中美高中化学教材支撑系统的实践比较优化

（一）美国高中化学教材“支撑系统”实例介绍

1.《化学：与变化的世界相联系》“支撑系统”介绍

《化学：与变化的世界相联系》教材，即学生用书，约900页。它的“支撑系统”包括：教师用书，比学生用书更厚更重，涵盖了学生用书的全部，约1 000页，彩印；教学用光盘一套，共10张，激光视盘格式；学生用实验手册一本，共87个实验，16开，约400页；教师用实验手册一本；教学参考资料一套，共31本，16开，每本约40页，主要是练习和作业题；计算机试题库；课堂管理手册；教学用幻灯片；元素周期表挂图；分子模型等。这一整套教材“支撑系统”为教师的教学提供了极大的方便，在教师力量相对薄弱的地区和学校，对教学质量也是一种重要的保证。

它的多媒体资源非常丰富，上文提到的教学用光盘，一共有10张光盘、共300分钟的影像资料，其中有100多个专题。这些专题与各个章节紧密结合，包括科学探索、化学演示、化学动画等一系列吸引人的内容，如来自于原电池的能量、养鱼池的pH、废水的处理等。使用这套光盘，不但能使学生观察到一些在课堂上无法演示而又非常有趣的化学现象，还会向学生提出一些富有新意的问题，不但丰富了课堂教学，激发了学生的学习兴趣，也为学生创造了运用化学的情境，为教师创造了不断激发学生思考、推动其参与科学探究活动的机会。

除此之外，《化学：与变化的世界相联系》的多媒体资源还包括：“学生学习互动指南”（光盘）、“测试资源库”（光盘）、“化学领域考察”（录像）、“化学传媒模拟软件”以及“网上学习中心”等。

“学生学习互动指南”含有各个章节测试、概念练习、综合练习以及SAT2考试准备练习，在每一章节测试中的题目里还包含“提示”部分。

“测试资源库”的每一章都有75道问题，这些问题分别为内容复习、概念掌握、批判性思维和运用、问题解决。教师可以运用这一资源库自行组题，不但能够对学生进行事实性测试，也能评价学生的理解能力。

“化学领域考察”两套录像带包含了一些4～9分钟的小片段，诸如犯罪研究实验室中的化学、啤酒的故事、土壤的平衡、化合物的设计等。学生从中可以看到人们如何解决涉及化学问题的一些音像，以及科学家是如何运用科学方法来面对一些令人晕眩的问题。

“化学传媒模拟软件”则有29个模拟软件，如酸碱强度、土壤的分析等，还附带有学生用书和教师用书。有了这一套软件和配套材料，学生就能进行一系列深入而又安全的化学探究活动。

“网上学习中心”，可以使学生到出版社的网站上去查询资料以及做一些练习题，该网站还提供了不少相关的化学网站链接，使学生能了解最新的学科发展。

由于激光视盘播放器与录像机等播放设备在21世纪初已经逐渐被淘汰，所以该册教材的“支撑系统”里被教师使用最为频繁的还是教师用书、纸质练习册和网上资源。

2.《化学：物质与变化》“支撑系统”介绍

《化学：物质与变化》的“支撑系统”资源非常丰富，包括：教师用书、学生实验手册、教师实验手册、课件教学光盘（CD-ROM格式）、可以插在课件中播放的与化学有关的视频片段（CD-ROM格式）、与教材配套的每一章节的习题、用于每一章复习的习题等。配套的光盘共有8张之多，其中4张光盘是与教材配套的上课用的课件，包括全部26章的教学内容，每一章大约有70到100张幻灯片，有的还插入了视频。教材提供的课件可供下载、编辑与修改。此外，还有3张光盘的学生习题，包括作业题、课堂练习、每章复习、补充习题、批判性思维练习、课堂练习等，共有十多种不同练习，它们是只读文件，不可编辑的。还有一张专供教师使用的光盘，光盘中有上述各类习题的答案、各章的小测验题目，并由专门的题库用来命名测验题。这些教学辅助材料大大地提高了教师的工作效率，同时也保证了教学过程的科学性，除了教师专用的光盘外，其他的光盘都可以供学生参考。信息量巨大的教材，再加上大量的教学辅导材料，在客观上较好地保持了教学的公平性。处于偏远地区的学校，即使缺少合格的教师，但只要有电脑等基础教学设备，也能保证基本的教学质量［25］。

在教师用书的“教师板块”栏目包括：资源经理、实验材料列表、解决方法准备、教学策略要点、多元学习方式、评价计划、教育技术、教学重点、演示、多元文化、不一样的教学、化学日志、评价。

