新版高中化学教科书知识结构分析——以鲁科版《物质性质和转换》单元为例

万竹婷，莫尊理

（西北师范大学 a.教育科学学院；b.化学与化工学院，甘肃 兰州 730070）

随着时代的发展，尤其是我国进入了新时代，对国民基本素质和人才质量都提出了新的更高的要求。2017年普通高中化学课程标准的颁布和化学核心素养的提出，更是使得课程观、教学观和知识观产生了新的改变，进一步推进了化学课程的改革。

以新版鲁科版高中化学教科书《物质性质和转化》单元为例研究新版教科书，有利于教师更准确地理解和把握新课程标准所提倡的课程理念，更好地适应课程改革和新教科书的变化，灵活调整教学实践活动。研究新教科书的科学知识架构可以更好地把握教科书改革趋势，有助于科学、系统地理解高中化学的内容和内在逻辑，深入剖析新教科书的知识体系，为一线高中化学教师提供一些指导。

一、教科书内容分析

（一）以核心素养为角度

化学核心素养的提出，为研究者研究化学教科书提供了一个新的视角。以核心素养为切入点，分析新版鲁科版教科书的特点及内容组织编排，发现新版教科书符合学生的认识发展规律［1］。鲁科版教科书还增加了学生必做实验，旨在提高学生的动手能力。学生的学习方式也是研究者所关心的问题，对学生的学习活动及认识路径进行分析，有助于提高学生的化学核心素养［2］。鲁科版教科书主编王磊［3］就新版教科书的内容、特色和变化进行解读分析，为大家认识和理解鲁科版高中化学新教科书提供了一定帮助，为更科学地实施给予了一定的指导。根据学生的认识发展规律布局学习素材，依此提出新版教科书的使用建议，有利于一线教师理解、掌握和实践新版教科书［4］。以《铁及其化合物》为例，对高中化学教科书所展现的内容从课题导入、栏目结构等多个方面进行了研究，从生活化角度对教科书进行了分析［5］。上述学者以教科书内容为研究对象，对知识深入调查研究，对高中化学一线教师具有启示意义，为后来的研究带来了一定的影响。但是目前还没有人对鲁科版新教科书的知识结构进行分析。可以看出以上学者从核心素养角度出发，对新版鲁科版高中化学教科书的知识内容进行了梳理。分析了鲁科版化学新教科书的知识内容中所体现的核心素养以及内容组织编排的意义，对今后新教科书的知识内容和逻辑结构研究有一定的指导意义。

（二）以微项目为角度

鲁科版新版教科书在每个章节后面都新设置了微项目，为研究者解析教科书提供了一个新的角度。在新课标背景下，基于微项目的设置和目的，分析教科书中微项目编写的整体意义，微项目作为新版教科书中新增加的内容，分析其内在联系，能够有效帮助一线教师教学［6］。微项目强调以核心知识为中心，由核心知识扩散到相关知识，注重创设真实的问题情境，促进学生认识思路的建构［7］。每章最后的微项目将该章知识进行了综合梳理，体现了结构化、组织化的课程内容，使学生在真实情景中开展学习，促进学生能力的提升。通过新旧教科书中STSE的对比研究，发现其目的是培养学生的科学态度和社会责任［8］。使用“四维度八标准”的分析框架，从学习目标、项目任务、活动环境、活动过程四个维度结合关键知识的理解与掌握、成功素养等八个标准分析鲁科版教科书微项目的设计特点，为教科书中微项目的教学应用提供参考［9］。

从文献研究中发现近几年有大量学者对物质性质和转换单元的教学进行了研究。以二氧化硫的性质和应用为例，研究了物质性质和转化教学中的教学目标、教学活动、教学任务和教学实践，以培养学生解决问题的能力［10］。还有探讨高中化学必修一《物质的分类及转化》的教学，基于教科书内容分析，对知识结构和思维方式进行研究，目的是促进学生思维的提升［11］。张丽华［12］以高中化学必修一《钠及其化合物》为例，从元素价态变化及物质类别的角度，阐明物质转化的途径，梳理了基本的逻辑框架，帮助学生确立认识物质转化的思路。我国学者对化学教科书研究的视角在不断扩展，研究的知识内容不断丰富，研究的水平也在逐步提高，给高中化学课程设计和教学提供了多种的理论建议与依据，根据课程标准要求和新课程理念对教科书进行评价分析，并讨论教科书的科学落实，给出研究者的个人见解，对后来的教科书编写具有一定的参考价值。

二、教科书知识结构

新版教科书存在着外显且横向的知识结构，当文本具有章、小节、次小节（即主标题）等层级结构时，则认为教科书具有外显且纵向的科学知识架构。第三章学习顺序为铁、硫、氮，接着对下面的知识点进行梳理，按照教科书编排将章节知识点联系起来。当文本内科学主题排序具有学习上的先后顺序时，则认为教科书具有内隐且横向的科学知识结构。新版教科书中不同的知识点有一定的关联性，在第三章《物质性质和转化》单元中，氮、硫部分介绍了绿色化学及元素循环对环境造成的影响，微项目是对前面知识的具体运用。该章知识点中，化合价-物质类别关系图一直贯穿其中，可以帮助学生更好地理解无机物之间的转化。

