中英兩國高中化學(xué)教材電解內(nèi)容的比較研究

黃麗妮

［摘 要］文章對我國蘇教版高中化學(xué)教材《化學(xué)反應(yīng)原理》與英國高中主流化學(xué)教材《Chemistry for You》中有關(guān)電解的內(nèi)容進(jìn)行比較研究，通過對知識的銜接過渡、插圖的使用、實(shí)驗(yàn)的設(shè)置、習(xí)題的設(shè)計(jì)等內(nèi)容的研究，發(fā)現(xiàn)英國高中主流化學(xué)教材在插圖的選擇上更豐富有趣，實(shí)驗(yàn)更多樣化，更注重培養(yǎng)學(xué)生的分析能力與創(chuàng)新能力，習(xí)題也更具有時代性、基礎(chǔ)性、情境性等特點(diǎn)，但在知識銜接方面不如蘇教版做得好，且缺少對原電池知識的比較學(xué)習(xí)。

［關(guān)鍵詞］中英；高中化學(xué)教材；電解；比較研究

［中圖分類號］? ? G633.8? ? ? ? ［文獻(xiàn)標(biāo)識碼］? ? A? ? ? ? ［文章編號］? ? 1674-6058（2023）14-0060-04

黨的二十大報告指出，辦好人民滿意的教育。而人民滿意的教育是改革創(chuàng)新的教育。教育的改革創(chuàng)新不僅要從內(nèi)部挖掘教育教學(xué)研究的途徑與方法，完善已有的教材內(nèi)容和知識體系，還要放眼世界，認(rèn)識到“教育全球化”的大趨勢，不拘泥于國內(nèi)的教材研究，與西方國家的優(yōu)秀教材做比較以開闊眼界、取長補(bǔ)短。下面對我國蘇教版高中化學(xué)教材《化學(xué)反應(yīng)原理》［1］與英國高中主流化學(xué)教材《Chemistry for You》［2］中有關(guān)電解的內(nèi)容進(jìn)行比較研究，以期能結(jié)合我國國情將研究結(jié)果應(yīng)用于中學(xué)化學(xué)課堂教學(xué)。

一、中英兩國教材有關(guān)電解內(nèi)容的比較

（一）知識的銜接過渡

我國蘇教版高中化學(xué)教材（下文簡稱“我國教材”）中“電解”這一概念最早出現(xiàn)在必修第一冊專題3第一單元“氯氣及氯的化合物”的“觀察思考”欄目中，提到用電解飽和食鹽水的方法制取氯氣。受學(xué)生認(rèn)知水平的限制，教材上只要求由宏觀實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象推測兩電極的產(chǎn)物，并未涉及微觀反應(yīng)原理。在必修第二冊專題6第三單元中，對電解的學(xué)習(xí)拓展延伸到電解池，通過電解的方法冶煉活潑金屬鈉、鎂、鋁，并要求書寫兩電極的反應(yīng)方程式，但必修第二冊的內(nèi)容并未涉及混合溶液中離子的放電順序問題。學(xué)生在學(xué)習(xí)中自然會產(chǎn)生“為什么不通過電解氯化鎂溶液來冶煉金屬鎂？”這樣的問題。帶著這樣的問題，學(xué)生進(jìn)入選擇性必修1《化學(xué)反應(yīng)原理》的學(xué)習(xí)，開始系統(tǒng)地學(xué)習(xí)電化學(xué)知識，完善對電解知識的建構(gòu)。在第二單元“化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化”中，學(xué)生學(xué)習(xí)了原電池，知道了可以將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，再加上在物理學(xué)習(xí)中也了解了能量守恒，自然會聯(lián)想到“如何將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能？使用怎樣的裝置？”等問題。這樣的知識呈現(xiàn)銜接自然，水到渠成。此外，學(xué)生在高一的學(xué)習(xí)中還系統(tǒng)學(xué)習(xí)了氧化還原反應(yīng)、離子反應(yīng)，為新知識的學(xué)習(xí)奠定了理論基礎(chǔ)。我國教材的知識銜接如圖1所示。