除了以上分散到正文中的各大栏目外，教师用书还包括：课程简介、国家科学教育内容标准、课堂资源介绍、教学进度与计划、教学策略、实验室安全事宜等。这些部分出现在正文之前，共有56页独立的篇幅。

本教材的资源十分丰富。除了书中的栏目外，教师板块还特别为教师罗列了一系列可供选择的课外资源与技术支持。而且重视因材施教以及主张多元化的教学策略。在教的层面上，突出教学重点，强调演示实验的作用；在学的层面，理解并尊重文化的差异性以及主张多种学习方式；与美国《国家科学教育标准》紧密相扣，每一章都有与科学教育标准内容标准相符合的内容列出。　

3.培生版《化学》“支撑系统”介绍

培生版《化学》教材及其“支撑系统”共分为两大部分：纸质印刷品和多媒体资源。

其中，纸质印刷品除了教材（约1 600页）本身以外，还有教师用书（约1 700页）、学生练习册（约400页）以及练习册答案，一共有4本。

而数量和种类更多的是多媒体资源，它们分为两大类：网络资源与非网络化资源。

网络资源既有学生版本，又有教师版本，同时它还提供数学指导、化学指导、动画和视频等特色栏目。

而非网络资源则以光盘的形式存储，共分三张光盘，其中有两张CD-ROM（只读光盘）与一张DVD-ROM（只读型数字激光视盘）。CD-ROM一张是标准化考试模拟练习题，包括ACT和SAT2；另一张则是虚拟实验室的内容，里面是用动画的形式展示的化学实验。DVD-ROM的内容更为丰富，容量也很大，包括：教学用课件（每一章节都有）、学生练习册（同时有纸质版）、评价题以及大量的实验手册等。DVD-ROM里面的每一个文件都是可以重新编辑的。

在每一章的正文之前的两页，教师用书会以表格的形式整理出该章的“科学教育内容标准”“教学目标”“印刷资料”和“网络资料”上的课堂活动计划与课程资源的出处等。除此之外，教师用书，还会罗列出相关的实验仪器设备以及部分补充多媒体资源。而每一章都涵盖一个“大概念”（Big Idea），在新课开始前介绍“大概念”，在新课结束时，总结并评价“大概念”，也是教师用书在每一章必不可少的环节。

而在每一章开头的地方，教师用书会为教师介绍在线资源、科学教育内容标准，它们的位置是在教师用书的左侧。

同时，为了保证教育的公正性，在每一章开头的位置，教师用书还会有“聚焦英语学习者”的栏目，它出现在本章第一页的下方。

而本章引言部分的教学设计建议则出现在本章第二页的下方。

“理解设计”是培生版《化学》教师用书特有的栏目之一。它出现的位置是本章第二页的右边。它是以问题驱动的形式出现的，通常这些问题的提出都是基于本章的“大概念”。

在美国的教育体系中，教师的作用主要是“指导”和“引导”，目的是使学生主动地学习。“支撑系统”的作用不仅局限于帮助教师讲课，更主要的是使学生转变传统的学习方式。培生版《化学》教师用书给笔者留下的一个非常深刻的印象就是它非常重视学生的客观差异性，并尊重这一差异性。它独创性地提出的5E教学法，就是因材施教的教学设计典范。

5E是由五个英文单词的首字母组成的，它们是：Engage^[3]（准备）、Explain（解释）、Explor（e探索）、Extend（扩展）以及Evaluat（e评价）。5E教学法通常被编排在具体章节的教师用书的左右两边。通常是以“准备”环节开始，以“评价”环节结束，“解释”“探索”以及“扩展”等策略则按照具体章节分布在日常教学中。它们三者并没有严格的顺序。

如表2-30，“准备”环节基本以某一具体章节引言“化学与你（Chemistry & You）”开始展开，以设置问题情境开始进入教学环节，主要有四种具体措施：“建立背景（Build Background）”“激活优先知识（Activate Prior Knowledge）”“进入优先知识（Access Prior Knowledge）”以及“阅读基础（Foundation for Reading）”。“阅读基础”的环节还分为“建立词汇（Build Vocabulary）”和“阅读策略（Reading Strategy）”两个步骤。

表2-30　“准备”环节的措施

如表2-31，“解释”环节主要是通过教师讲解来详细解释教材里某一个具体的化学概念。通常以如下几种方式进行：“建立联系（Making Connections）”“总结（Summarize）”“类比（Use an Analogy）”“可视化效果（Use Visuals）”“讨论谈话（Start a Conversation）”“使用模型（Use Models）”“应用概念（Apply Concepts）”“图表解释（Interpret Diagrams）”“批判性思维（Critical Thinking）”“错误概念警示（Misconception Alert）”等。

