美国高中化学教材的独特特色介绍

（一）教材编写理念初步探讨

教育理念是人们对教育的本质、目的、功能、体制、内容、方法，教师和学生等问题的基本看法。教育理念总是受一定的政治、经济制度和生活水平等制约，并受意识形态、文化传统及科学技术等的影响。实践证明，教育理念影响着一个国家人才培养目标、培养模式、教育内容和教育者的教学行为。国内外历次的教育改革无不体现着教育理念的更新。

按照新的课程理念，从以学生发展为本出发，教材不但应是教学内容的重要载体，也应该是教师、学生、教学内容和环境之间互动的工具，是帮助学生进行学习并学会学习的工具，培养学生能力和提高学生科学素养的工具，还应该是对学生进行思想品德教育，促进学生形成健康的情感态度和正确的价值观的工具。新课程的教材是教师和学生在教学活动中所利用的一切素材和手段，它既包括教材课本、教师参考书、学生练习册、阅读材料等形形色色的书面印刷材料，也包括围绕教学内容开发的录像带、光盘、教学软件等视听教材、电子教材和多媒体教材［2］。本节中所说的教材，主要指教材课本。

在宏观层面，即顶层课程设计的层面，本节将试图在科学哲学范畴内寻找美国高中化学课程改革的最基本的核心思想。在中观层面，即课程内容编排的层面，本节将结合课程理论以及认知心理学，分析美国高中化学教材编制的基本要素。在微观层面，即化学课程在日常教学中的实践层面，本节将结合来自一线教师与学生的教学实践反馈，初步探索美国高中化学教材具体实施的若干措施。

1.宏观层面突出科学的本质，强调科学方法的教育

在宏观的哲学层面，美国高中化学教材以科学探究为基本主线，在编写中突出了科学的本质，强调科学素养的教育。

（1）科学的本质

科学本质的特征之一就是科学探究，它包括了科学研究里完整的要素步骤——观察、提问、假设、实验与结论。科学的结论可以是科学理论（或模型），也可以上升到定律的高度。科学理论虽然可以解释实验中所观察到的现象，但它并不一定是完全正确的。实验观察的解释要基于事实，但未必完全“正确”，它们只是在某一个时期，并在某一个范围内适用于某一个科学实验的观察现象。科学理论需要经常性地修订、修改，甚至在大量的数据涌现之后或公众对自然现象的认识更完善后被替换。

以原子结构为例，目前为止，原子结构理论是基于量子力学模型的，它已经替换了之前的诸多理论。在科学发展中，仪器和技术的进步是非常重要的。比如，汤姆孙用电场和磁场来研究阴极射线的性质，最终导致了电子的发现。

另外，在化学动力学一章，美国高中化学教材均把“碰撞理论”作为一个重要的内容进行阐述。尽管碰撞理论与实验的结果是一致的，但这并不表明它是完全正确的。科学理论的一个重要标志，或者说科学理论和非科学理论的区别，就在于它的可证伪性。目前，碰撞理论是建立在实验证据基础之上的（实证），但一旦有新的实验数据制造出来，而当前的碰撞理论不再能合理解释这些新数据的话，它就需要被修订，甚至被弃用。目前，碰撞理论还是一种最佳的对于实验数据的解释。其他理论也有可能，但当前对于实验数据的解释之中，碰撞理论还是被广泛接受的，而且这一理论可以用来做预测和现象的解释。理论同样也可以用来预测。在理解了物质结构和化学键之后，我们可以预测它们的熔点和溶解度。尽管科学里的规律很重要，但有些反例也经常能够导致理论的进步，比如水的反常性质是由氢键所造成的等。

细致的观察与数据收集对于理论的发展同样重要。在数据中发现规律这一事情上，科学也取得了进步。比如：通过元素周期表来理解元素的物理与化学性质的规律，这可以使化学家制造新的物质。又比如：共价化合物可以是液体或固体这一事情，表明了在分子间一定存在着某一种力量使它们保持在液态或固态，计算得出的结论则是，这一吸引力必须足够大。

