姚蘭沈理明

（1蘇州大學(xué)材料與化學(xué)化工學(xué)部江蘇蘇州215123；2中科院上海實(shí)驗(yàn)學(xué)校上海201800）

美國(guó)《化學(xué)概念與應(yīng)用》中有利于化學(xué)信息素養(yǎng)培養(yǎng)的編排及啟示?

姚蘭1.2沈理明1??

（1蘇州大學(xué)材料與化學(xué)化工學(xué)部江蘇蘇州215123；2中科院上海實(shí)驗(yàn)學(xué)校上海201800）

《化學(xué)概念與應(yīng)用》是美國(guó)高中現(xiàn)行化學(xué)主流教材之一，文章以該教材元素周期表內(nèi)容為例，分析了其提供信息化的課程資源、多層次習(xí)題設(shè)置等有利于培養(yǎng)學(xué)生化學(xué)信息素養(yǎng)的編排特點(diǎn)，并闡述了由此引發(fā)的啟示。

化學(xué)概念與應(yīng)用；教材編排；化學(xué)信息素養(yǎng)；信息化課程資源；學(xué)習(xí)網(wǎng)站；習(xí)題

隨著信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，信息在人類社會(huì)發(fā)展中占據(jù)著相當(dāng)重要的地位，信息素養(yǎng)也逐漸得到人們的重視。信息素養(yǎng)一詞首先由美國(guó)信息產(chǎn)業(yè)學(xué)會(huì)主席保羅·澤考斯基于1974年提出，隨后得到不斷完善和發(fā)展。2001年美國(guó)教育技術(shù)CEO論壇提出信息素養(yǎng)是一種基于查找、評(píng)價(jià)、利用信息，并最終解決實(shí)際問(wèn)題的綜合能力素養(yǎng)，包括信息意識(shí)、信息知識(shí)、信息能力和信息道德［1］。目前，學(xué)術(shù)界并未給化學(xué)信息素養(yǎng)做統(tǒng)一的界定，但普遍認(rèn)可化學(xué)信息素養(yǎng)和信息素養(yǎng)之間有著密切的聯(lián)系，化學(xué)信息素養(yǎng)也可分為化學(xué)信息意識(shí)、化學(xué)信息知識(shí)、化學(xué)信息能力、化學(xué)信息道德等維度。

2003年我國(guó)頒布的《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)）》（以下簡(jiǎn)稱課標(biāo)），對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)信息素養(yǎng)提出明確目標(biāo)，要求學(xué)生能運(yùn)用各種方式獲取信息，并能采用多種方式對(duì)信息進(jìn)行加工［2］，目的在于提高學(xué)生的化學(xué)信息素養(yǎng)水平?；瘜W(xué)信息素養(yǎng)是現(xiàn)代社會(huì)人所必備的基本信息素養(yǎng)，是學(xué)生化學(xué)科學(xué)素養(yǎng)和化學(xué)學(xué)習(xí)能力的重要組成部分，它與學(xué)生理解化學(xué)學(xué)科、學(xué)會(huì)實(shí)驗(yàn)探究、解決化學(xué)問(wèn)題等化學(xué)科學(xué)素養(yǎng)的形成是互相融合的［3］。

《化學(xué)概念與應(yīng)用》（Chemistry：Concepts and Ap?plications［4］）是美國(guó)高中現(xiàn)行化學(xué)主流教材之一，使用對(duì)象為高一年級(jí)。該書的元素周期表分兩個(gè)章節(jié)，第三章是引入和介紹元素周期表，第八章為元素性質(zhì)的周期性。本文以《元素周期表》章節(jié)為例，探討該教材有利于培養(yǎng)學(xué)生化學(xué)信息素養(yǎng)的編排及其啟示。

一、利用信息化課程資源，有利于提高化學(xué)信息意識(shí)

