劉玉榮 馬敬宇 邵琦 李猛

河南省基礎(chǔ)教育教師發(fā)展研究創(chuàng)新團隊項目“依托‘UGSTS學(xué)習(xí)共同體促進化學(xué)教師專業(yè)發(fā)展”；河南省十四五教育科學(xué)規(guī)劃項目“UGST培訓(xùn)模式促進教師專業(yè)發(fā)展的行動研究——以省培‘一對一幫扶名師工作室項目為例”（項目號：2021YB0072）研究成果之一。

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象，梳理其中的化工內(nèi)容，通過數(shù)據(jù)統(tǒng)計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、價值觀念及教學(xué)功能等方面揭示不同編寫理念下三版教材中化工內(nèi)容的特點，為教材編寫者編寫化工內(nèi)容和教師實施化工內(nèi)容教育提供參考。

關(guān)鍵詞： 高中化學(xué)； 教材對比； 化工內(nèi)容

文章編號： 10056629（2024）04001407

中圖分類號： G633.8

文獻標(biāo)識碼： B

1? 問題的提出

依據(jù)《普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》（以下簡稱“新課標(biāo)”），必修課程設(shè)置的“主題5? 化學(xué)與社會發(fā)展”要求課程內(nèi)容應(yīng)結(jié)合實例認(rèn)識化學(xué)原理、化工技術(shù)對于節(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，高考評價方面已體現(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)生運用所學(xué)知識解決真實情境下實際問題能力的重要載體。

雖然化工內(nèi)容一直以來在國內(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)歷了一個曲折的過程：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，隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展和國家對人才培養(yǎng)的要求，中學(xué)化學(xué)課程普遍強調(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，隨著我國基礎(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)特點值得進一步研究，以期為教材編寫和教師教學(xué)提供參考。

2? 研究設(shè)計

2.1? 研究對象

化工內(nèi)容是指與化學(xué)基礎(chǔ)知識相結(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)容部分作為研究對象（見表1），比較三版教材中化工內(nèi)容的建構(gòu)特點。

2.2? 研究工具

梳理現(xiàn)存文獻中教材對比的研究思路，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，并咨詢了化學(xué)教學(xué)論及化工方面的專家，研究對有分歧的部分進行了充分討論并達成共識，最終確定從陳述方式、價值觀念和教學(xué)功能三個維度對教材中化工內(nèi)容的建構(gòu)特點進行比較分析。

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，研究將其細(xì)化為關(guān)聯(lián)程度和呈現(xiàn)形式兩個層面。價值觀念旨在揭示化工內(nèi)容價值的傳遞載體和導(dǎo)向問題，依據(jù)化工內(nèi)容傳遞價值觀念的素材和結(jié)果，研究將其細(xì)化為價值載體和傳遞導(dǎo)向兩個層面。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)功能的類別，研究將其細(xì)化為促進知識理解與豐富活動方式兩個層面，具體的評價指標(biāo)與劃分依據(jù)見表2。

2.3? 信度分析

為減少評分誤差，研究采用內(nèi)容分析法進行評分者信度檢驗。由本文的第二、三作者獨自分析，本文第一、四作者參與核查和數(shù)據(jù)處理，檢驗公式［6］如下：

R＝n×P1+［（n－1）×P］

P＝不同測評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為測評員個數(shù)，M為兩個測評員都完全同意的類目數(shù)，N1為第一個測評員分析的類目數(shù)，N2為第二個測評員分析的類目數(shù)。

經(jīng)計算，研究工具的相互同意度為0.72，信度為0.84（＞0.80），兩位研究人員對工具中各項指標(biāo)的一致性和信度都較高，本研究的分類項目達到標(biāo)準(zhǔn)。隨后對信度檢驗時存在意見分歧的部分進行了討論，咨詢化學(xué)教學(xué)論專家，最終達成一致意見，可運用此工具進行后續(xù)研究與分析。

3? 研究過程及結(jié)果

采用內(nèi)容分析法對三版高中化學(xué)教材中的化工內(nèi)容進行分析。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)語義的完整性將其劃分為相對獨立的化工片段，統(tǒng)計三版教材中設(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，可見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維度、六個評價指標(biāo)統(tǒng)計各類化工片段的數(shù)量和占比，對三版教材中化工內(nèi)容的建構(gòu)特點進行對比分析，研究過程與結(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)計結(jié)果如圖1所示。對這一層面進行卡方檢驗，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)中蘊含的化學(xué)原理，感受到化工技術(shù)對于節(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)計結(jié)果如圖3所示。對這一層面進行卡方檢驗，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文字?jǐn)⑹龅姆绞絹沓尸F(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)生對知識的加工和理解，提升學(xué)習(xí)效率。三版教材均注