科学的发展也不是没有任何争议的，尤其是围绕着哪位科学家发现了什么事物上。为了使研究成果被其他科学家认可，也为了宣传自身对新事物的发现，科学家往往会发表文章。比如：德国科学家迈尔和同时代的俄国科学家门捷列夫一样，都是致力于元素的排列。那么为什么门捷列夫被认为是现代元素周期表之父呢？这些深层次的问题，其实就是科学哲学的范畴。科学家在数据中寻找规律。他们收集证据，但并不一定是从他们自己的成果里，也会从其他科学家已经发表的成果里。科学家分析数据，为了寻找事物的关系，并试着提炼成科学定律。

科学和技术在发展过程中可以用来解决问题，同时它们也造成了一些问题。工业发展产生的酸性气体会导致酸雨，从而造成一个重大的环境问题。酸雨和与之有关的其他问题，是一个全球问题。科学家要以顾问的身份，对政策制定者提出一系列的解决方案。

（2）科学素养的教育

化学是一门试图了解物质的结构、性质和物质变化的科学，它涉及存在于自然界的物质以及由人类创造的新物质；它涉及自然界的变化以及由化学家发明和创造的新变化。化学是最古老的学科之一，在改善人类生活方面，它也是最有成效的学科之一。

化学素养是指日常生活中必不可少的有用的化学知识。化学素养是科学素养的重要组成部分。为什么科学素养如此重要？我们传统的化学课程并未给予这种素养，我们学校里所教的某些内容对绝大部分学生成长后进入社会并未留下什么。比如：水用H2O表示，食盐用NaCl表示，苯有点像六边形一类的知识，在他们的日常生活中永远不会有用。导致的结果是他们感到没有化学照样能够生存，他们没有意识到缺乏化学素养经常会带来惩罚。而造成这种错觉的原因是化学专家们的知识同公众的化学素养的缺乏之间的落差。

化学品可能有害或有毒，但依靠化学却能安全地加以处置并有益于社会，比如食品安全和药品安全等。化学素养对人们每时每刻利用各种信息做出决策也是至关重要的。在科技高度发展的社会中，人们应当经常对事物做出归纳和演绎，这同样也需要各方面的信息和较高的智慧。化学常会告诫人们有些结论只是暂时的，它常会随着新的变化而改变，把某一时刻得到的结论作为绝对真理将会导致错误。在现代社会中生存，人们应当学会持灵活多变而不是刻板守旧的态度，否则人们将可能失去改正错误的良机。

我们应当有责任提高人们的化学素养，使他们感到在化学中学到的知识和能力对自己的生活和工作都有用处。应当避免像一些媒体的广告词中出现的“本食品不含任何化学物质”的笑话；避免在某大学校园知识竞赛现场出现的“硫酸是pH小于56的降水”的笑话；避免饮酒过度酒精中毒身亡和因使用液化石油气燃器具不当而造成缺氧身亡的悲剧……在大学里，应对非化学专业的学生补充普通化学知识，同时教他们如何用从化学中学到的思维方法去综合思考人生，并解决问题。他们可能成为公司的经理，或是政治家，或是经济学家，或是各领域各部门的领导，当他们做出决策时，需要化学素养，应使他们认识到化学并非仅对化学工作者才是有用的。

伟大的科学家爱因斯坦十分重视哲学对自然科学研究的指导作用，他说：“认识论同科学的相互关系是值得注意的，它们互为依存……科学要是没有认识论——只要这真是可以设想的——就是原始的混乱的东西。”化学是自然科学研究的重要内容之一，其自身有着丰富的哲学内涵。从哲学的角度来观察、分析和认识化学，探讨化学理论的哲学价值、化学研究中的思维和方法，能更好地掌握化学，促进化学和哲学的发展。

与世界的物质本原密切相关的是物质结构问题，而物质结构问题也是古代物质观的重要组成部分。人们在变革物质的过程中，很自然地提出这样的问题：物质是无限可分还是分割到一定限度就不能再分了？物质有没有最小单位？

原子论是古希腊自然哲学中最重要的、最高的成果之一。虽然古希腊原子论还只是建立在直观经验基础上的哲理思辨和天才猜测的结果，但它在思想上和方法上对后世都影响至深。它成了19世纪建立在可靠实验基础上，由著名化学家道尔顿提出的科学的原子论的胚胎和渊源。道尔顿把古代哲学的原子论发展成为近代科学的原子论，促进了化学和哲学的发展。从哲学上看，他对古代原子学说进行继承创新，给古代哲学思辨的原子论赋予了可检验的具体属性内容，并用科学实验进行了证明，从而促进了唯物主义哲学的发展；此外，他从原子量上的差异找到了元素观的差异的根源，已经是不自觉地运用了量质互变的辩证法规律。同时，化学原子论作为一种物质观，不仅是化学上研究物质组成的一种主导理论，而且也为哲学研究提供了一种新的认识论和方法论，即把复杂的宏观现象归结为微观的简单要素的认识方法。而且，道尔顿运用了概念、判断、推理的理论方法确认了当时尚不能观察到的原子的存在，即运用科学抽象的方法发现了隐藏在现象背后的原子本质，从而促进了理论思维方法的应用，充实了方法论的内容。