化學(xué)信息意識(shí)是人們對(duì)化學(xué)信息做出的能動(dòng)反應(yīng)，對(duì)化學(xué)信息的敏感意識(shí)，在遇到困難時(shí)意識(shí)到需要依靠信息進(jìn)行判斷、分析和決策等［5］。2003年的化學(xué)課標(biāo)，也給出了關(guān)于課程資源的開(kāi)發(fā)和利用的建議：“重視利用信息化課程資源”，其中“信息化課程資源是指學(xué)生在學(xué)習(xí)中可以利用的各種信息資料。這些資料主要來(lái)自圖書、報(bào)刊、音像資料、廣播、電視、網(wǎng)絡(luò)等。”［2］該教材小到文字配圖、大到拓展材料、專業(yè)學(xué)習(xí)網(wǎng)站等豐富的信息化課程資源都在熏陶著學(xué)生的化學(xué)信息意識(shí)，擴(kuò)充著化學(xué)信息知識(shí)。

1.巧用插圖，傳遞信息

該書的插圖從內(nèi)容到形式都精挑細(xì)選，利用插圖直接或間接地傳遞信息。第三章引言以保齡球鞋柜類比元素周期表中每一行和每一列都有著遞變規(guī)律。鞋子的每一列是按照尺寸大小排列，就相當(dāng)于元素周期表中元素原子半徑從小到大排列，并且每一列鞋子上的數(shù)字都相同，是專門用于該數(shù)字的球道，相當(dāng)于該族元素的最外層電子數(shù)且都相同；鞋柜的每一行是按照球道的順序從大到小排列。第八章則以繪畫染料按顏色、亮度和強(qiáng)度分類類比于元素按質(zhì)子和電子分類。深究教材中的圖片，它們不僅有著修飾、美化的功能，同時(shí)隱含著生活化的類比，有利于降低學(xué)生認(rèn)知難度，增加知識(shí)之間聯(lián)系以及學(xué)習(xí)樂(lè)趣。

教材在正文中穿插“文學(xué)鏈接”、“科學(xué)技術(shù)”、“每日化學(xué)”等欄目，體現(xiàn)化學(xué)與生活、技術(shù)、歷史等緊密關(guān)聯(lián)，啟發(fā)學(xué)生化學(xué)知識(shí)不僅來(lái)源于生活，而且必須應(yīng)用于生活。

拓展材料將人文和化學(xué)融合，如在第三章的“文學(xué)鏈接”中介紹一位化學(xué)家兼作家普里莫·萊維及他的書籍《元素周期表》。列維曾經(jīng)歷二戰(zhàn)，以一種與眾不同的視角看待化學(xué)元素，他運(yùn)用21種元素暗示一生的各個(gè)階段，用其他元素反映他對(duì)人性和世界的思考，賦予了元素生命的意義。第一章是從惰性氣體氬氣性質(zhì)出發(fā)，追尋作者祖先“怠惰、呆滯和傾向玄想”的生活痕跡；把青年期的激情蓬勃與氫的爆炸性聯(lián)系在一起，讓人自然而然地記住氫的活潑性質(zhì)；最后一章描述了“碳”原子如何掙脫石灰?guī)r幾億年的束縛，經(jīng)過(guò)光合作用步入生命循環(huán)的過(guò)程。他追本溯源讓讀者了解化學(xué)家用語(yǔ)言和符號(hào)描述物質(zhì)的全過(guò)程。教材以該資料為背景設(shè)置兩個(gè)問(wèn)題，讓學(xué)生分析萊維書中的一句話“化學(xué)是一門集分離、稱量和區(qū)分于一身的藝術(shù)，這些思路對(duì)那些準(zhǔn)備描述事件或大膽想象的人同樣適用”，同時(shí)讓學(xué)生推斷“列維將書名取為《元素周期表》的緣由”。這雖不是很純粹的化學(xué)問(wèn)題，但卻道出了學(xué)習(xí)化學(xué)與從事其他事件的共通思維方式，即做任何事都需要我們學(xué)會(huì)提取、定量和辨別。萊維將化學(xué)與文學(xué)、化學(xué)元素與人生歷程相融合，對(duì)元素的描寫形象化、具體化，賦予了化學(xué)生機(jī)勃勃的內(nèi)涵，讓人感到化學(xué)不僅只是單薄的符號(hào)，更充滿著鮮活、飽滿的生命力，也讓人有一種感同身受的代入感，對(duì)元素的認(rèn)識(shí)上升到一個(gè)更高的境界。