表2-31　“解释”环节的措施

“探索”环节主要围绕教师演示实验与学生活动展开，强调科学的探究性、互动性和实践性。如果是教师演示实验的环节，教师用书还列出了详细的目的、材料、过程和期待结果等。而学生活动则包括了“快速实验（Quick Lab）”和“微型实验（Small-Scale Lab）”两类探究实践方式，这两类实验的具体名目在教材介绍中已经罗列。实验仪器设备的配置齐全与否是“探索”环节能否顺利进行的关键因素。

“扩展”环节则是化学学科与其他学科的关联，突出了科学的综合性。其他学科主要包括：历史、物理学、生物学、天文学、地学、环境科学、药学、哲学等。

如表2-32，而“评价”环节出现在章的最后，一般分为“非正式评价（Informal Assessment）”和“再度教学（Reteach）”两个步骤，进行整个章节的总结。

表2-32　“评价”环节的步骤

除了在教师用书左右两边列举的5E教学法，在具体章节的下方位置，还会有“职业发展笔记”“理解力检查”“不同教学策略”“数学基础”“聚焦英语学习者”“练习答案”等栏目。

“职业发展笔记”是各类前沿化学科学与技术的详细介绍，用于扩展教师的知识面。

“理解力检查”是与本章大概念相关的一些启发性的问题。

“数学基础”则涉及有效数字、科学记数法、单位换算等数据处理的方式方法。

“不同教学策略”针对不同层次的学生，一共有5个层次。它们依次是“低效率的读者（Less Proficient Readers）”“英语学习者（English Language Learners）”“学习有困难者（Struggling Students）”“特殊要求者（Special Needs）”以及“高级学习者（Advanced Students）”。

“聚焦英语学习者”针对的是国际学生。因为语言能力和文化背景的差异性，有的学生可能无法顺利适应全英语的教学，所以这一策略旨在帮助学生提高化学英语词汇量与知识迁移及应用能力。

4.《化学：中心科学》“支撑系统”介绍

AP化学教材有一本教师用书——《教师资源手册》（Instructor's Resource Manual，340页），也有配套的练习册——《考试项目文件》（Test Item Files，810页）；配套光盘一张，CD-ROM格式，内容是教材的电子版；书上习题的部分答案，也是有电子版的。

在《教师资源手册》里，每一章都包括三部分，它们分别是：“媒体资源”“教学提示”以及“课外读物”。其中，“教学提示”环节还包括了学生易错概念以及授课提纲。

另外，巴朗（Barron）版AP化学习题也是教师使用最多的练习册之一。

5.《IB化学》“支撑系统”介绍

目前专为IB化学课程编写的教材种类并不是很多。主要有国际文凭出版社（IBID Press）的化学教材（全一卷，500多页），培生集团出版的IB化学教材（共三卷），牛津大学出版社（Oxford University Press）出版的IB化学教材以及剑桥大学出版社的版本。IB教材没有教师用书。教师可以根据实际情况选择其他教材或练习册［如牛津大学2014版《学习指南（Study Guide）》］作为参考书。同时，《IB化学》（剑桥第二版）教材也没有特定的配套习题册，但有多媒体真题题库，教师可以根据实际情况选择或原创有关题目，供学生练习，这对教师专业素质提出了非常高的要求。

6.教学设计实例——基于各大要素的案例介绍［26］

美国高中化学教材强调科学研究的严谨性和可检验性，使科学教育充满了求真务实的氛围。科学方法对于接触化学的高中生来说，并非遥不可及。教学要源于教材，但不能拘泥于教材，虽然教材里有机化学一章的第一节里没有编排科学探究的环节，但是它确实是科学教育中科学方法培养的重要手段，必须要对教学内容做出适当的改变与组合，以体现教材的特色。

笔者对有机化学绪言课的第一课时进行了设计。设计意图立足于培养学生的兴趣、科学方法的渗透以及让学生转变学习方式。学习者的兴趣是最好的老师，如何激发学生学习化学的兴趣与动机，在化学教育的启蒙阶段有着至关重要的作用。而通过介绍有机化学发展简史以及若干探究活动，旨在让学生体会到有机化合物的独特性以及科学探索与发现的喜悦。本节课采用课件投影、Authorware模拟等信息技术与学生探究活动相结合、球棍模型组装等教学方式，时间为1小时。其中Authorware软件是笔者自己利用业余时间制作，并非教材配套的软件。

