美国高中化学教材训练系统的内容与特点

（一）美国高中化学教材“训练系统”组成

《化学：物质与变化》的训练系统主要由两大部分组成：在教材上的习题以及与教材配套的学习材料中的练习题。其中，教材上的习题包括穿插在章节内的练习题、每个小节结束后的评估题以及每章结束后的章节练习。而在配套的材料中，练习题的种类就更多了，包括“Student Guide for Content Mastery”“Chapter Assessment”“Supplemental Problems”“Challenge Problems”。

其中，穿插在章节中的练习题主要目的是让学生能够及时对所学习的内容以及知识点进行巩固与强化，而在每一个小节之后的练习题中，除了有针对本小节所学概念、知识点的问题之外，也包括了一些基于探究性学习和科学方法的问题。比如在书中第11.3小节后的习题中就要求学生“设计一个柱状图显示在500 g二英中每个元素的摩尔数”。

在教材的每个章节之后，都配备了大量的习题，内容大致可分为概念巩固、练习题、总结复习题以及批判性思维和写作题。题目难度有梯度变化，批判性思维和写作题的开放程度比较大，旨在帮助学生强化探究技能。

除了教材上的习题之外，《化学：物质与变化》也配备了大量的辅助练习供不同层次的学生以及教师使用。其中《Student Guide for Content Mastery》是一本旨在让学生通过自学或是教师在课堂上的简单讲解，能够对教材的内容以及主要的知识点进行梳理、归纳、总结的练习，题目难度较低，以引导学生阅读文本为主要目的。“Chapter Assessment”则是对这个章节练习的补充与强化，问题包括了核心词汇以及核心概念复习、批判性思维训练以及科学方法的应用。其中，后两部分的问题，开放程度较大，与生活的联系也较为紧密；而“Supplemental Problems”以及“Challenge Problems”则是针对那些学有余力的学生所提供的额外的练习题。“Supplemental Problems”旨在扩充学生的练习量，而“Challenge Problems”则提供了一些颇有难度的习题，但仍以开放式和探究式的题目为主。

（二）美国高中化学教材“训练系统”特点

首先，在《化学：物质与变化》的“训练系统”中，题目数量多，内容覆盖全面，难度层次循序渐进。在书中的章节练习和配套的章节练习中，除了有那些章节核心概念的巩固题之外，还提供了大量的练习题来帮助学生掌握与该章节对应的所需掌握的技能，并通过一些有难度的综合性的题目帮助他们加深对所学知识点的理解。同时，在这两个部分的练习中，包括了大量旨在训练学生批判性思维以及探究性学习的内容。这不但反映了美国《国家科学教育标准》中对于探究性学习的要求，也大大丰富了练习的趣味性。与此同时，配套材料中的“Supplemental Problems”以及“Challenge Problems”则针对章节中最核心的概念为学生提供了更多的训练机会以及更有难度的题目。总而言之，在《化学：物质与变化》中，“训练系统”深入学生在学习的每一个环节之中，而如此大量的练习题的存在，也给教师在为学生选择相应的习题时提供了充分的余地，同时，也排除了那些课外的练习题存在的必要，因为光靠课本所提供的训练量，已经足够让学生充分地理解并且掌握所要学习的知识点了。

其次，《化学：物质与变化》非常注重探究性学习以及科学方法的相关训练。前文已经提及过，按照美国《国家科学教育标准》，在美国高中化学教材中出现如此之多的探究性学习的训练自然是十分必要的。这些练习和训练出现在教材以及配套练习的各处，主要出现在教材中小节后的练习、章节后的练习以及配套材料的“Chapter Assessment”和“Challenge Problem”中。训练内容和开放程度每个章节不同练习各有不同，但是总体来看，的确涉及了探究性学习以及科学方法所必须的各种技能。比如，在第11章摩尔的章节练习中，就出现了如下的题目：

（1）一个公司有两种可能的铜的来源：CuFeS2和Cu2S。如果开采和提炼两种矿石的条件相同，哪一种会产生更多的铜？

（2）设计一个实验来确定明矾中结晶水的含量。

（3）设计一个思维导图来阐述摩尔的概念，要包含摩尔、阿伏伽德罗常数、摩尔质量、粒子数、元素质量百分数、经验式、分子式等概念。

（4）如果你用这种表述：“一摩尔氮”，这是不是能够完美地表达你的意思，或者有不同的方式来理解你这种表述？你有什么别的方法来让你的表述更加精确？

（5）图表中为不同的有机化合物的元素质量百分数，请回答下列问题：(www.xing528.com)