道尔顿提出的原子学说抓住了化学中的化合与分解这一核心问题，用原子的结合和分解来说明各种化学现象的本质，对当时已知化学变化的材料进行了一次大综合，使当时的一些化学定律得到了合理解释。但是道尔顿的原子学说也还存在着一些形而上学的观点，特别是道尔顿到后来否认分子的存在，抹杀原子和分子间的差别，致使原子学说在自身发展所积累的材料中，碰到了许多越来越难以解决的矛盾。阿伏伽德罗在原子学说基础上，提出了分子假说。他认为，包含在一个单位体积内的气体物质，并不是独立的原子，而是由原子构成的复合体，即分子，然而由于当时还缺乏更直接的实验证明而未被承认。直到半个世纪后的19世纪中叶，由于社会的发展特别是有机化学的大发展为阿伏伽德罗分子学说的复兴和最后的确立扫除了前进的障碍，分子假说才进而发展为分子论。

分子论的建立，阐明了原子和分子间的联系与差别，使人们认识到原子在化学反应中基本保持不变，只是分子的拆开、破坏、变化，即化学反应的实质主要是分子的“质”的变化。这样就使人们在认识物质层次和化学反应的深度上有了新的飞跃，同时也解决了长期以来在原子量测定等问题上出现的矛盾和混乱，推动了化学的迅速发展。此外，分子论的建立也表明，科学假说（即根据已知的科学原理和科学事实，对未知的自然现象及其规律性所作出的一种假定性的说明或解释）具有科学性和推测性的特点，是探索真理的重要形式，是人们从经验到理论发展过程中不可缺少的重要思维形式和科学方法，是人们认识发展的重要环节，应当给予足够重视。正如恩格斯所说，只要自然科学在思维着，它的发展形式就是假说。从分子假说到分子论的确立过程也说明，实践对假说的检验也同样具有确定性和不确定性。任何假说的真理性都必须通过观察或实验来判定，不能靠主观裁定，而任何具体的观察、实验总是要受到一定历史条件的制约。因此，检验假说是一个历史过程，往往不是一次或几次观察或实验就能完成的，被一次或几次观察或实验证实了的假说，还要接受新的实践检验。经过实践严格检验后，正确的假说转化为科学理论，但这种科学理论仍然是对自然界客观规律的近似正确的反映，它绝非是终极真理，还要随着实践的发展而发展。

从对物质的化学组成的认识过程可知，人的认识是一个不断深化的过程，实践—认识—再实践—再认识，不断推动人类认识的深入。随着人们认识事物及其规律的深入，理论也与时俱进。

20世纪，化学取得了很大的成就。近年来，随着电子技术和生物工程的崛起，化学的辉煌时期似乎已经过去。但必须看到，物理和生物学科经过长期蛰伏，现在开始爆发，而化学已经有了一定时期的力量积蓄，目前正处在大发展前夕。处于中心地位的化学，其某些领域将发扬光大，进入大发展的前列，化学仍会遵循原有的发展道路，加上绿色化学和可持续发展等问题的考虑，向前挺进。

2.中观层面融合了结构主义、要素主义、后现代主义课程理论以及多元智能和建构主义认知心理学

在课程和教材内容的中观层面，美国高中化学教材依旧以布鲁纳结构主义课程理论进行内容的总体编排，并以要素主义以及后现代主义课程理论为依托对具体的章节内容进行选择，同时又以多元智能以及建构主义为学生学习理论，多方位多视角完善教材的编写和课程的改革。

