原性以及相关的物质转化置于氧化还原反应主题中，将“对具体物质性质及转化的事实性知识的学习”，“对物质氧化性、还原性探究过程与方法的体验”，以及“氧化还原反应等化学理论知识应用价值的感悟”等融合于一体。此外，19版教材在沿袭04版教材强调氧化还原反应的应用价值的同时，还对“具体应用”部分的内容进行了重构：首先，将氧化还原反应的应用分为“在研究物质性质中的应用”和“在物质转化和能量转化中的应用”两个方面，使得对氧化还原反应的应用学习更加全面；其次，将原来作为探究物质氧化性、还原性的载体的“铁及其化合物”的相关内容调整至第三章第一节“铁的多样性”中，以学生较为熟悉的H2O2作为新的探究载体，通过探究H2O2的性质凝练得出研究物质的一般思路方法，并认识氧化还原反应原理在研究物质性质中的应用价值，这在一定程度上减少了氧化还原反应主题的新知学习负担；除此之外，19版教材还在章末设置了微项目“科学使用含氯消毒剂——运用氧化还原原理解决实际问题”，以进一步深化学生对研究物质性质一般思路的实践体验。

3.3 内容呈现：合理表征知识，消解认知难度

教材呈现知识内容时强调采用的表征方式要与学生的思维能力相匹配，而从宏微观视角认识氧化还原反应的特征和本质，对学生的思维能力有较高的要求，因此需要采取恰当的表征方式来引导学生正确理解氧化还原反应的宏观特征和微观实质。Ying-Tien Wu等人曾将知识或概念的表征方式划分为直接定义、描述、比较或对比、情景推理与解释四类，其中直接定义和描述属于低表征水平，比较或对比、情景推理与解释则属于高表征水平［9］（见表1）。本研究借鉴该分类体系对两版教材中“氧化还原反应的特征与本质”的表征方式进行水平判断和比较。

对于“氧化还原反应的特征”，04版教材首先利用“交流·研讨”栏目引导学生分析物质所含元素的化合价在反应中发生了什么变化，继而指出可从元素化合价有无变化的角度划分化学反应，从而得出氧化还原反应的定义，可见教材主要以“比较”的方式来表征氧化还原反应的特征，属于高表征水平；19版教材则先通过“联想·质疑”栏目提出本节的总领性问题——“反应的本质是怎样的？含有铜元素的物质在这些反应中各表现出什么性质？”，进而阐述可以从化合价变化的角度对化学反应进行分类，即围绕“问题情境”对元素化合价变化与氧化还原反应本质的关系进行了“解释”，也属于高表征水平。

关于“氧化还原反应的本质”，04版教材利用“活动·探究”栏目让学生分析钠与氯气、锌与CuSO4溶液两个具体反应的变化本质，并自主总结出氧化还原反应的实质，进而再在正文中作出解释和归纳——“电子转移是氧化还原反应的实质”，可见该知识点采用了情境推理与解释的表征方式，为高表征水平；19版教材在介绍该知识点时基本沿用了04版教材的方式，只是将锌与CuSO4溶液的反应替换为铁与CuSO4溶液的反应，也属于高表征水平。

总体而言，两版教材均以栏目引导学生回顾与分析已知化学反应中元素化合价的变化情况，进而借助问题情境引出对氧化还原反应特征与本质的阐释。高水平的知识表征方式有助于合理消解由氧化还原反应知识的抽象性與复杂性所引起的认知难度，符合教材呈现知识内容时采用的内容表征方式应与知识内容本身的抽象程度或与需要学生达到的思维深度相匹配的要求。比较而言，19版教材对于问题情境涉及素材的选择更为明确，选取的化学反应均与铜及其化合物相关，更有利于学生观察和分析元素化合价的变化，避免反应案例对原理学习的干扰影响，可见19版教材在知识表征方式的选择和应用上更关注细节处理，以期尽可能地适应学生的认知需要。

3.4 评价设计：“教、学、评”一体，提升认知水平

比较发现，两版课标对必修阶段氧化还原反应的学习要求是一致的。17版课标强调“教、学、评”一体化，关注在教与学的过程中融入评价任务或评价活动的方式，期望有效发挥评价的“促教”和“促学”功能。在教材中，适时地引入评价任务或评价活动对学生的学习进行过程性检验或结果性考察，有助于学生及时了解自身知识认知情况、调整认知策略或方法来提升学习效果。两版教材主要通过如下两种途径引入评价任务或评价活动，一是在知识内容展开的过程中借助“迁移·应用”“交流·研讨”等类型的栏目，让学生在获取新知后对有关问题展开解释或解决，并透过在“学以致用”活动中的表现来帮助教师了解学生的学习效果；二是利用节或章后习题对学生的阶段性学习结果进行考察、巩固与强化。比较发现，19版教材习题数量明显增大；在题型设置上不仅沿用选择、填空、简单问答等题型，而且加大了综合应用型习题的比例，以加强对学生应用知识进行分析、解释、应用等多方面能力发展水平的考察，进一步深化学生对氧化还原反应知识的理解。此外，在19版教材中，无论是简单题型还是综合题型都重视创设丰富多元的生活情境，例如以含氯消毒剂和检测含碘盐等生活问题建构情境，题干信息多、阅读量大，体现了对学生能进行合理的信息加工、问题识别，并准确调用所学知识解决问题的较高要求。