3.充分利用信息化工具——化學(xué)學(xué)習(xí)網(wǎng)站

該書設(shè)有專門的學(xué)習(xí)網(wǎng)址（glencoe.com），在課前活動(dòng)（Start-up Activities）環(huán)節(jié)中，通過(guò)化學(xué)在線方式引導(dǎo)學(xué)生在該網(wǎng)站上提前預(yù)覽整章知識(shí)、進(jìn)行自我檢測(cè)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)鏈接查詢更多知識(shí)或進(jìn)行家庭小實(shí)驗(yàn)等。進(jìn)入網(wǎng)站第三章，網(wǎng)絡(luò)資源有網(wǎng)絡(luò)鏈接、標(biāo)準(zhǔn)化測(cè)試、章節(jié)測(cè)試、個(gè)人指導(dǎo)、詞匯學(xué)習(xí)及互動(dòng)指導(dǎo)等部分組成。

網(wǎng)絡(luò)鏈接超鏈接了5個(gè)網(wǎng)址，分別介紹元素周期表及相關(guān)元素，該網(wǎng)站把包含政府、企業(yè)、教育等平臺(tái)上的有參考價(jià)值的資源整合在一起，內(nèi)容有：國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的某些元素性質(zhì)數(shù)據(jù)、歷史及使用；電腦中芯片的主要成分硅；金屬冶煉行業(yè)；元素的最新資訊和歷史沿革等，為學(xué)生走進(jìn)元素周期表打開(kāi)了更廣闊的視角。

標(biāo)準(zhǔn)化測(cè)試題和章節(jié)測(cè)試題的難度不大，但需要在理解書本知識(shí)的基礎(chǔ)上進(jìn)行一定思考后才能正確解答。每道題干的右下方都有一個(gè)提示，為學(xué)生做題提供思路，啟發(fā)學(xué)生思考，體現(xiàn)網(wǎng)站設(shè)計(jì)者的貼心周到。提交答案后會(huì)有一個(gè)成績(jī)報(bào)告，顯示正確率及每道題目正確答案的解釋，并非只有一個(gè)簡(jiǎn)單的結(jié)果，最后可以填寫相關(guān)信息將測(cè)試結(jié)果郵寄給答題者，這種測(cè)試的設(shè)計(jì)理念比較人性化。

個(gè)人指導(dǎo)穿插在教材正文中，對(duì)應(yīng)知識(shí)點(diǎn)旁提示學(xué)生這段內(nèi)容可以在網(wǎng)站上尋求在線輔導(dǎo)，如第三章的價(jià)層電子和化學(xué)性質(zhì)的關(guān)系，具體操作是進(jìn)入主頁(yè)學(xué)生中心，點(diǎn)擊進(jìn)入第三章的個(gè)人指導(dǎo)。這是一段錄制好的視頻資料，約10分鐘，指導(dǎo)者運(yùn)用畫筆介紹元素周期表的元素分布情況，包括七個(gè)周期、惰性氣體一族、副族等，同時(shí)深入分析各主族元素的價(jià)電子結(jié)構(gòu)。相對(duì)于教材內(nèi)容，這段視頻是對(duì)元素周期表價(jià)層電子的補(bǔ)充和拓展。這種指導(dǎo)方式與現(xiàn)階段我國(guó)比較流行的微課比較相似，但該視頻是正式列入官方教材中的，實(shí)現(xiàn)了該視頻的真正使用價(jià)值。

此文中非常值得注意的是海德格爾對(duì)非真理的描述。非真理包括遮蔽與迷誤。對(duì)于遮蔽，海德格爾認(rèn)為，遮蔽比顯現(xiàn)、開(kāi)放更為古老，更為本源。這種遮蔽并非是存在及其真理發(fā)生之后才隨后產(chǎn)生，也并非由于人對(duì)于存在的認(rèn)識(shí)的不足與匱乏，而是因?yàn)?，存在者整體的遮蔽狀態(tài)作為根本性的非真理，比任何一種存在者和存在的敞開(kāi)狀態(tài)更古老，比“讓存在”亦即存在的真理更本源。存在的真理自行遮蔽，存在在此就被遺忘了，因?yàn)槿丝偸枪虉?zhí)于“方便可達(dá)的和可控制的東西”。