英國高中化學(xué)教材（下文簡稱“英國教材”）第7章的標(biāo)題就是“電解”，其知識內(nèi)容主要分為“金屬的回收利用”“報廢的汽車”“開采金屬礦的代價”三大部分?！半娊狻钡母拍钍状纬霈F(xiàn)在第6章“金屬的提取”中。在“高反應(yīng)活性”一節(jié)中也提到了采用電解法冶煉活潑金屬，但并未展開深入系統(tǒng)的學(xué)習(xí)，以“外加電流法阻止鋼銹蝕”作為章節(jié)的最后內(nèi)容，容易使學(xué)生產(chǎn)生疑問“該方法的理論基礎(chǔ)是什么？”，并帶著問題進(jìn)入下一章“電解”內(nèi)容的學(xué)習(xí)。我國教材在知識的呈現(xiàn)上與英國教材有著顯著的區(qū)別。我國教材必修第一冊中將電解理論的知識基礎(chǔ)——氧化還原反應(yīng)作為重要的知識并用很大的篇幅來介紹，而英國教材在第6章通過活潑金屬的提取，引出氧化和還原的概念，再通過電解的內(nèi)容介紹氧化還原知識，這樣的內(nèi)容設(shè)計(jì)導(dǎo)致學(xué)生很難理解電解池的工作原理。同時，英國教材并未對原電池進(jìn)行介紹，缺少原電池的相關(guān)知識內(nèi)容與理論指導(dǎo)。

（二）插圖的使用

插圖是教材中不可或缺的組成部分，插圖在西方語言中統(tǒng)稱為illustration，該詞源自拉丁文illustraio，意為照明，即一個插圖可以使文字的含義更清楚。恰到好處的插圖可與文字相輔相成，起到幫助理解的作用?？梢哉f，插圖是教材的“第二語言”。

1.插圖的數(shù)量、密度、顏色

我國教材和英國教材中插圖數(shù)量、密度、顏色的比較如表1所示。

由表1可以看出，無論是插圖的數(shù)量還是插圖的密度，英國教材都高于我國教材。在2019年版的我國教材中，三大主流版本均采用了有別于舊教材黑白配色的彩圖，這樣的彩色配圖色彩鮮明、吸人眼球，能帶來視覺上的沖擊，改變了舊教材配圖缺乏生機(jī)活力的狀況。

2. 圖注

插圖的另一個重要部分是圖注，它可以幫助學(xué)生理解插圖的含義。我國教材中的圖注多是對插圖的直接“白描”，不添加任何的修飾，比如“圖1-19 電解熔融氯化鈉的原理示意圖”“圖1-21 電解氯化銅溶液示意圖”。相較于我國教材圖注的“平鋪直敘”，英國教材的圖注則“暗藏玄機(jī)”，如“電解的工作原理類似于銀行，離子是顧客，電子是貨幣，電子流入和流出電池，但不會在電極之間流動”。通過圖注營造生動的生活情境，可以幫助學(xué)生更直觀地理解電解池中的相關(guān)反應(yīng)。精美的插圖輔以特色鮮明的圖注，可以有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。英國教材圖注的另一大特色是多采用第一人稱和第二人稱的表述方法，如“你不可能通過電解海水（氯化鈉溶液）提取金屬鈉”。這樣的表述可以拉近學(xué)生和教材的關(guān)系，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)參與度，促使學(xué)生化被動接受為主動探索。

3. 插圖的類型

不同類型的插圖有著不同的作用，如生產(chǎn)生活情境類的插圖（如圖3（a））可以幫助學(xué)生認(rèn)識到化學(xué)理論知識在生產(chǎn)生活中的重要作用，從而形成學(xué)科認(rèn)同感；微觀模擬電解池工作原理的插圖（如圖3（b）），可以將看不到的微觀粒子放大，發(fā)展學(xué)生的“宏觀辨識與微觀探析”核心素養(yǎng)。

采用詼諧幽默的漫畫作為插圖是英國教材的一大特點(diǎn)，且這種漫畫類的插圖（如圖4）幾乎每一頁都會有，如將陽離子比作小貓，將陰極比作拿著玩具（電子）的主人，以此來幫助學(xué)生將抽象的離子運(yùn)動情況情境化和生活化，使其更通俗易懂，增加學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生能夠放松心態(tài)。反觀我國教材，漫畫類的插圖是很少見的，這樣的設(shè)計(jì)缺乏親和力，且不利于培養(yǎng)學(xué)生的想象力。

