三版高中化學(xué)教科書(shū)中化工內(nèi)容建構(gòu)的對(duì)比分析

摘要：

以最新修訂的人教版、魯科版和蘇教版高中化學(xué)必修和選擇性必修教材為研究對(duì)象，梳理其中的化工內(nèi)容，通過(guò)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和案例比較分析高中化學(xué)教材中化工內(nèi)容在建構(gòu)方式上的異同，從化工內(nèi)容的陳述方式、價(jià)值觀念及教學(xué)功能等方面揭示不同編寫(xiě)理念下三版教材中化工內(nèi)容的特點(diǎn)，為教材編寫(xiě)者編寫(xiě)化工內(nèi)容和教師實(shí)施化工內(nèi)容教育提供參考。關(guān)鍵詞：高中化學(xué)；教材對(duì)比；化工內(nèi)容1

問(wèn)題的提出依據(jù)《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“新課標(biāo)”），必修課程設(shè)置的“主題5

化學(xué)與社會(huì)發(fā)展”要求課程內(nèi)容應(yīng)結(jié)合實(shí)例認(rèn)識(shí)化學(xué)原理、化工技術(shù)對(duì)于節(jié)能環(huán)保、清潔生產(chǎn)等產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要性［1］。伴隨著新課改的不斷深入，高考評(píng)價(jià)方面已體現(xiàn)化學(xué)與化工融合的理念，高考化學(xué)中的化工流程題已成為考查學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決真實(shí)情境下實(shí)際問(wèn)題能力的重要載體。雖然化工內(nèi)容一直以來(lái)在國(guó)內(nèi)高中化學(xué)教材中占有一定的比例，但中學(xué)化學(xué)課程中的工業(yè)化學(xué)教學(xué)卻經(jīng)歷了一個(gè)曲折的過(guò)程：1966～1976年間，學(xué)?；瘜W(xué)課程“以典型生產(chǎn)為導(dǎo)向”，“三酸”“三堿”和鋼鐵生產(chǎn)等純工業(yè)化學(xué)知識(shí)占據(jù)了教材，化學(xué)基礎(chǔ)理論教學(xué)受到削弱；1978年以來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展和國(guó)家對(duì)人才培養(yǎng)的要求，中學(xué)化學(xué)課程普遍強(qiáng)調(diào)學(xué)科結(jié)構(gòu)的邏輯性，化工內(nèi)容僅在介紹相關(guān)化學(xué)基礎(chǔ)理論時(shí)被提及到。即便如此，教材中的化工內(nèi)容在上世紀(jì)80年代仍大約占30%［2］。21世紀(jì)以來(lái)，隨著我國(guó)基礎(chǔ)教育的改革和發(fā)展，教材內(nèi)容經(jīng)歷多次變革，化工內(nèi)容依舊是高中化學(xué)教材的重要組成部分。新課標(biāo)頒布后，隨之問(wèn)世的新教材內(nèi)容發(fā)生了一些改變，不同版本高中化學(xué)教材編制中化工內(nèi)容的建構(gòu)特點(diǎn)值得進(jìn)一步研究，以期為教材編寫(xiě)和教師教學(xué)提供參考。2

研究設(shè)計(jì)2.1

研究對(duì)象化工內(nèi)容是指與化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)相結(jié)合的化學(xué)工業(yè)、化學(xué)工程、化學(xué)生產(chǎn)技術(shù)等內(nèi)容［3］，以新人教版、魯科版、蘇教版必修和選擇性必修中的化工內(nèi)容部分作為研究對(duì)象（見(jiàn)表1），比較三版教材中化工內(nèi)容的建構(gòu)特點(diǎn)。2.2