在詞匯學(xué)習(xí)中，學(xué)生通過(guò)界面點(diǎn)擊鼠標(biāo)能學(xué)到10個(gè)左右的詞匯及對(duì)應(yīng)的解釋，如對(duì)族、周期、準(zhǔn)金屬等?；?dòng)指導(dǎo)相當(dāng)于游戲連線題，將詞匯學(xué)習(xí)中的名詞與其對(duì)應(yīng)的解釋連接起來(lái)，突出了對(duì)基礎(chǔ)概念的重視。學(xué)生可以選擇是否在有限時(shí)間內(nèi)完成，有如何玩、重玩等提示。

二、習(xí)題設(shè)置按模塊遞進(jìn)，有利于提高化學(xué)信息能力

化學(xué)信息能力是指?jìng)€(gè)體對(duì)化學(xué)信息的選擇、處理、評(píng)價(jià)、利用和創(chuàng)新的能力［6］。這本教材在習(xí)題的設(shè)置上有利于化學(xué)信息能力的培養(yǎng)，該書中的習(xí)題按模塊進(jìn)行，對(duì)于學(xué)生具體能力的訓(xùn)練都會(huì)重點(diǎn)突出，圍繞著理解概念、應(yīng)用概念、辯證思考、復(fù)習(xí)回顧、技能訓(xùn)練、化學(xué)寫作、問(wèn)題解決等模塊逐層鍛煉學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí)掌握、知識(shí)遷移、分析寫作、解決應(yīng)用等能力。

1.化學(xué)寫作，提高化學(xué)語(yǔ)言表達(dá)能力

化學(xué)寫作是該書復(fù)習(xí)題的一個(gè)特色，這是國(guó)內(nèi)教材少有的。第三章寫作題目要求“用文字?jǐn)⑹鲩T捷列夫預(yù)測(cè)鍺、鈧、钚元素存在及其性質(zhì)正確性”。深入歷史背景、技術(shù)條件、這幾種元素的物理化學(xué)性質(zhì)、排列規(guī)律、其他科學(xué)家驗(yàn)證等，學(xué)生體會(huì)到的不僅是簡(jiǎn)簡(jiǎn)單單、孤立的這三種元素，還能在梳理門捷列夫預(yù)測(cè)合理性后對(duì)元素周期表的建立和發(fā)展有一個(gè)更加清晰、整體的認(rèn)識(shí)，從而間接體現(xiàn)元素周期表預(yù)見(jiàn)性功能。第八章為“設(shè)計(jì)一個(gè)準(zhǔn)金屬元素性質(zhì)的手冊(cè)，其中預(yù)測(cè)性是手冊(cè)信息的基礎(chǔ)，列舉代表性元素并解釋與金屬和非金屬相似的一些性質(zhì)?！痹摻滩谋容^重視介于金屬和非金屬間的準(zhǔn)金屬的使用價(jià)值，詳細(xì)介紹了以硅為原料的兩種雜質(zhì)半導(dǎo)體的形成過(guò)程及其應(yīng)用領(lǐng)域。

2.預(yù)測(cè)推理，提高知識(shí)遷移能力

正如元素周期表所具有的預(yù)測(cè)功能，這一章節(jié)也注重在這方面的培養(yǎng)。在基礎(chǔ)概念理解習(xí)題中“類比三元素組的規(guī)律，推測(cè)表格中元素的未知信息”。三元素組的規(guī)律是19世紀(jì)初德貝萊納研究已有元素時(shí)發(fā)現(xiàn)的一種規(guī)律，在教材中已有呈現(xiàn)，即某些元素的原子量、密度、熔點(diǎn)、沸點(diǎn)存在一定的性質(zhì)規(guī)律。這是利用已有知識(shí)遷移解決未知問(wèn)題的能力。