重運用表格對化工內(nèi)容進行梳理，必要時還會配上圖片，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驗數(shù)據(jù)

（見表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? 價值觀念

3.2.1? 價值載體

化工內(nèi)容傳遞價值觀念的載體主要有歷史事件、現(xiàn)實情境、歷史與現(xiàn)實結(jié)合三類，三版教材中相關(guān)內(nèi)容的統(tǒng)計結(jié)果如圖5所示。對這一層面進行卡方檢驗分析，得到χ2=1.288， p=0.863＞0.05，可知三版教材中化工內(nèi)容的價值載體不存在顯著性差異。

經(jīng)統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，三版教材均主要借助現(xiàn)實情境這一載體傳遞化工內(nèi)容的價值觀念，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)較強的時代性，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)容的價值觀念，能將化工發(fā)展過程中的原理變遷、技術(shù)進步與科技成果等滲透到化學(xué)教材中，有助于引導(dǎo)教師開展化學(xué)史教育、傳遞正確的價值觀念，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)容傳遞的價值觀念主要有行為傾向和意識傾向兩種結(jié)果，三版教材的統(tǒng)計結(jié)果如圖6所示。對這一層面進行卡方檢驗，得到χ2=3.141， p=0.208＞0.05，說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)計發(fā)現(xiàn)，三版教材均傾向于從意識層面提高學(xué)生的化工發(fā)展意識，而忽略從行為層面引導(dǎo)學(xué)生感受化工的原理與實際應(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際問題的生產(chǎn)措施，可能會導(dǎo)致學(xué)生對這一化工內(nèi)容的理解淺層化。

3.3? 教學(xué)功能

3.3.1? 促進知識理解

教材中利用化工內(nèi)容幫助學(xué)生導(dǎo)入知識、解釋知識、拓展知識可以體現(xiàn)其促進知識理解層面的功能，三版教材相關(guān)內(nèi)容的統(tǒng)計結(jié)果如圖7所示。對這一層面進行卡方檢驗，得到χ2=8.609， p=0.072＞0.05，說明三版教材在促進知識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)容促進知識理解，且占比由高到低依次為導(dǎo)入知識、解釋知識和拓展知識。用化工知識來導(dǎo)入或解釋與生產(chǎn)、能源、環(huán)境等相關(guān)問題是三版教材最主要的編寫形式，占比均超過80%，但具體形式略有不同。例如，在介紹“海水提溴”案例時，人教版先以“思考與討論”的形式呈現(xiàn)，運用了概念講解、問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目的形式開展“海水提溴”探究活動，即先設(shè)計從苦鹵中提取溴單質(zhì)的實驗方案，然后討論比較不同提取方法的異同，最后進行項目成果的展示。蘇教版沒有借助任何欄目和模型，直接導(dǎo)入并簡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)的拓展性知識或拓展性欄目有所不足，如果在這一方面能有所改進，可以更有利于學(xué)生綜合能力的發(fā)展。

3.3.2? 豐富活動形式

教材通過抽象闡述、實踐活動、闡述與實踐結(jié)合的方式承載化工內(nèi)容，來體現(xiàn)化工內(nèi)容豐富活動形式層面的功能，三版教材的統(tǒng)計結(jié)果如圖8所示。對其進行卡方檢驗分析可知，χ2=3.924， p=0.416＞0.05，說明三版教材利用化工內(nèi)容豐富活動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)的實踐活動偏少。

教材中采用實踐活動承載化工內(nèi)容，有利于教師開展豐富多彩的教學(xué)活動，避免枯燥無味地講解化工流程、概念、原理等，充分發(fā)揮化工內(nèi)容所蘊含的教學(xué)功能，且與舊教材相比，實踐探究活動已有所增加，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”為話題設(shè)計了查閱資料活動，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”的微項目活動，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。但總體來看，實踐活動的占比依然較低。