为具体建立内隐且横向的科学知识结构，本研究首先选取学习主题，随后拆解这些学习主题，建立本研究范围内学习主题间的关联性。通过拆解第三章的学习主题，我们可以发现标题之间具有一定的联系，比如第一节《铁及其化合物之间的关系》的学习对后面学习《研究不同硫元素之间的转化》和《氮循环中物质之间的转化》有着正向的引导作用。《亚铁盐和铁盐》和《铁、铁的氧化物和铁的氢氧化物》的难度是逐渐提高的，有利于增强学生的知识理解和学习能力。在硫的转化和氮的循环中讲到了酸雨及人类活动对环境的影响，为接下来的微项目奠定了基础，便于学生根据所学知识亲自动手实验。《实验室里研究不同硫元素之间的转化》与后面《氮循环中物质的性质及其物质之间的转化》存在着相关性，前面的学习也为后面的学习做了准备。《自然界中的硫》与第三节《自然界中的氮循环》有着共通的地方，知识一脉相承，有利于提高学生的能力。

三、教科书知识内容

（一）知识模块间的衔接与递进分析

教科书的内容难度，是指知识的难易程度。新版教科书第三章在知识讲解之前均对所学的元素进行了简单介绍并提出相关问题，与学生的生活形成联系。比如，在第一节讲《铁的多样性》时，先对铁元素进行了介绍，再提出生活中常见的含铁的物质有哪些，并且给出了自然界和生活用品中含铁的物品。与学生的日常生活紧密联系，可以引起学生的兴趣，有利于接下来更深入的学习。这部分知识难度是比较小的，学生很容易理解吸收。接着按照知识的重要程度对知识进行编排，亚铁盐和铁盐相对比较重要，所以将其放在一开始进行学习，加深学生的印象。再分别讲解铁的氧化物和氢氧化物，接着对其性质进行概括总结。最后是对本章知识学习的总结，并帮助学生构建“价-类”二维图，使学生对铁及其物质有一个总体的了解。在第二节中学习硫元素时，同样先对硫进行介绍，提出问题，这一部分的内容是比较容易理解的，而且能够与学生的生活联系起来。后面的知识按照硫单质—含硫物质—酸雨的顺序进行学习，之后对硫这一章节进行总结，整体的知识难度是逐渐提升的，逐渐提高学生的知识能力。第三节《氮的循环》也是由易到难，知识难度逐渐提升。总而言之，按照先分后总的逻辑对知识进行编排。知识的难度呈螺旋式上升，便于学生掌握。

（二）知识模块的STSE分析

根据新的课程改革，高中以分科课程的形式为主，走课程综合化的路，注重学科内部知识之间的联系，重视培养学生的科学精神和综合实践能力。在学习完知识内容之后，增加了一个微项目“论证重污染天气‘汽车限行’的合理性”，微项目是对前面所学知识氮及其化合物的概括总结和应用，有助于学生思维的深入发展。促进学生灵活使用化合价-物质类别的认识方式，解决综合复杂的实际问题，这个微项目包含设计、研究含氮物质之间转化的活动，不仅可以充分考查学生能否独自从物质类别、元素价态的角度进行考虑，思路是否完整，是否考虑到了真实问题的情境，而且可以考查学生面对实际问题时能否主动依据可持续发展观念进行综合分析，得出结论。微项目具有真实性，贴近学生生活，促使学生积极参与，提高学生应用无机物的知识来解决实际问题的能力，有利于学生深入理解绿色化学的含义，将课堂中的化学知识应用于实际生活。

四、结论与建议

（一）研究结论

通过对教科书进行分析，我们可以得出几点结论。

1.新版教科书注重建立大概念主题框架。在化学教学阶段，突出化学概念的统领作用。在框架中对无机知识进行描述，符合学生的学习顺序和认知顺序。新版教科书的编排关注学生的认知发展规律，体现了学习过程的逻辑顺序，基于鲁科版新版教科书内容的结构化，按照化学学科的逻辑关系来组织内容，有利于提高学生的思维发展水平。新版教科书增加了学生动手实验和实验探究活动，旨在提高学生的问题解决能力，引导学生的发展，提升学生素养。

2.新版教科书彰显了化学学科的社会价值。新版教科书注重情境创设，真实、具有价值的问题情境是促进学生综合能力发展的重要条件，有利于提高学生的化学学科核心素养。知识难度由易到难，理论与实际相结合，互相穿插，突出了体系结构的主线。

（二）教学建议

通过分析研究新版化学教科书的知识结构和知识内容，对教科书的使用提出以下几点建议。

1.教师要整体把握新版教科书，进行单元模块教学。单元模块教学要求教师用全新的教学理念进行教学活动，引导学生形成知识线索。在教学活动中，教师不能只关心局部的知识内容，不能只依靠经验的积累，要多吸收其他知识，融会贯通，以学生为主体。将化学中抽象且难以理解的知识具体化，使学生更容易理解和接受新的知识点，降低知识的理解难度，有利于学生对化学学科的学习。

2.教师在日常的教学中要注重立德树人。立德树人要求教师必须着重促进学生的全面发展，教师在使用教科书时，不仅仅要教授教科书上的内容，还要创造性教学，应认真钻研课本，抓住核心内容，在此基础上进行创造，而不是照本宣科。教学的最终目的是要提高学生的素质，发展和提高学生的思维水平，教师要坚持课程改革的基本方向，倡导学习方式的改变。