（1）结构主义、要素主义与后现代主义课程理论概述

从20世纪50年代起的美国科学课程改革开始，布鲁纳的结构主义学说始终在影响着化学教材的编制理念。

布鲁纳在《教育过程》一书中主张：不论我们选教什么学科，务必使学生理解该学科的基本结构。学习结构就是学习事物是怎样互相联系的。理由是：①所谓学科的基本结构就是学科的基本原理，懂得学科的基本原理可以更容易地理解学科；②学习基本原理可以保证记忆的巩固；③领会基本原理和概念有助于学习的迁移；④在中小学教材中强调结构和原理，可以缩小高级知识与初级知识之间的差异。他提倡用科学上的新成就来代替过时的教材，并提出假设，认为“任何学科都能够使用在智力上正确的方式，有效地教给任何发展阶段的任何儿童”，建议应研究课程如何螺旋式前进，以适应儿童各年龄阶段心理的发展。

尽管中间历经多次波折和起伏，但主流化学教材里学科本身的知识结构体系并没有被随意打破和抛弃。对于布鲁纳结构主义课程论的学说，在不同的年代有着不同的理解，甚至曲解，但基本上是否定之否定式的扬弃。这不得不说是过去半个多世纪美国教育改革难能可贵的地方。

美国的化学教材改革，甚至科学课程的改革，乃至科学教育的改革，在坚持原有的传统的基础上，当然是与时俱进，不断更新和完善的。在教材具体内容的选择上以及教材实施中学生的学习理论上，或多或少地受到了最前沿教育理论的影响，比如：要素主义课程观、后现代主义课程观、多元智能以及建构主义学习理论。

如果说结构主义课程观解决的是如何将化学知识有效地呈现给学生的问题（How to Arrange），那么要素主义和后现代主义课程观则负责具体呈现哪些化学及其他相关知识的问题（What to Arrange）。

要素主义课程观的代表性人物是巴格莱，他主张在课程教材中要将人类历史发展里最经典的内容呈现给学生。在《要素主义者促进美国教育的纲领》一文里，他认为社会文化、种族遗产是人类的宝贵财富，只有把它们一代一代传递下去，人类文明才会绵延不绝。学校是保存传统价值，使人适应社会的机构，要负起传递人类文化要素的责任。在巴格莱看来，教育的终极目的是促进社会进步和民主的理想的实现。因为社会进步即积累和精化知识的过程，所以教育的功能就体现在将人类积累起的优秀文化“编织到每一代人的生活经历中去。”学科课程由于尊重了知识本身的内在发展规律，并根据学习者的心理特点进行了系统组织，所以它能快捷高效地传递人类文化遗产的精华，进而加速新生一代文化化或文明化的过程［3］。无论科学课程怎么改革，在美国高中的化学教材里始终有一种活力型的精神，那就是既坚持传统，又不断吸收先进，吐故纳新。

后现代主义课程理论起源于美国，代表性人物是多尔。多尔在吸收并研究多名课程专家的学说以及美国的后现代主义哲学之后，形成了一套理论。他主张理论应当植根于实践并发展于实践，并“鼓励、要求教师和学生通过彼此间联合的交互作用而自由地开发他们自己的课程。”“课程应当发展实践性。”多尔很重视自组织的作用，就课程而言，“这要求课程具有丰富的多样性、疑问性和启发性，而且需要一种促进探索的课堂气氛。”就学习者而言，“需要充分认识研究的资料，需要有足够的信心，既能解决、解释、分析和操作所提供的资料，又能以富有想象力的和奇特的方式处理资料。”多尔还认为，课程需要具有“适量”的“不确定性”“反常性”“无效性”“模糊性”“失平衡性”“耗散性”和“体验性”［3］。需要指出的是，这里诸多特性都不是说课堂是无秩序化的，而是一种活力的代名词，所以它们被加了引号。而后现代主义哲学的一个重要的观点则是熵与自发性的概念。对于熵和吉布斯自由能的理解众说纷纭，在美国高中化学教材中，“熵”和“反应自发性”均占有很大的篇幅。在《化学：与变化的世界相联系》一书里，它甚至是一个独立的章节。