4? 研究啟示

在對比分析三版高中化學(xué)教材中化工內(nèi)容的建構(gòu)特點時發(fā)現(xiàn)了一些問題，如化工內(nèi)容呈現(xiàn)以文字?jǐn)⑹鰹橹鳌⑺夭膯我弧嵺`探究活動偏少等，故從化工內(nèi)容建構(gòu)的三個維度對教材編寫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)容改革均強調(diào)問題情境的復(fù)雜性和新穎性，新教材也注重提高學(xué)生應(yīng)用知識解決實際問題的能力［7］。真實的化工議題可能涉及政治、經(jīng)濟、文化、環(huán)境、安全等諸多領(lǐng)域，情境復(fù)雜、信息繁多，其解決過程往往需要我們對解決問題的各要素進行整體考察和設(shè)計以及對單要素的多方面進行考察、選擇和協(xié)調(diào)的控制?；どa(chǎn)情境往往來源于化學(xué)工業(yè)應(yīng)用和化學(xué)工藝等，可借助化工生產(chǎn)案例來創(chuàng)設(shè)［8］。因此，化工生產(chǎn)的素材適用于創(chuàng)設(shè)真實問題情境以提升學(xué)生的高階思維和問題解決能力，具體應(yīng)用時：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、完善化工素材，接著定位素材類型，確定培育目標(biāo)，最后系統(tǒng)設(shè)計、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?，教師可嘗試在教學(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)過程中可允許學(xué)生觀察縱向與橫向截面模型，以獲得對工藝過程的全面認(rèn)識［10］。此外，教師還可以運用動態(tài)虛擬仿真技術(shù)創(chuàng)建直觀、動態(tài)的生產(chǎn)工藝流程，以加深學(xué)生對化工生產(chǎn)原理的理解，優(yōu)化化工知識的教學(xué)，加強理論與實踐的聯(lián)系。

4.2? 重視化工內(nèi)容素材選取，發(fā)揮化工內(nèi)容正面價值

4.2.1? 注重借鑒化工內(nèi)容發(fā)展史素材

三版教材對化工發(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)，在教材編寫或教學(xué)中進行介紹，有利于促進學(xué)生對化學(xué)學(xué)科特性的認(rèn)識和理解。相對于簡單的敘述，教材中融入化工發(fā)展史能展現(xiàn)化工發(fā)展過程中的原理變遷、技術(shù)革新和科技成果等［11］，可為教師開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生傳遞正面的價值觀念。因此，教師應(yīng)了解我國化工發(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)實價值，引導(dǎo)學(xué)生感受化學(xué)在解決化工問題和促進社會可持續(xù)發(fā)展的意義，促使學(xué)生形成對化工行業(yè)和化工事件的理性認(rèn)識，提高學(xué)生參與討論化工相關(guān)問題并予以決策的意識。

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，簡單描述其生產(chǎn)過程，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)分離過程”“從油菜到生物柴油”等充滿生活趣味的素材，使化工內(nèi)容更加生態(tài)化，更容易被學(xué)生接受［12］。

此外，面對我國創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開放、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)生感受時代的發(fā)展，感知化學(xué)對社會發(fā)展的重要意義，有助于他們未來肩負(fù)起時代發(fā)展主力軍的職責(zé)。

4.3? 創(chuàng)新化工內(nèi)容實踐活動，落實化工內(nèi)容教學(xué)功能

與舊版教材相比，人教版和魯科版的實踐探究活動的設(shè)計有所增加，但三版教材中關(guān)于化工內(nèi)容的實踐性活動數(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)計類的實踐活動，即讓學(xué)生借助所學(xué)知識，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)計化驗、鑒別化學(xué)成分的方案，并組織學(xué)生成立課外科研小組，研究配制萬能膠、食品添加劑和水果保鮮劑等項目，這都有利于學(xué)生學(xué)習(xí)、鞏固并運用化工知識解決實際問題，進而發(fā)展化工素養(yǎng)。此外，像合成氨的教學(xué)中，反應(yīng)條件的選擇就比較困難，為了讓學(xué)生掌握這方面的理論與實踐知識，可帶學(xué)生參觀工廠并請技術(shù)人員指導(dǎo)［13］。

我國高中化學(xué)教材中的化工內(nèi)容歷來都占有相當(dāng)?shù)谋壤?，但化工?nèi)容的教學(xué)效果多年來仍不盡人意，新版教材雖然發(fā)生了一些變化，但我們?nèi)孕枰_認(rèn)識教材中化工內(nèi)容的地位和作用。在化學(xué)與化工重新交叉和融合的大背景下，我們應(yīng)不斷完善教材中的化工內(nèi)容，引領(lǐng)學(xué)生理性對待、正確認(rèn)識和參與化工相關(guān)問題的解決。

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