（三） 實(shí)驗(yàn)的設(shè)置

1.實(shí)驗(yàn)的數(shù)量與內(nèi)容

我國教材和英國教材中電解實(shí)驗(yàn)的數(shù)量與內(nèi)容的比較如表2所示。

由表2可以看出，英國教材中電解實(shí)驗(yàn)的數(shù)量和內(nèi)容更加豐富。在探究離子運(yùn)動的實(shí)驗(yàn)選擇上，我國教材選擇了氯化銅溶液的電解實(shí)驗(yàn)，該實(shí)驗(yàn)操作簡單，現(xiàn)象明顯，適合學(xué)生動手探究，但教材中只用了一個實(shí)驗(yàn)探究離子的運(yùn)動情況，缺乏普遍性。而英國教材則通過三個實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證，其中既有演示性實(shí)驗(yàn)，又有學(xué)生自主探究實(shí)驗(yàn)，同時電解不同的物質(zhì)，基于不同的實(shí)驗(yàn)探究分析得出結(jié)論?？梢?，英國教材十分注重培養(yǎng)學(xué)生的自主探究意識與創(chuàng)新能力。

2. 實(shí)驗(yàn)的問題設(shè)計(jì)與配圖

下面以氯化銅溶液的電解實(shí)驗(yàn)為例，對中英兩國教材中的實(shí)驗(yàn)問題設(shè)計(jì)（如表3）及配圖進(jìn)行比較。

對比表3中的問題設(shè)計(jì)不難發(fā)現(xiàn)，雖然中英兩國教材中設(shè)計(jì)的問題都是著重分析電解前后溶液中的離子以及兩極的變化，但英國教材的問題設(shè)計(jì)更具有層次性，能夠由淺入深地引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合已有知識經(jīng)驗(yàn)思考問題，進(jìn)而得出結(jié)論，而我國教材的問題設(shè)計(jì)過于強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，缺少問題分析與思考。值得注意的是，英國教材的實(shí)驗(yàn)配圖為漫畫類插圖（如圖5），插圖與實(shí)驗(yàn)相得益彰，有助于學(xué)生理解知識，而我國教材多配以實(shí)驗(yàn)裝置圖（如圖6）。

（四）習(xí)題的設(shè)計(jì)

1.習(xí)題的數(shù)量與類型

我國教材和英國教材中的“電解”習(xí)題數(shù)量與類型的比較如表4所示。

由表4可以看出，無論是在數(shù)量還是在類型上，英國教材中的習(xí)題都多于我國教材。英國教材設(shè)置了比較容易完成的填空題，注重對基礎(chǔ)知識的鞏固；在解答題上，注重實(shí)驗(yàn)與習(xí)題的結(jié)合，對實(shí)驗(yàn)呈現(xiàn)題目，創(chuàng)設(shè)具體的問題情境。但英國教材并未設(shè)置有關(guān)“電解”內(nèi)容的定量計(jì)算習(xí)題，這與教材的知識結(jié)構(gòu)有關(guān)。英國教材將“物質(zhì)的量”作為最后一章來呈現(xiàn)，因此，有關(guān)“電解”的習(xí)題多為定性分析類習(xí)題。

2.習(xí)題的難度與開放度

下面以何穗提出的化學(xué)習(xí)題難度量化模型［3］為基礎(chǔ)，通過對習(xí)題的推理水平、開放度的對比研究來比較中英兩國教材習(xí)題的難度。習(xí)題依照推理水平可分為無推理類習(xí)題、簡單推理類習(xí)題、復(fù)雜推理類習(xí)題三類。無推理類習(xí)題指的是不需要通過邏輯推理即可完成解答的習(xí)題；簡單推理類習(xí)題指的是需要通過一或兩步推理且推理過程簡單的習(xí)題；復(fù)雜推理類習(xí)題則是需要三步及以上的復(fù)雜邏輯推理，結(jié)合所學(xué)知識來完成的習(xí)題。我國教材和英國教材中“電解”習(xí)題難度的比較如表5所示。

由表5可以看出，英國教材的習(xí)題中簡單推理類習(xí)題和無推理類習(xí)題更多，注重基礎(chǔ)知識的運(yùn)用與概念的辨析。我國教材選擇題的設(shè)計(jì)中原電池與電解池相結(jié)合進(jìn)行考查是其一大特色，而復(fù)雜推理類習(xí)題多結(jié)合電化學(xué)知識進(jìn)行定量計(jì)算，這符合新課程標(biāo)準(zhǔn)對“電化學(xué)”提出的相關(guān)要求。整體來看，中英兩國教材中的習(xí)題都具有一定的梯度，循序漸進(jìn)，由淺入深，能夠讓不同層次的學(xué)生得到思維鍛煉。我國教材的習(xí)題在難度上略高于英國教材，且涉及復(fù)雜的計(jì)算處理，這在一定程度上會削弱學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣。

習(xí)題按開放度還可分為封閉性習(xí)題與開放性習(xí)題，開放性習(xí)題是指“條件確立、結(jié)論不確定”“結(jié)論確立、條件不確定”或“條件不確定、結(jié)論不確定”的習(xí)題。