（1）教学流程

有机化学的发展历史→生活中的有机物→最简单的有机物——甲烷→甲烷球棍模型的展示→布置任务1→学生活动1→同系物→布置任务2→学生活动2→同分异构体→布置任务3→学生活动3→小结。

（2）教学目标

①知识与技能

认识身边最常见的有机物，了解有机化学基本概念（如：烷烃、同分异构体等），学会用球棍模型搭出一定数量的有机物分子模型。

②过程与方法

通过分组活动体验科学探究的基本过程，学会用归纳的方法得出结论。

③情感、态度与价值观

通过了解有机化学发展简史，树立化学是一门实验科学的观念。

通过分组活动，培养多元文化背景下学生的团队合作精神。

（3）教学过程（如表2-33）

（二）中国高中化学教材“支撑系统”介绍

1.各版高中化学教材“支撑系统”介绍(www.xing528.com)

国内教师用书的设计是相对独立于教材之外的。以江苏教育出版社版（以下简称苏教版）为例，教师用书是独立出版的。全书是根据《普通高中化学课程标准（实验）》的要求，配合江苏教育出版社出版的高中化学教材而编写的，供广大中学化学教师教学时参考。在本书编写过程中，充分吸收了广大中学化学教师的教学经验，力求使本书具有针对性和指导性。

本书根据教材的章节目录，设置的主要栏目有“学习目标”“课时建议”“编写思路”“教学建议”“疑难解析”“实验指导”“习题研究”“参考资料”等。其中“教学建议”在帮助教师把握教材内容的基础上，从教与学两方面提出思路和建议，并附有若干教学设计片段供教师讨论；“实验指导”则对教材中的实验做了进一步的说明和解析，并提出了一些建设性的意见和参考方案，同时根据本专题的内容新增了若干实验；“疑难解析”从知识拓展、教学组织和实验设计等方面提出具体的要求；“参考资料”从化学学科发展史、化学研究成果的应用、教材有关知识的拓展、化学与社会可持续发展的关系等方面提供教学素材，帮助教师更好地理解教材，合理地组织教学过程。附录部分则是书上练习题的答案。

表2-33　有机化学绪言课教学过程设计

续表

续表

各版高中化学教材“支撑系统”的比较研究，侧重在教学用书上。除了苏教版，还有人教版与山东科学技术出版社版（以下简称鲁科版）等，有学者根据《普通高中化学课程标准（实验）》要求的呈现内容与3版教师用书进行了吻合度的比较，现整理如表2-34［27］：

表2-34　高中化学教师用书比较

续表

2.上海化学教材“支撑系统”介绍

上海科学技术出版社出版的《化学》教材（以下简称上海版《化学》）“支撑系统”主要由《化学教学参考资料》《化学学科教学基本要求》以及练习册所组成。通过走访部分中学化学教师，笔者还了解到，各学校将各自的化学实验室以及教师自己开发的多媒体课件等资源也作为“支撑系统”，进行教学实践。上海版《化学》并没有统一的多媒体数字资源供全上海市化学教师和学生使用。考虑到每个学校软硬件条件存在各自的差异性，本文仅仅介绍高中《化学教学参考资料》以及《上海市高中化学学科教学基本要求》。

（1）上海版《化学》“基础型课程”的“支撑系统”

“基础型课程”共十三章，在高一和高二两个年级完成教学。其中第一、三、四、六、七、九章是基础理论章节，第二、五、八章是元素章节，第十一、十二章是有机化合物章节，第十、十三章是实验章节。

《化学教学参考资料》是依据《上海市中学化学课程标准（试行稿）》编写的，共分4本，每个学期1本。它明确了课程标准所规定的中学化学教学目标，落实教学内容和水平要求、训练形式和题量要求等，帮助教师达到预定的教学目标。

它向教师提出教学建议，并尽力针对教师在教学过程中可能碰到的问题给予一定的指导和帮助，文字表达简明扼要，观点鲜明、针对性强，提供教学背景的资料翔实、权威，反映了当今科技的发展和教学改革的新成果。它的具体体例如下：

·在每一章章名后是关于全章总的说明，分以下几部分：

一、本章的地位和作用

扼要介绍本章在整个高一、高二化学教材中的地位和作用，便于教师使用本教材时从总体上把握本章教材，了解本章和上下章节的关系。

二、本章教学目标

从“知识与技能”“过程与方法”和“情感态度与价值观”三个维度分析本章的内容和要求。在“知识与技能”中具体知识点后的（A）（B）（C）是课程标准规定的学习水平等级。