4 研究启示

从内容选择、内容组织、呈现方式和评价设计四个方面对两版鲁科版教材中氧化还原反应主题的内容设计进行对比分析发现，两版教材在体现课程标准的学习要求、内容编排和表征方式处理等方面均较好地彰显了教材的“促学”价值。教材通过合理规划不同知识的出现顺序与关系，引导学生循着“反应特征微观本质具体应用”的逻辑来建构氧化还原反应的认知网络，并有效结合学习活动与课后习题来落实课程标准对氧化还原反应的学习要求。且19版教材将增加的知识点的功能定位为发挥方法或工具作用以及辅助核心知识理解的作用，在避免增加认知负荷的同时又促进了学生对核心知识的意义建构；在基于案例分析与提炼概念的过程中，19版教材主要围绕铜及其化合物的相关反应来展开，案例选择更聚焦，减少了不必要的信息对学生建构概念的干扰；19版教材还强化了氧化还原反应应用部分的内容，且选择学生较为熟悉的双氧水替代04版教材中的“铁及其化合物”来展开物质氧化性、还原性的研究学习，认知目的更加明确合理；在评价设计上，题量、综合型问题的设置有了明显变化，更加关注情境设计与信息加工等要求，为增强学生应用知识进行问题解决的能力产生了积极的影响。可见，19版教材中“氧化还原反应”主题在继承04版教材的先进经验的基础上，在减少认知负荷、消解认知难度、提升认知水平等“促学”的方面作了进一步的积极尝试和突破。

基于上述19版教材所具有的独特“促学”特征，教师需要秉持“主动了解和适应变化”的态度对新课标和新教材进行研读，正确把握“氧化还原反应”主题在深、广度两个方面应当达到的学习要求，避免过度“经验主义”而随意对知识加以删减或补充以及恪守传统的教学处理方式。首先，教师需对新教材中补充的方法知识与辅助性知识（如单线桥和双线桥、氯气的实验室制法等）予以特别的关注，基于對教材设计意图的正确理解，在教学中通过设计问题解决过程将方法知识与学习活动相融合，为学生创造内化学科思维方法并加以迁移应用的机会，由此帮助学生建立化学学科认识思路并增进化学学科知识的理解。例如教师可以有意识地引导学生运用教材中提示的单线桥、双线桥方法对不同氧化还原反应中的电子转移情况进行分析与表征，从而形成起对氧化还原反应与电子转移、化合价升降间关系的正确理解。其次，在氧化还原反应的“具体应用”部分，19版教材删去了04版教材设置的“探究铁及其化合物的氧化性和还原性”的相关内容，而以H2O2作为提炼探究物质性质一般思路的载体，并借助章末“微项目”的学习活动为学生提供了学以致用的舞台。教师需要分析“铁及其化合物性质”以及“过氧化氢性质”的探究活动与“氧化性”“还原性”的学习之间的关系，认识到前者兼具了铁及其化合物性质，氧化性、还原性以及物质性质研究方法学习的多重目的，而后者侧重于对氧化性、还原性的认识以及对物质性质研究方法的学习，教师在理解上述意图后可以根据学生的实际情况对以何为研究对象，如何组织实施探究活动进行审慎的考虑。再次，两版教材均通过对化学反应案例的分析和比较，引出氧化还原的特征与本质，上述知识的表征方式中案例的选择以及对案例的处理方式对于帮助学生克服认知难点尤为关键，教师可以比较两版教材的案例选择以及引导学生分析案例的设计，关照所教学生群体的已有经验和认知特点进行有针对性的教学选择与处理。最后，教师要关注教材中评价活动或评价任务的设计及其变化，特别是增加了综合型习题的比例以及习题情境信息的丰富化。教师应看到教材针对核心知识的学习设置了由“帮助理解”到“引导应用”的较为完整的“促学”过程，而综合型习题不仅给学生创造了知识应用的机会，也体现了对应用知识解决问题能力的发展要求。教师在平时的教学与评价中要让学生直面化学概念、原理等知识与社会生产生活的联系，从生产生活实例中引出知识，又将知识应用于对实际问题的解释和解决之中，让化学认知活动更加深刻和富有现实意义。

参考文献：

［1］核心素养研究课题组. 中国学生发展核心素养［J］. 中国教育学刊， 2016， （10）： 1～3.

［2］［3］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）［S］. 北京： 人民教育出版社， 2018.

［4］何春兰， 程萍. 氧化还原反应的知识发展、教材编排与学生学习的融合［J］. 化学教育（中英文）， 2018， 39（21）： 28～33.

［5］冯肖肖， 闫春更， 周礼等. 中德高中化学教材比较研究——以“氧化还原反应”为例［J］. 化学教育（中英文）， 2020， 41（3）： 5～9.

［6］谭巧慧， 郑柳萍， 颜桂炀. 新人教版和苏教版教材“氧化还原反应”编写的对比分析［J］. 化学教与学， 2021， （12）： 48～53.

［7］王磊主编. 普通高中课程标准实验教科书·化学必修1、 2［M］. 济南： 山东科学技术出版社， 2004.

［8］王磊主编. 普通高中教科书·化学必修第一册、第二册［M］. 济南： 山东科学技术出版社， 2019.

［9］Ying-Tien Wu and Chin-Chung Tsai. Effects of constructivist-oriented instruction on elementary school students cognitive structures ［J］. Journal of Biological Education， 2005， 39（3）： 113～119.