3.聯(lián)系實(shí)際，提高問(wèn)題解決的能力

相比于學(xué)習(xí)和應(yīng)用抽象理論解答習(xí)題，該教材習(xí)題設(shè)置更偏向于通過(guò)聯(lián)系實(shí)際加深對(duì)知識(shí)的理解和應(yīng)用。第三章習(xí)題“煙霧探測(cè)器中含有镅（Am），利用了镅的什么性質(zhì)?！睂W(xué)生能從元素周期表上獲知Am是錒系元素且具有放射性，再多的信息需要借助其他資料深入探討。實(shí)質(zhì)上探究煙探測(cè)器的工作原理，即室內(nèi)產(chǎn)生煙霧時(shí)，Am會(huì)發(fā)生核化學(xué)反應(yīng)放射出α射線，這種設(shè)計(jì)理念進(jìn)一步擴(kuò)展了化學(xué)反應(yīng)的概念。同時(shí)提醒人們，雖然Am處于元素周期表的邊緣地帶，又是放射性元素，人們往往會(huì)疏遠(yuǎn)或敬而遠(yuǎn)之，但是隨著科技的發(fā)展，每種元素都有自身的價(jià)值，也應(yīng)當(dāng)受到重視。再如“為什么要在燈泡中使用稀有氣體，在真空中使用的優(yōu)點(diǎn)有哪些？”這與稀有氣體穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)有關(guān)，稀有氣體取代空氣從而防止燈絲因高溫而氧化和過(guò)快老化，延長(zhǎng)燈泡使用壽命。這一系列的習(xí)題需要學(xué)生花時(shí)間查閱相關(guān)資料，去篩選和去偽存真，而非僅僅從書本上就能找到或者有標(biāo)準(zhǔn)答案。在今后的工作研究中碰到更多的是沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)答案的新問(wèn)題，這種持久的訓(xùn)練將提升學(xué)生耐心解決新問(wèn)題的能力。

歸納而言，此教材中習(xí)題特點(diǎn)不是僅僅針對(duì)知識(shí)點(diǎn)的考察，注重對(duì)知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用；習(xí)題間也并非孤立毫無(wú)聯(lián)系，應(yīng)用概念和辯證思考的習(xí)題是將拓展材料的某些信息進(jìn)行拓展，很好地體現(xiàn)了教材內(nèi)容的銜接性；大部分是基礎(chǔ)、理解性的題目，無(wú)需要繞多少?gòu)澴硬拍芙鉀Q；還有部分題目需要學(xué)生查閱資料獲得。學(xué)生在推理、寫作、解決實(shí)際問(wèn)題等各方面的能力均能獲得提升，這對(duì)學(xué)生化學(xué)信息能力的提升有著促進(jìn)作用。

三、啟示

以上分析了美國(guó)主流教材《化學(xué)概念與應(yīng)用》中元素周期表內(nèi)容編排有利于對(duì)學(xué)生化學(xué)信息素養(yǎng)的陶冶，有利于學(xué)生開(kāi)拓視野，獲得如下啟示。

1.科學(xué)與文學(xué)藝術(shù)相融合，從多個(gè)角度認(rèn)識(shí)化學(xué)

《化學(xué)概念與應(yīng)用》的拓展材料將化學(xué)內(nèi)容與人文內(nèi)容融合，有利于從多個(gè)角度認(rèn)識(shí)化學(xué)。聯(lián)想近期“美麗化學(xué)”的視頻在網(wǎng)上盛行，科研工作者用4k高清攝影機(jī)深入到化學(xué)反應(yīng)的微觀層面，將化學(xué)的反應(yīng)和結(jié)構(gòu)通過(guò)數(shù)字技術(shù)和媒體技術(shù)傳遞給大眾，實(shí)現(xiàn)科學(xué)研究的可視化。正如項(xiàng)目的名稱而言，“化學(xué)”隸屬于科學(xué)學(xué)科范疇，需要嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乃季S邏輯，而“美麗”需要藝術(shù)的創(chuàng)造力，兩者的結(jié)合突出了科學(xué)和藝術(shù)是密不可分的?，F(xiàn)有研究對(duì)化學(xué)知識(shí)的表征方式有宏觀、微觀、符號(hào)、曲線表征四種［7］，在于讓學(xué)生更全面地認(rèn)識(shí)化學(xué)，這依舊在化學(xué)的范疇里討論如何更有效地教和學(xué)。換個(gè)思維方式認(rèn)識(shí)化學(xué)，如用富有張力的語(yǔ)言文字來(lái)描述化學(xué)，其讓化學(xué)的課堂不再是“孤單”的符號(hào)，“冰冷”的運(yùn)算，學(xué)生也能感悟到化學(xué)的藝術(shù)美。