研究工具梳理現(xiàn)存文獻(xiàn)中教材對(duì)比的研究思路，參考樊藝?yán)伲?］和范韋芳［5］等關(guān)于教材內(nèi)容建構(gòu)的分析工具，結(jié)合化工內(nèi)容和教材文本的特點(diǎn)，并咨詢(xún)了化學(xué)教學(xué)論及化工方面的專(zhuān)家，研究對(duì)有分歧的部分進(jìn)行了充分討論并達(dá)成共識(shí)，最終確定從陳述方式、價(jià)值觀念和教學(xué)功能三個(gè)維度對(duì)教材中化工內(nèi)容的建構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行比較分析。陳述方式是化工內(nèi)容在教材中的具體表征形式，依據(jù)教材中化工內(nèi)容的表征特點(diǎn)，研究將其細(xì)化為關(guān)聯(lián)程度和呈現(xiàn)形式兩個(gè)層面。價(jià)值觀念旨在揭示化工內(nèi)容價(jià)值的傳遞載體和導(dǎo)向問(wèn)題，依據(jù)化工內(nèi)容傳遞價(jià)值觀念的素材和結(jié)果，研究將其細(xì)化為價(jià)值載體和傳遞導(dǎo)向兩個(gè)層面。教學(xué)功能則是指教材中化工內(nèi)容所承載的作用，依據(jù)化工內(nèi)容所具備教學(xué)功能的類(lèi)別，研究將其細(xì)化為促進(jìn)知識(shí)理解與豐富活動(dòng)方式兩個(gè)層面，具體的評(píng)價(jià)指標(biāo)與劃分依據(jù)見(jiàn)表2。2.3

信度分析為減少評(píng)分誤差，研究采用內(nèi)容分析法進(jìn)行評(píng)分者信度檢驗(yàn)。由本文的第二、三作者獨(dú)自分析，本文第一、四作者參與核查和數(shù)據(jù)處理，檢驗(yàn)公式［6］如下：R＝n×P1+［（n－1）×P］P＝不同測(cè)評(píng)員之間的相互同意度之和n相互同意度＝2MN1+N2其中，R為信度值，P為平均相互同意度，n為測(cè)評(píng)員個(gè)數(shù)，M為兩個(gè)測(cè)評(píng)員都完全同意的類(lèi)目數(shù)，N1為第一個(gè)測(cè)評(píng)員分析的類(lèi)目數(shù)，N2為第二個(gè)測(cè)評(píng)員分析的類(lèi)目數(shù)。經(jīng)計(jì)算，研究工具的相互同意度為0.72，信度為0.84（＞0.80），兩位研究人員對(duì)工具中各項(xiàng)指標(biāo)的一致性和信度都較高，本研究的分類(lèi)項(xiàng)目達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。隨后對(duì)信度檢驗(yàn)時(shí)存在意見(jiàn)分歧的部分進(jìn)行了討論，咨詢(xún)化學(xué)教學(xué)論專(zhuān)家，最終達(dá)成一致意見(jiàn)，可運(yùn)用此工具進(jìn)行后續(xù)研究與分析。3

研究過(guò)程及結(jié)果采用內(nèi)容分析法對(duì)三版高中化學(xué)教材中的化工內(nèi)容進(jìn)行分析。首先，確定各教材中契合“化工內(nèi)容”界定的文字部分，并依據(jù)語(yǔ)義的完整性將其劃分為相對(duì)獨(dú)立的化工片段，統(tǒng)計(jì)三版教材中設(shè)置的化工片段總數(shù)，人教版、魯科版、蘇教版分別有79、81、82個(gè)，可見(jiàn)三版教材中的化工片段總數(shù)相當(dāng)。隨后，根據(jù)研究工具所劃分的三個(gè)維度、六個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)各類(lèi)化工片段的數(shù)量和占比，對(duì)三版教材中化工內(nèi)容的建構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行對(duì)比分析，研究過(guò)程與結(jié)果如下。3.1