（2）多元智能和建构主义心理学理论概述

多元智能理论是由美国学者加德纳提出的，主张人类至少存在七种思维方式，即七种智能——语言智能、逻辑-数学智能、音乐智能、身体运动智能、空间智能、人际智能和自我认识智能。实践证明，每一种智能在人类认识世界和改造世界的过程中都发挥着巨大的作用，具有同等的重要性。每个人与生俱来都在某种程度上拥有这七种以上智能的潜能，环境和教育对于能否使这些智力潜能得到开发和培育有重要作用。单纯依靠用纸笔的标准化考试来区分儿童智力的高低，考查学校教育的效果，甚至预言他们未来的成就和贡献，是片面的。这与美国的科学教育理念——“面向全体美国人的科学”“科学为大众”是不谋而合的。基础教育阶段的科学课程，应该是科学普及型的大众课程，而不是为少数人设计的精英课程。化学教育承载的不应只是培养化学人才的任务，更重要的是培养全面发展的、具备一定科学素养的合格的世界公民。学生的七种智能都应得到发展，而不仅仅是逻辑-数学智能。学生对化学的理解不可能是单一向度的，而是多元向度的，所以要坦然地接受学生个体和个体之间的差异性，个体和集体之间的差异性。每一个学生都有某一特定智能领域里的过人之处。

建构主义心理学认为，学习是建构内在的心理表征的过程，学习者并不是把知识从外界搬到记忆中，而是以已有的经验为基础，通过与外界的相互作用来建构新的理解。这里强调的是，学习不是被动、客观地接受外部知识的过程，而是主动地以已有经验为基础建构内部认知结构的过程。建构主义还认为，学习过程同时还包含两方面的建构：一是对新信息的理解是通过运用已有经验，超越所提供的信息而建构成的；二是从记忆系统中所提取的信息本身，也要按具体情况进行建构，而非单纯提取。学习既是对新信息的意义的建构，也是对原有经验的改造和重建。以化学课程为例，它主张学习者对化学学习之后的知识再建构。每一位学习者对化学课程的理解应该是主动地建构，而不是被动地接收教师灌输的知识。

结构主义课程观、要素主义课程观、后现代主义课程观与多元智能理论、建构主义心理学相结合，它们在中观层面对课程的编制、内容的甄选等进行了设计。

3.微观层面体现教材的功能并将科学教育目标具体化与细致化

教材是课程的载体，是学生学习化学知识、建构化学理论、体验科学研究方法、培养科学素养的工具。化学课程通过教材来呈现，通过教学来实践，通过评价来反馈。

在具体的操作即在课堂教学的课程实施微观层面，美国高中化学教材主张在教学中继续渗透STSE（Science、Technology、Society and Environment，科学、技术、社会与环境）教育思潮以及将新世纪科学教育改革落实到实处。培养公民科学素养是科学教育的总体目标，在教材实施的微观层面中它被具体化，包括了学生批判性思维和创新性思维的培养、职业发展教育（职业日）、应试技巧等。

（1）STS（Science、Technology and Society，科学、技术与社会）到STSE的嬗变

第二次世界大战以后，科学技术发展迅猛，尤其是计算机的出现、信息产业的蓬勃发展以及生产工具的巨大改善，导致了生产力、生产关系和生产方式等人类社会形态的根本改变。社会也由此跨入了一个全新的时代。这种巨变在战后的西方社会表现得尤为突出，它不仅反映在政治和经济结构上，也反映在整个文化形态上，而且涉及的范围之广，对西方文化乃至全球文化都产生了不可估量的冲击和影响。这种文化的变革使人们开始重新思考、重新看待现代社会的许多问题和矛盾。教育问题便是人们注重的焦点之一［4］。

面对这种变化的世界图景，科学教育也必然做出相应的反应。STS教育便是在社会和文化转变中应运而生的，它的理念和实践包含了人们对新的社会、文化模式的重新认识和思考［4］。

STS课程是当代国际科学教育课程改革的一个重要界碑。它体现了以综合的方式进行科学课程发展和科学教学的精神。STS课程以科学、技术与社会之间的关系为教学的中心，强调解决实际问题，而不是像第一次科学课程改革之初那样片面地强调化学学科的结构和理论知识。从这个意义上说，化学课程已经越来越贴近学生的日常生活，让他们不再感到化学的“神秘性”和“危害性”，更多地从中体验到化学就在自己生活的每一个角落。

在笔者接触过的部分美国化学教材中，STS教育思想始终贯彻在教材的每一个环节之中。比如：《化学：与变化的世界相联系》专门开辟了STS教育的专栏，专栏名称就叫做“联系——科学、技术与社会”。每一章都有固定的STS教育的栏目，共有27篇小短文。《化学：物质与变化》中则包括5个不同的栏目用于STS的教育，它们分别是“它是如何工作的”“每日化学”“化学与社会”“化学与技术”以及“化学职业”。其中，前4个专栏一共有26篇短文，分别从机器设备的工作原理、日常生活的实例、社会热点问题以及科技等4个不同的角度对学生渗透STS的教育。而“化学职业”更是结合全书全部27章，在每一章中介绍与该章内容有联系的职业。