（后略）

这些问题分别针对探究性学习中所需要的分析与总结能力、实验设计能力、概念间联系归纳能力、交流能力以及图表理解、阐释能力等对学生进行训练。这些题目并不是我们传统意义上所理解的难题，并不需要高超的技巧去解决这些问题。题目的开放程度和难度也不尽相同。比如第（1）题的难度就不是很大，相对也不是那么开放，但是它通过把知识点放入实际生活的场景之中，让学生能够理解为什么要学习这一块知识点。而第（2）题则是在探究性学习中水平要求比较高的一道题目，需要学生自行设计实验去测定在水合物中的结晶水含量。这除了要求学生要在已经掌握了如何计算水合物中结晶水含量之外，还要对通过课堂内的实验或是文献调研掌握实验测定结晶水含量的方法并且将它迁移到实际的样品上。这无疑对学生来说是一个很大的挑战，需要他们在课外花很多功夫来完成，但是，这对他们掌握科学方法和探究方法来说是一个很好的训练。而第（3）题和第（4）题则通过让学生绘制思维导图以及寻找更科学的表述方式，帮助学生巩固该章节核心知识点以及知识点之间的相互联系、区分易混淆的概念、学会用科学的语言来精确地描述一个概念或是一个事实，可谓一举多得。

而在配套练习的“Chapter Assessment”中，最具特色的就是每章最后的关于科学方法应用的题目。该部分题目通过让学生阅读文本、图表等信息，将相关的化学知识放到一个生活中实际的场景之中，让学生们尝试如何运用课上所学到的知识来解决这些问题。比如第11章摩尔的对应题目如下：

每次Lisa去隔壁邻居开的杂货店的时候都会看到墙上挂着一个小瓶子，瓶子内装着一个化合物，有时候是蓝色的，有时候是粉色的。一天，她问老板娘这个瓶子里装的是什么，老板娘说这是一种古老的测天气仪器，但是她不知道里面是什么。Lisa决定找到这是什么化合物。于是她每天观察化合物、温度和湿度并且用表格和图记录下来。

（图、表略）

（1）温度和相对湿度是如何影响瓶中化合物的颜色的？

（2）从Lisa的观察中你可以推断出瓶中化合物的类型吗？解释你的推理。

（后略）

从这题中不难发现，题目要求学生阅读图表并且进行归纳、总结。这样的训练方式，不仅能够帮助学生更好地学习科学方法，更能够帮助他们体会科学研究并不是空中楼阁，掌握科学的研究方法，可以帮助我们回答身边所遇到的各种问题。无疑，像这样的题目，能够更好地让我们理解学习科学并不只是简单地做题甚至是一味地强调解题技巧；如何将所学的知识应用到生活之中，如何去理解、归纳、总结、翻译所看到的信息，这才是科学教育的根本目的。

在美国高中化学教材中，诸如此类的基于探究性学习和科学方法的训练还有很多，涵盖了探究过程的方方面面，这无疑对学生提升科学素养是大有帮助的。

最后，《化学：物质与变化》的“训练系统”非常强调学生的主动学习。在习题设计与划分的过程中，全面涵盖了学生从课前自学、文本阅读，到课后概念巩固、技能训练以及提升等整个过程。比如：在《Student Guide for Content Mastery》中，问题多集中在一些核心词汇和核心概念的理解以及教材文本的阅读上。题目的类型也多以配对题、判断题、选择题以及简单的问答题为主。其中，问答题主要集中在概念定义，学生能够在阅读完之后轻松地从文本中找出答案并且回答问题。这无疑有助于提高学生在课堂中的学习效率。而在每个小节之中以及小节结束，学生都能够及时地从书中找到相关的练习题来帮助自己及时地巩固、测试所学知识。在章后的练习题中，学生也可以选择不同层次的习题，针对单一知识点或者是多个知识点混合的题目，来强化自己的学习成果。此外，特别是在一些探究性的学习中，学生需要设计实验或是写一篇相关的文章。在此过程中，学生需要完成大量的文献调研并且独立完成自己的工作。这无疑需要学生的主观能动性，才能够很好地完成学习任务。

总之，美国教材的“训练系统”充分地体现了探究性学习的核心要求——主动学习。围绕这个开展的一系列练习无疑能够帮助学生进行非常严密、非常系统的科学素养的训练。