陳述方式3.1.1

關(guān)聯(lián)程度化工內(nèi)容在教材中的關(guān)聯(lián)程度表現(xiàn)為直接呈現(xiàn)和間接關(guān)聯(lián)兩種，三版教材相應(yīng)內(nèi)容的統(tǒng)計(jì)結(jié)果如圖1所示。對(duì)這一層面進(jìn)行卡方檢驗(yàn)，得到的χ2=1.421，p=0.491＞0.05，可知三版教材在關(guān)聯(lián)程度這一層面不存在顯著性差異。三版教材主要以直接呈現(xiàn)的方式陳述化工內(nèi)容，占比均超過(guò)60%，這種方式能明確表征化工內(nèi)容，有利于學(xué)生清晰直觀地理解其內(nèi)涵，便于化工知識(shí)的普及。如在“硫酸的工業(yè)生產(chǎn)”內(nèi)容的學(xué)習(xí)中，三版教材雖選擇了類(lèi)型不同、各有特色的插圖（如圖2所示），但均顯性化地展現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)硫酸的裝置、流程及原理，有利于學(xué)生理解工業(yè)生產(chǎn)中蘊(yùn)含的化學(xué)原理，感受到化工技術(shù)對(duì)于節(jié)能環(huán)保、清潔生產(chǎn)等產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要意義，建立化學(xué)與生產(chǎn)的密切聯(lián)系。3.1.2

呈現(xiàn)形式化工內(nèi)容的呈現(xiàn)形式主要包括文字?jǐn)⑹?、圖文結(jié)合、文表結(jié)合及圖文表結(jié)合四種，三版教材的統(tǒng)計(jì)結(jié)果如圖3所示。對(duì)這一層面進(jìn)行卡方檢驗(yàn)，得到χ2=11.142，p=0.084＞0.05，可知三版教材在呈現(xiàn)形式這一層面上不存在顯著性差異。三版教材都善于通過(guò)文字?jǐn)⑹龅姆绞絹?lái)呈現(xiàn)，蘇教版最為明顯；極少采用文表結(jié)合、圖文表結(jié)合的形式呈現(xiàn)（兩種形式的占比之和低于10%）。深入分析各版教材的數(shù)據(jù)，人教版比較重視圖文結(jié)合，魯科版更傾向于通過(guò)圖文表結(jié)合的方式呈現(xiàn)化工內(nèi)容。化學(xué)學(xué)科的規(guī)律如果不進(jìn)行深度挖掘和梳理，往往顯得零散和跳躍，而圖表與文字相結(jié)合有助于學(xué)生對(duì)知識(shí)的加工和理解，提升學(xué)習(xí)效率。三版教材均注重運(yùn)用表格對(duì)化工內(nèi)容進(jìn)行梳理，必要時(shí)還會(huì)配上圖片，以清晰呈現(xiàn)信息。例如，人教版在“工業(yè)合成氨”中就以表格形式記錄了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)（見(jiàn)表3），結(jié)合“分析增大合成氨的反應(yīng)速率與提高平衡混合物中氨的含量所應(yīng)采取的措施是否一致”的文字提示，配合線圖分析不同壓強(qiáng)和溫度下平衡混合物中氨含量的變化情況，方便學(xué)生快速找到合成氨的最佳反應(yīng)條件（見(jiàn)圖4）。然而，各版教材結(jié)合多種形式呈現(xiàn)的化工內(nèi)容還是偏少。3.2

價(jià)值觀念3.2.1

價(jià)值載體化工內(nèi)容傳遞價(jià)值觀念的載體主要有歷史事件、現(xiàn)實(shí)情境、歷史與現(xiàn)實(shí)結(jié)合三類(lèi)，三版教材中相關(guān)內(nèi)容的統(tǒng)計(jì)結(jié)果如圖5所示。對(duì)這一層面進(jìn)行卡方檢驗(yàn)分析，得到χ2=1.288，p=0.863＞0.05，可知三版教材中化工內(nèi)容的價(jià)值載體不存在顯著性差異。經(jīng)統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，三版教材均主要借助現(xiàn)實(shí)情境這一載體傳遞化工內(nèi)容的價(jià)值觀念，且各版本教材的比例相差不大，均為90%左右。例如，印刷電路板、海水提溴、肥皂的生產(chǎn)等化工素材均體現(xiàn)較強(qiáng)的時(shí)代性，有利于引導(dǎo)學(xué)習(xí)者了解現(xiàn)代生活中的化學(xué)工業(yè)。利用歷史事件承載化工內(nèi)容的價(jià)值觀念，能將化工發(fā)展過(guò)程中的原理變遷、技術(shù)進(jìn)步與科技成果等滲透到化學(xué)教材中，有助于引導(dǎo)教師開(kāi)展化學(xué)史教育、傳遞正確的價(jià)值觀念，三版教材都有所提及，例如侯氏制堿法、煉鐵高爐和工業(yè)合成氨等化工內(nèi)容。此外，人教版和蘇教版還提到濕法煉銅和我國(guó)古代釀造工藝，魯科版和蘇教版都提到硫酸工業(yè)生產(chǎn)的演變。但從總數(shù)上看，三版教材中涉及的化工歷史事件較少。3.2.2