值得一提的是，STS的教育思潮已经随着时代的发展逐步嬗变为STSE教育思潮，即科学、技术、社会与环境四者相联系。它要求学生能够正确处理科学对社会与环境（包括自然环境和工作环境）的影响［5］。在2012年培生版《化学》一书中，这一新的思潮得到了体现，它的STSE教育专栏称为“化学与你”，细分为“技术”“每日物质”“历史”“职业”“绿色化学”等共计41篇短文。

（2）批判性思维和创新性思维的培养

笔者认为，批判性思维和创新性思维，与我国课程改革里所提及的“创新精神”有异曲同工之处。它们都主张学生学习方式的转变，从被动学习到主动学习，从个体学习到合作学习，从接受学习到探究学习。在化学教材具体实施过程中，通过与多届学生互动与访谈，笔者了解到，学生之所以喜欢化学学习，原因有很多，但最重要的一条就是化学课有很多非常精彩的实验。在实验及活动中，学生可以亲自体验科学研究的乐趣，同时也可以亲自体会实验失败之后的沮丧，更能在实验设计及反思后重新认识科学教育的核心——探究。美国高中化学教材的实验与活动，已经悄然实现了从“定性”为主到“定量”的重大转变，也逐步实现了从“验证型实验”到“研究型实验”的过渡。学生学习化学的兴趣势必随着实验性质、实验内容的与时俱进，再度被激发并被提升到新的高度。

（3）不回避应试技巧

同时，值得一提的是，美国高中化学教材中并不刻意回避化学标准化考试的应试技巧。应试技巧不是洪水猛兽，在教材中渗透应试技巧不能简单地等同于应试教育。标准化考试，不仅在中国，在美国及其他国家，也是大学录取的重要指标。IB（International Baccalaureate）、AP（Advanced Placement）、SATⅡ（Scholastic Assessment Test）、ACT（American College Testing）里都有化学考试。

以IB教材为例，在最新一版《IB化学》（剑桥2014版）教材中，在一些例题讲解的同时，书上还会附有“考试技巧（Exam Tips）”栏目，用以指导学生如何在IB考试中顺利地解答问题。

在其他几版美国高中化学教材中，也都有“考试技巧”的小栏目。在《化学：物质与变化》一书中，在每一章的最后部分，会有一套标准化考试（Standardized Test Practice）的练习题。在练习题最后一题之后，会有一段“应试技巧（Test-Taking Tip）”的文字，全书一共有26章，也就有26种不同的考试技巧的介绍以供学生参考。

在培生版《化学》里，同样有着类似的标准化考试模拟题（Standardized Test Prep），共计25套，每一章的最后都有一套题目。题型既包括选择题，还包括论述题和是非题。在考题之后，会有一个“成功技巧（Tips for Success）”的文字，来总结各类问题以及解答的技巧等，供学生参考。同时，在该版教材的附属光盘之中，还包括一套ACT、两套SAT2的模拟考试题目与答案，可以让学生自测用。

总之，美国高中化学教材突出了科学的本质与化学的本质，并注重启发学生思考化学知识体系内在的逻辑联系，以及化学学科与外部事物的关联性。它对布鲁纳结构主义的继承和发展，是扬弃式的，而不是抛弃式的。在依旧以化学学科结构为课程内容体系的同时，适当降低了课程内容的难度，并根据要素主义和后现代主义课程理论不断地增添了与化学学科有关联的知识、职业、技术，并渗透了STSE的教育思潮。

（二）几本现行美国高中化学教材的介绍

教材的体系结构，是教材的核心问题，它是一个多层次的概念，其中包括：①教育教学思想体系，②学生身心发展的规律体系，③教学过程的规律体系，④课程的理论体系，⑤信息传播理论体系，⑥科学知识内容的逻辑体系。这些体系，在教材同一体中既以一定的结构形式独立存在并表现出来，又潜隐在同一种教材之中，相互融合起来［6］。如果说理念是教材的隐形体系，那么教材的显性体系则是它的目录、文本、图标和作业等。接下来，本文就将着重介绍几版主流美国高中化学教材，并进行分析与总结。“主流教材”的确定标准为：①由国际著名的教材出版商出版供应，②版次或者印次多，③代表教材编写的趋势和变化动向［7］。它们被广泛地使用于各知名国际学校。