2.完善信息化課程資源，使其常態(tài)化

《化學(xué)概念與應(yīng)用》將視頻材料正式列入教材，啟示是信息化課程資源要常態(tài)化。用好化學(xué)課程信息化資源是提高學(xué)生信息意識(shí)的基本途徑［8］，學(xué)生信息意識(shí)的提高需要教師的引導(dǎo)。信息化課程資源有著可以打破傳統(tǒng)資源單一、平面、靜態(tài)的狀態(tài)，建立起多維、立體、動(dòng)態(tài)的課程發(fā)展局面［9］的優(yōu)勢(shì)?，F(xiàn)如今信息化的課程資源使用存在一些問(wèn)題。雖然教師煞費(fèi)苦心地錄制了微課，但學(xué)生能獲取的途徑有限，再加上資源整合的力度不夠，微視頻真正的使用價(jià)值未能達(dá)到。另一瓶頸，對(duì)于信息化課程資源的使用多數(shù)停留在公開(kāi)課、評(píng)優(yōu)課等特殊的教學(xué)活動(dòng)課上，常態(tài)課的教學(xué)望塵莫及。所以，可首先普及已有優(yōu)秀基礎(chǔ)教育網(wǎng)站資源，老師可豐富教學(xué)的內(nèi)容和形式，學(xué)生能獲得更廣闊的學(xué)習(xí)平臺(tái)；其次教師要提高自身信息資源整合能力，擁有操作相關(guān)軟件的技能，提高個(gè)人的“巧實(shí)力”；最后就是教師應(yīng)將使用信息化課程資源化為一種內(nèi)在需求，力求在常態(tài)課教學(xué)中進(jìn)行設(shè)計(jì)，讓知識(shí)的表征更加多元立體，邏輯更加清晰緊扣，增強(qiáng)課堂的教學(xué)感染力，從而提升學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

3.以實(shí)際問(wèn)題為導(dǎo)向，提升問(wèn)題解決能力

知識(shí)來(lái)源于對(duì)現(xiàn)實(shí)生活的總結(jié)，必將服務(wù)于現(xiàn)實(shí)，前者是對(duì)知識(shí)的提取，后者是對(duì)知識(shí)的應(yīng)用。正如門捷列夫成功地利用周期表的預(yù)測(cè)性推測(cè)出類鋁、類硅等元素的性質(zhì)。前人在探索元素周期律表的征途上已歷經(jīng)幾個(gè)世紀(jì)，從紛繁復(fù)雜的數(shù)據(jù)中，抽絲剝繭似的尋找規(guī)律，才不斷完善得到了現(xiàn)在的表。這項(xiàng)工作并未停止，表的規(guī)律指引人們繼續(xù)前行，第118號(hào)元素填入第七周期的最后一個(gè)空格時(shí)，意味著新的探索又將啟程。而在化學(xué)教學(xué)中，要注重知識(shí)的實(shí)踐性，讓學(xué)生在實(shí)際應(yīng)用中領(lǐng)悟知識(shí)的價(jià)值，提升綜合能力，而非只是書本知識(shí)點(diǎn)的解答。尤其是像元素周期律這種以概念型為主的知識(shí)，更應(yīng)當(dāng)聯(lián)系實(shí)際。也可輔以合適的補(bǔ)充材料，擴(kuò)充課外知識(shí)閱讀，讓學(xué)生對(duì)未知世界保有一顆好奇心，且在跟實(shí)際問(wèn)題的“交鋒”中，進(jìn)一步深化對(duì)知識(shí)的理解和記憶。

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1008-0546（2017）09-0010-03

G632.41

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10.3969/j.issn.1008-0546.2017.09.003

?本文系江蘇省教育科學(xué)“十三五”規(guī)劃重點(diǎn)課題（批準(zhǔn)號(hào)B-b/2016/01/25）成果。

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