由表6可以看出，英國教材中的開放性習(xí)題數(shù)量多于我國教材，習(xí)題設(shè)計(jì)也更具有情境性與時代性，且更注重培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力。設(shè)計(jì)開放性習(xí)題更能讓學(xué)生不拘泥于題目本身暢所欲言，鼓勵學(xué)生在實(shí)踐中獲得知識。

二、教材編制及教學(xué)啟示

（一） 插圖應(yīng)兼具知識性、趣味性和時代性

我國教材在插圖的數(shù)量和類型上都應(yīng)該有所增加，在插圖的類型上可以選擇生動幽默的漫畫類插圖，將漫畫與文字表達(dá)相結(jié)合，更能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，吸引學(xué)生的注意力。在體現(xiàn)知識性和趣味性的基礎(chǔ)上，插圖還要體現(xiàn)出時代性。多選擇近年來國內(nèi)外重大科學(xué)技術(shù)與科研成果有關(guān)方面的配圖，讓學(xué)生體會到化學(xué)在推動現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展中的重要作用。在圖注方面，要改變單調(diào)的解釋型圖注方式，多以設(shè)問的方式從第一人稱、第二人稱的角度引導(dǎo)學(xué)生獨(dú)立思考，拉近學(xué)生與化學(xué)之間的距離。此外，可適當(dāng)增加化學(xué)名人肖像插圖，讓學(xué)生學(xué)習(xí)相應(yīng)的化學(xué)史，認(rèn)識到化學(xué)家在科研探索過程中的艱辛，以化學(xué)家為榜樣刻苦學(xué)習(xí)。

（二） 注重設(shè)計(jì)科學(xué)的探究性實(shí)驗(yàn)

我國教材中應(yīng)增加探究性實(shí)驗(yàn)的數(shù)量，讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中探究理論知識，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作能力與分析推理能力。實(shí)驗(yàn)中的問題應(yīng)以引導(dǎo)的形式設(shè)問，以啟發(fā)學(xué)生思考；在學(xué)生動手實(shí)驗(yàn)之前提出問題，以明確探究的方向。實(shí)驗(yàn)也可以和插圖相配合，將深奧的知識蘊(yùn)藏于生動的圖畫中，以增加實(shí)驗(yàn)的趣味性，展示化學(xué)實(shí)驗(yàn)背后所蘊(yùn)含的理論知識。

（三）習(xí)題應(yīng)注重創(chuàng)新性、針對性和導(dǎo)向性

習(xí)題的設(shè)計(jì)要符合時代和生活背景同時富含創(chuàng)新性，以發(fā)散學(xué)生的思維，讓學(xué)生體會化學(xué)的奇妙之處與魅力所在。此外，習(xí)題的設(shè)計(jì)還應(yīng)注重層次性和針對性，以此檢測學(xué)生對所學(xué)知識的掌握情況；注意習(xí)題的導(dǎo)向性，在幫助學(xué)生鞏固所學(xué)知識的基礎(chǔ)上對學(xué)生的思想品德進(jìn)行引導(dǎo)，培養(yǎng)學(xué)生的人文情懷和社會責(zé)任感，樹立正確的價值觀。

“百年大計(jì)，教育為本”，教育教學(xué)工作事關(guān)國家未來發(fā)展。近年來，新高考改革模式逐漸在全國實(shí)行，新教材也逐步取代舊教材，但結(jié)合學(xué)生實(shí)際情況對教材進(jìn)行優(yōu)化處理仍有較長的路要走。受社會文化的影響，我國的教育體系與西方國家的教育體系還存在一定的差異，教材也各具特點(diǎn)，但內(nèi)在的知識關(guān)聯(lián)是相同的。國外教材在促進(jìn)學(xué)生科學(xué)探究、實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新等方面的優(yōu)點(diǎn)值得我們學(xué)習(xí)和借鑒。

［? ?參? ?考? ?文? ?獻(xiàn)? ?］

［1］? 王祖浩.普通高中教科書 化學(xué) 選擇性必修1 ［M］.南京：江蘇鳳凰教育出版社，2019.

［2］? Lawrie? Ryan.英國中學(xué)主流教材 化學(xué)：Chemistry for You ［M］.李遠(yuǎn)蓉，譯.上海：上海科學(xué)技術(shù)出版社，2018.

［3］? 何穗.上海、加州兩地化學(xué)課程內(nèi)容的微觀比較［D］.上海：華東師范大學(xué)，2009.

（責(zé)任編輯 羅 艷）