美国高中化学教材往往会在教师用书^[1]的前言部分，花大量的篇幅，不遗余力地介绍本教材与众不同的核心特色栏目，以彰显自身的独到之处以及原创性。

1.《化学：与变化的世界相联系》（Chemistry：Connections to Our Changing World）

本书于1996年出版第一版，2000年出版第二版。本文介绍的版本是于2002年由普兰蒂斯霍尔公司推出的第三版。

本书的副标题本身就很引人注目，它直接点出了课程设计的背景是与科学课程第三次改革的理念密切相关。“变化的世界”表明，该课程将向读者展示多彩的地球家园，“联系”则突出了化学学科乃至科学本身的关联性，既隐含了STS思想，又包含一定的哲学意味。本书的核心特色栏目如表2-2。

表2-2　《化学：与变化的世界相联系》核心特色栏目

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除了以上几个栏目之外，在每一章的学习中，还包括以下几个固定的模块：引言、化学多媒体、化学日志、本节核心、学科综合、章节回顾与复习题等。本书的目录如表2-3。

表2-3　《化学：与变化的世界相联系》目录

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2.《化学：物质与变化》（Chemistry：Matter and Change）

本书于2005年，由美国麦格劳-希尔集团出版。

副标题“物质与变化”，直接指出了化学学科的研究对象，言简意赅，通俗易懂。“物质与变化”，也的确是该教材的两大主题。课程的体例也是先物质（包括原子结构、分子结构及性质等），后变化（相变、热效应、反应速率、平衡等）。本书的核心特色栏目如表2-4。

表2-4　《化学：物质与变化》核心特色栏目

(www.xing528.com)

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该教材的实验内容也非常丰富。国内学者曾对此进行过详尽的论述，现整理如表2-5［8］。

表2-5　《化学：物质与变化》实验内容

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除了实验，该书另一大特色之处就是它的STS教育素材非常丰富与多样。它们包括：如何工作、每日化学、化学与社会、化学与技术、与化学相关的职业等栏目。每一章中都有STS的教育思想的渗透。同时，该教材还注重化学与其他学科之间的联系，包括：地球科学、历史、物理、生物学以及天文学。国内学者对该两大特色栏目，即“STS”以及“与其他学科的联系”整理如表2-6和表2-7［9］。本书的目录如表2-8。

表2-6　《化学：物质与变化》“STS”栏目

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表2-7　《化学：物质与变化》“与其他学科的联系”栏目

表2-8　《化学：物质与变化》目录

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3.培生版《化学》（Chemistry）

本书是培生集团于2012年推出的高中化学教材。上海中学国际部也从2012年开始，在高中标准水平的班级中使用该版教材至今。值得一提的是，原来的出版商普兰蒂斯霍尔公司现已并入培生集团。与前文所介绍的两版教材不同，培生版《化学》教材没有任何副标题。

该版教材有几大核心特色栏目，它们分别是：神秘的化学（Chemystery）、微型实验（Small-scale Lab）、快速实验（Quick Lab）、图表解释（Interpret Graphs）、数据解释（Interpret Data）以及化学与你（Chemistry & You）等。本书的栏目如表2-9和表2-10。

表2-9　培生版《化学》核心特色栏目

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①原文为Candium，原料为糖果。

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表2-10　培生版《化学》“化学与你”栏目

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另外，培生版《化学》在每一章的开头设计了6个小图标，它们是：行动中的概念（Concepts in Action）、动态艺术（Kinetic Art）、虚拟实验室（Virtual Lab）、在线问题（Online Problems）、数学导师（Math Tutor）以及化学导师（Chem Tutor）。这6个小图标在教材正文中也均有分布，同时它们也是网络资源上的栏目，通过点击图标，学生可以在网上找到相关的在线资源。这大大增加了教材的趣味性和互动性。

行动中的概念为学生提供该章概貌式的概念，并用日常生活的具体例子做类比。动态艺术则用动画的形式使学生认识抽象的概念。虚拟实验室通过模拟的实验探究的形式对章节概念进行解释与巩固，它可以在模拟环境中演示，也可以在真实的实验室里动手做。在线问题即每一章每一节结束之后的练习，它们与书上印刷的题目是一样的，可以说是电子版的教材练习题。数学导师以及化学导师在书中会以卡通人物形式出现，它们会结合例题为学生详细介绍解题过程中的注意事项等细节。本书的目录如表2-11。