傳遞導(dǎo)向化工內(nèi)容傳遞的價(jià)值觀念主要有行為傾向和意識(shí)傾向兩種結(jié)果，三版教材的統(tǒng)計(jì)結(jié)果如圖6所示。對(duì)這一層面進(jìn)行卡方檢驗(yàn)，得到χ2=3.141，p=0.208＞0.05，說(shuō)明三版教材中化工內(nèi)容的傳遞導(dǎo)向不存在顯著性差異。統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，三版教材均傾向于從意識(shí)層面提高學(xué)生的化工發(fā)展意識(shí)，而忽略從行為層面引導(dǎo)學(xué)生感受化工的原理與實(shí)際應(yīng)用。例如，工業(yè)上通常采用電解熔融氯化鈉的方法制取單質(zhì)鈉，教材僅展示相關(guān)的化學(xué)方程式，未給予具體的解決實(shí)際問(wèn)題的生產(chǎn)措施，可能會(huì)導(dǎo)致學(xué)生對(duì)這一化工內(nèi)容的理解淺層化。3.3

教學(xué)功能3.3.1

促進(jìn)知識(shí)理解教材中利用化工內(nèi)容幫助學(xué)生導(dǎo)入知識(shí)、解釋知識(shí)、拓展知識(shí)可以體現(xiàn)其促進(jìn)知識(shí)理解層面的功能，三版教材相關(guān)內(nèi)容的統(tǒng)計(jì)結(jié)果如圖7所示。對(duì)這一層面進(jìn)行卡方檢驗(yàn)，得到χ2=8.609，p=0.072＞0.05，說(shuō)明三版教材在促進(jìn)知識(shí)理解這一層面也不存在顯著性差異。三版教材均注重利用化工內(nèi)容促進(jìn)知識(shí)理解，且占比由高到低依次為導(dǎo)入知識(shí)、解釋知識(shí)和拓展知識(shí)。用化工知識(shí)來(lái)導(dǎo)入或解釋與生產(chǎn)、能源、環(huán)境等相關(guān)問(wèn)題是三版教材最主要的編寫(xiě)形式，占比均超過(guò)80%，但具體形式略有不同。例如，在介紹“海水提溴”案例時(shí)，人教版先以“思考與討論”的形式呈現(xiàn)，運(yùn)用了概念講解、問(wèn)題思考和模型分析的形式，然后借助“信息搜索”這一欄目提供了更多關(guān)于海水資源綜合利用途徑的信息。魯科版教材則以微項(xiàng)目的形式開(kāi)展“海水提溴”探究活動(dòng)，即先設(shè)計(jì)從苦鹵中提取溴單質(zhì)的實(shí)驗(yàn)方案，然后討論比較不同提取方法的異同，最后進(jìn)行項(xiàng)目成果的展示。蘇教版沒(méi)有借助任何欄目和模型，直接導(dǎo)入并簡(jiǎn)潔介紹海水提溴的工藝和產(chǎn)品應(yīng)用。此外，三版教材正文中與化工內(nèi)容相關(guān)的拓展性知識(shí)或拓展性欄目有所不足，如果在這一方面能有所改進(jìn)，可以更有利于學(xué)生綜合能力的發(fā)展。3.3.2