三、本章重点和难点

四、本章课时安排

五、本章知识结构

以网络图的形式列出本章的知识框架。

·在每一节的节名后列出本节的说明，分以下几部分：

一、教学目标

列出本节“知识与技能”“过程与方法”和“情感态度与价值观”三个维度的教学目标。

二、重点和难点

三、教学建议

提供参考的教学建议，指出教学上应注意的一些问题。

四、相关链接

提供有关的参考资料、仪器介绍、对某些内容的说明、知识介绍等。

五、“课堂练习”参考答案

提供每一节“课堂练习”的参考答案。

所有课本中的英文阅读材料都附在相应的答案中。

·本教学参考资料最后附有《化学练习部分》的参考答案。

《上海市高中化学学科教学基本要求》是根据2004年出版的《上海市中学化学课程标准（试行稿）》高中阶段基础型课程的学习内容和要求，对教学内容做了全面的整理和分析，对教学要求做了明确和具体的规定，是指导高中化学基础型课程总复习的依据，主要供高二学生使用。为了便于广大学生和教师使用，本书根据课程标准中内容与要求的主题设计，分为“物质的微观世界”“物质的变化及其规律”“一些元素的单质及化合物”“常见的有机化合物”“化学实验活动”5章。每章的首尾分别有章引言和“水平诊断”，每节又由节引言和“内容要求”“知识结构”“学习指导”“例题分析”组成。

教学的基本内容与要求主要通过章、节的引言和“内容要求”部分呈现。“内容要求”部分以知识与技能为主，过程与方法方面的要求在“内容要求”部分和章、节的引言中均有体现，情感态度与价值观方面的要求在章、节的引言中得到更多的体现。

“知识结构”部分主要呈现该部分知识的全貌和知识之间的相互关系，有助于知识梳理和形成网络。“学习指导”部分侧重于引导良好的学习思路、方法和对重点、难点知识进行指导。“例题分析”部分是通过具体的实例，帮助师生深入理解教学的基本要求，同时也进行方法引导、思路点拨和知识指导。“水平诊断”部分主要帮助学生了解自己对教学基本要求的达成情况。

（2）上海版《化学》“拓展型课程”的“支撑系统”

高三拓展型化学教学是初中和高一、高二化学教学的继续和深化，使学生在掌握初级的化学基础知识和基本技能，了解研究化学的一些最基本方法的基础上，对化学学科有较全面的认识，比较系统地掌握有关的化学基础知识和基本理论；加强综合程度的学习训练和化学知识的灵活应用；在化学研究的基本技能上有所提高；进一步提高自学能力和独立的工作能力以及养成实事求是的科学态度，为其今后适应社会生活，参加社会主义建设和进一步深造打下基础。

本教材的结构主线与高一、高二的结构主线——理论和元素穿插进行不同，共分为9章，前4章是理论（包括：原子结构与元素周期律、化学键和晶体结构、化学中的平衡以及离子互换反应和氧化还原反应），后两章是元素化学（包括：非金属元素和金属元素），第七、八章是有机化学（包括：烃以及烃的衍生物），第九章是化学实验探究。

本教材教师用书具体体例如下：

·在每一章章名后是关于全章总的说明，分以下几部分：

一、本章的地位和作用

扼要介绍本章在整个高三化学拓展型教材中的地位和作用，便于教师使用本教材时可从总体上把握本章教材，了解本章和上下章节的关系。

二、本章教学目标

从“知识与技能”“过程与方法”和“情感态度与价值观”三个维度分析本章的内容和要求。在“知识与技能”中具体知识点后的（A）（B）（C）是课程标准规定的学习水平等级。

三、本章重点和难点

四、本章课时安排

五、本章知识结构

·在每一节后的节名后列出本节的说明，分以下几部分：

一、教学目标

列出本节“知识与技能”“过程与方法”和“情感态度与价值观”三个维度的教学目标。

二、重点和难点

三、教学建议

提供参考的教学建议，指出教学上应注意的一些问题。

四、相关链接

提供有关的参考资料、仪器介绍、对某些内容的说明、知识介绍等。

五、“课堂练习”参考答案

提供每一节“课堂练习”的参考答案。

所有课本中的英文阅读材料都附在相应的答案中。

·本教学参考资料最后附有《化学练习部分》的参考答案。

无论是基础型课程，还是拓展型课程，在教师用书中，并没有教学设计的样例供教师参考。从访谈中，笔者了解到，教师参考用书中被使用最频繁的部分是参考答案。