表2-11　培生版《化学》目录

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从该版教材的目录来看，它无疑更加从学生实际接受的程度出发，对有关章节与内容进行了取舍和调整。以第5章为例，前两版教材对于“电子排布”这一内容的处理都是先从“光波性质”出发，再引出玻尔模型与量子力学模型的对比，在最后的一个小节才会涉及本章的主题与重点，即“电子排布”。而培生版《化学》则将玻尔模型与量子力学模型的对比直接放在本章的开篇，并在第二节就安排本章的重点，即“电子排布”，在最后的一节才将“光的波粒二象性”展示给学生。这样的编排类似“倒叙”的手法。教师在实际教学中可以灵活安排，并不一定机械地按照教材原有的顺序进行教学。

第二个变动出现在该版教材的第18章。很明显，该版教材的编写过程中，考虑到了学生的具体情况以及或多或少地受到了新出台的《科学教育框架》和《下一代科学教育标准》的影响，对“化学反应速率”“化学平衡”以及“反应自发性”三个主题的难度与具体内容进行了降低与删减。在前两版化学教材里，这三个主题分别占了教材的2～3章的大篇幅，在实践中通常需要花大量的时间进行讲授。在培生版《化学》里，这三个主题被浓缩到了一个大章里，一共有5个小节，在实践中也只要对三者点到为止，不用过多地在难度上下工夫，减轻了学生的学习负担。

4.《化学：中心科学》（Chemistry：The Central Science）

美国AP化学课程实际上是为大学课程做准备的进阶先修课程。先修课程就是在高中阶段选读大学的课程。

《化学：中心科学》是一本在美国使用较为广泛的大学教材，也是美国大学委员会推荐的高中AP化学教材之一。它由培生集团出版，已经再版多次。自1977年发行至今，平均每三年就要更新一次。本文以第10版为例。

它的副标题“中心科学”表明了化学的学科地位：化学位于学科群的中央位置，并以此为圆心向外辐射和发散，与外部世界相关联。本书的目录如表2-12。

表2-12　《化学：中心科学》目录

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《化学：中心科学》一书与前三版美国高中化学教材的体系十分相近，只是比它们要深一些，此外还增加了一些应用性的章节，如：现代材料、环境科学、非金属化学、金属与冶金和配位化学等。AP考试通常并不涉及这些内容。

在原著的序言中，作者为本书提出了三个目标：

（1）化学在学习的主要领域和日常生活中非常重要。因此在文中尽可能地列出化学的重要应用和能使学生感兴趣的内容。

（2）化学不仅为今天的世界提供了重要的基础，而且化学还在不断地发展。作者希望该书能反映最新的概念和应用。

（3）希望教材有很强的趣味性和可读性，使本书对学生具有吸引力。

5.IB化学教材

IB化学教材是由出版社根据国际文凭组织（IBO）教学大纲编写的。IB组织关于化学课程只制定了教学大纲，而不指定具体的教材。严格地来看，IB化学教材并不属于真正意义上的美国高中化学教材，但是美国高中课程设置的高选择性，决定了IB在美国高中也有一定的受众人群。每年都有一批美国高中生选择IBDP作为自己就读的课程，并以此为申请大学的重要指标。和AP一样，IB课程作为大学预科的课程，在美国高中生里也有一定数量和规模。

无论是哪个出版社出版的IB化学教材，其内容大体上都可以分为三个部分：SL（Standard Level）的内容（也称为核心内容）、HL（Higher Level）的内容和选修内容。

本文将简要地介绍《IB化学》（剑桥第二版，核心必修部分）的核心特色栏目与基本内容。《IB化学》的核心特色栏目包括：科学本质（Nature of Science）、国际视野（International Mindness）、知识论（Theory of Knowledge）、例题详解（Worked Examples）、自我测试（Test Yourself）、应试技能（Exam Tip）以及模拟考试（Exam-Style Questions）等。本书的目录如表2-13。

表2-13　《IB化学》目录

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另外，根据2014版IB大纲，化学课程的选修内容为：材料、生物化学、能量以及药物化学。