豐富活動(dòng)形式教材通過(guò)抽象闡述、實(shí)踐活動(dòng)、闡述與實(shí)踐結(jié)合的方式承載化工內(nèi)容，來(lái)體現(xiàn)化工內(nèi)容豐富活動(dòng)形式層面的功能，三版教材的統(tǒng)計(jì)結(jié)果如圖8所示。對(duì)其進(jìn)行卡方檢驗(yàn)分析可知，χ2=3.924，p=0.416＞0.05，說(shuō)明三版教材利用化工內(nèi)容豐富活動(dòng)形式層面不存在顯著性差異，即三版教材中化工內(nèi)容多為抽象闡述（89.9%～93.90%），而與之相關(guān)的實(shí)踐活動(dòng)偏少。教材中采用實(shí)踐活動(dòng)承載化工內(nèi)容，有利于教師開(kāi)展豐富多彩的教學(xué)活動(dòng)，避免枯燥無(wú)味地講解化工流程、概念、原理等，充分發(fā)揮化工內(nèi)容所蘊(yùn)含的教學(xué)功能，且與舊教材相比，實(shí)踐探究活動(dòng)已有所增加，如人教版以“傳統(tǒng)釀醋食醋和食用乙酸在生產(chǎn)工藝和成分上的異同”為話(huà)題設(shè)計(jì)了查閱資料活動(dòng)，魯科版安排了“探討如何利用工業(yè)廢氣中的二氧化碳合成甲醇”的微項(xiàng)目活動(dòng)，蘇教版則設(shè)置了“以乙烯為原料合成乙酸乙酯”的交流討論活動(dòng)。但總體來(lái)看，實(shí)踐活動(dòng)的占比依然較低。4

研究啟示在對(duì)比分析三版高中化學(xué)教材中化工內(nèi)容的建構(gòu)特點(diǎn)時(shí)發(fā)現(xiàn)了一些問(wèn)題，如化工內(nèi)容呈現(xiàn)以文字?jǐn)⑹鰹橹鳌⑺夭膯我?、?shí)踐探究活動(dòng)偏少等，故從化工內(nèi)容建構(gòu)的三個(gè)維度對(duì)教材編寫(xiě)者和教材使用者提出以下建議：4.1

豐富化工內(nèi)容呈現(xiàn)形式，顯性化表征化工內(nèi)容高中課程改革和高考內(nèi)容改革均強(qiáng)調(diào)問(wèn)題情境的復(fù)雜性和新穎性，新教材也注重提高學(xué)生應(yīng)用知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力［7］。真實(shí)的化工議題可能涉及政治、經(jīng)濟(jì)、文化、環(huán)境、安全等諸多領(lǐng)域，情境復(fù)雜、信息繁多，其解決過(guò)程往往需要我們對(duì)解決問(wèn)題的各要素進(jìn)行整體考察和設(shè)計(jì)以及對(duì)單要素的多方面進(jìn)行考察、選擇和協(xié)調(diào)的控制?；どa(chǎn)情境往往來(lái)源于化學(xué)工業(yè)應(yīng)用和化學(xué)工藝等，可借助化工生產(chǎn)案例來(lái)創(chuàng)設(shè)［8］。因此，化工生產(chǎn)的素材適用于創(chuàng)設(shè)真實(shí)問(wèn)題情境以提升學(xué)生的高階思維和問(wèn)題解決能力，具體應(yīng)用時(shí)：先梳理化工素材，然后觀照教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)目標(biāo)增補(bǔ)、完善化工素材，接著定位素材類(lèi)型，確定培育目標(biāo)，最后系統(tǒng)設(shè)計(jì)、合理布局，用好化工素材資源［9］。但由于教材中化工內(nèi)容的呈現(xiàn)形式大多局限于文字?jǐn)⑹觯處熆蓢L試在教學(xué)中展示模型，如在冶鋁、合成氨、高爐煉鐵和接觸法制硫酸等教學(xué)過(guò)程中可允許學(xué)生觀察縱向與橫向截面模型，以獲得對(duì)工藝過(guò)程的全面認(rèn)識(shí)［10］。此外，教師還可以運(yùn)用動(dòng)態(tài)虛擬仿真技術(shù)創(chuàng)建直觀、動(dòng)態(tài)的生產(chǎn)工藝流程，以加深學(xué)生對(duì)化工生產(chǎn)原理的理解，優(yōu)化化工知識(shí)的教學(xué)，加強(qiáng)理論與實(shí)踐的聯(lián)系。4.2

重視化工內(nèi)容素材選取，發(fā)揮化工內(nèi)容正面價(jià)值4.2.1

注重借鑒化工內(nèi)容發(fā)展史素材三版教材對(duì)化工發(fā)展史的關(guān)注不夠。像合成氨工業(yè)、侯氏制堿法、高爐煉鐵、鋁的冶煉、硫酸工業(yè)等的化工發(fā)展史，都與新課標(biāo)提供的情境素材密切相關(guān)，在教材編寫(xiě)或教學(xué)中進(jìn)行介紹，有利于促進(jìn)學(xué)生對(duì)化學(xué)學(xué)科特性的認(rèn)識(shí)和理解。相對(duì)于簡(jiǎn)單的敘述，教材中融入化工發(fā)展史能展現(xiàn)化工發(fā)展過(guò)程中的原理變遷、技術(shù)革新和科技成果等［11］，可為教師開(kāi)展基于化工史料的化學(xué)史教學(xué)提供參考，有利于學(xué)生跟隨科學(xué)家的腳步，厘清化工發(fā)展的脈絡(luò)，探尋與之相關(guān)化學(xué)知識(shí)的本源，加深化學(xué)學(xué)科理解，提升化學(xué)思維能力。4.2.2

積極引入生活化和前沿化工內(nèi)容素材提及化工，人們腦海涌現(xiàn)的可能是掠奪、污染、毒害和爆炸等負(fù)面影響，這不利于向?qū)W生傳遞正面的價(jià)值觀念。因此，教師應(yīng)了解我國(guó)化工發(fā)展的戰(zhàn)略構(gòu)想，全面掌握教材中的化工內(nèi)容及其現(xiàn)實(shí)價(jià)值，引導(dǎo)學(xué)生感受化學(xué)在解決化工問(wèn)題和促進(jìn)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的意義，促使學(xué)生形成對(duì)化工行業(yè)和化工事件的理性認(rèn)識(shí)，提高學(xué)生參與討論化工相關(guān)問(wèn)題并予以決策的意識(shí)。目前，三版高中化學(xué)教材多以化學(xué)的視角選取化工內(nèi)容素材，簡(jiǎn)單描述其生產(chǎn)過(guò)程，這不利于激發(fā)學(xué)生興趣，使學(xué)生參與其中。因此，教材應(yīng)多從公民的視角出發(fā)挖掘化工素材，如選擇“咖啡的制取——一種工業(yè)分離過(guò)程”“從油菜到生物柴油”等充滿(mǎn)生活趣味的素材，使化工內(nèi)容更加生態(tài)化，更容易被學(xué)生接受［12］。此外，面對(duì)我國(guó)創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開(kāi)放、共享發(fā)展理念的提出，化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展備受關(guān)注，教材中化工內(nèi)容的素材選取應(yīng)關(guān)注綠色化工、化工安全和化工新材料等方面。這些素材有利于學(xué)生感受時(shí)代的發(fā)展，感知化學(xué)對(duì)社會(huì)發(fā)展的重要意義，有助于他們未來(lái)肩負(fù)起時(shí)代發(fā)展主力軍的職責(zé)。4.3

創(chuàng)新化工內(nèi)容實(shí)踐活動(dòng)，落實(shí)化工內(nèi)容教學(xué)功能與舊版教材相比，人教版和魯科版的實(shí)踐探究活動(dòng)的設(shè)計(jì)有所增加，但三版教材中關(guān)于化工內(nèi)容的實(shí)踐性活動(dòng)數(shù)依舊偏少，形式也主要局限為討論和調(diào)查。教材可嘗試增加自主設(shè)計(jì)類(lèi)的實(shí)踐活動(dòng)，即讓學(xué)生借助所學(xué)知識(shí)，自行制造化工小產(chǎn)品，如制造飲料、自制鏡子、配制醫(yī)藥碘酒等。教師則可引導(dǎo)學(xué)生自行設(shè)計(jì)化驗(yàn)、鑒別化學(xué)成分的方案，并組織學(xué)生成立課外科研小組，研究配制萬(wàn)能膠