高中化学选修模块新教材特点浅谈

品读与研讨《化学反应原理》（鲁科版）后的体会
作者 李双峰

新课程改革已经进入新阶段，由山东科技出版社出版的“新世纪”版高中化学教材的6个选修模块：《化学与生活》、《化学与技术》、《物质结构与性质》、《化学反应原理》、《有机化学基础》、《实验化学》已经陆续摆到广大实验区老师和学生们面前。广东省教育厅教研室为了让教师和学生尽快渡过选用选修模块教材的困惑期，组织部分一线教师利用暑假期间成功编写了一套具有指导作用的化学选修模块的《学材》和《教学设计》。因此，笔者有幸在六月底就拿到选修模块中《化学反应原理》的黑白版。通过两个多月的自我品读与研究以及暑假期间参与新课程培训进行的研讨，感觉收获颇丰。本文试着对选修模块的《化学反应原理》（鲁科版）谈谈品读与研讨后的体会，一孔之见以其求教于方家。

一、品读与研讨模块内容的整体体会

“新世纪”版高中化学教材以知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观三个维度目标统领，以“化学学科的基本知识和基本技能”，“科学探究和化学学科的思想观念、研究方法和学习策略”，“反映化学与个人、社会、环境以及其他科学技术的广泛联系、相互作用和影响的STS内容”，作为三条内容线索贯穿始终，富于整体联系。《化学反应原理》（鲁科版）比较充分地体现了新课程的理念和课程标准的要求，更好地实现了三个维度目标、三条内容线索的融合统一、有机整合，做到了“既破又立”。

《化学反应原理》（鲁科版）对于学生学习活动和学习过程进行了细腻的处理，使该教材既充满了新意，又具有较强的可操作性。该教材设置了“联想•质疑”“观察•思考”“活动•探究”“交流•研讨”“迁移•应用”“概括•整合”等学习活动栏目，这些栏目与必修化学教材中的栏目具有一定的衔接性，更体现了高中生学习心理和学习能力发展的特点。可以说该教材就像浓缩的优秀教学设计，使得教师不用花很长时间准备，忠实地利用栏目设置进行教学活动就可以开展高水平的教学。
《化学反应原理》（鲁科版）的内容丰富，内涵深刻，更好地体现出化学科学的本质和真实面貌。该教材为教师的化学教学创造提供了很好的引导和空间，体现了时代性、基础性和选择性。该教材从“化学反应与能量转化”“化学反应的方向、限度和速率”及“物质在水溶液中的行为”三方面介绍有关化学反应的基本原理和研究方法。现代化学工作者都知道这些基本原理和研究方法对于深入了解化学反应的本质和规律是极为重要的，它们不仅具有理论意义，而且具有实用价值。这些基本原理和研究方法一方面是核心的基础化学知识，另一方面对学生将来从事化学科学研究与技术创新具有重要的指导作用。

二、模块栏目的特点：立体与灵动

新课程新教材倡导“每个学生都能学到更加适合自己的化学”，作为选修模块的《化学反应原理》也突出了化学学科的核心观念、基本概念原理和基本的思想方法。该教材为了体现科学的学习规律，促进教学方式转变，发展学生能力，采用了丰富多样、功能强大的教材栏目体系作为教材内容的主要呈现方式。这些栏目为教材建构起一个立体网络式结构，改变传统教材的单一线性模式，支持建构性、结构性和整合性的多样化教学方式和学习方式，既便于老师教，又便于学生学。“联想•质疑”有利于创设问题情景，激发学生的求知欲；“活动•探究”有利于指导学生亲自动手、动脑探索，体验过程与方法；“交流.研讨“可培养学生表达、分析、归纳总结和综合能力；“历史回眸”“资料在线”“身边的化学”“追根寻源”等栏目内容，有利于拓宽学生的知识面；“化学与技术”“化学前沿”可使学生了解最先进的化学领域新成果。
化学是一门以实验为基础的自然科学，实验活动与探究活动具有丰富内涵和独特魅力，能激发学生的学习兴趣、提高认识和解决问题的能力。新课程倡导以探究为核心的多样化的教学方式与学习方式，因此《化学反应原理》教材像所有的化学新教材一样，把过去的“学生实验”与“演示实验”转化为课堂的“活动•探究”活动。该教材的“活动•探究”一方面通过活动的程序性内容介绍让学生进行的研究能够“研有所据”，达到“研有所获”；另一方面通过 “方法导引”和“资料在线”对于重点的探究活动给予化学问题解决策略和一般思路的提示，或者为学生思考、分析有关问题，进行实验探究活动提供有关的理论依据和理化数据，体现了《化学反应原理》教材注重对学生进行科学过程与方法教育的理念。 《化学反应原理》教材对新知识的处理，基本上都是从“联想.质疑”开始。运用实景性图片或学生感兴趣的问题营造出有意义的学习情景，鼓励学生联想已有的经验和所熟悉的事物、现象，从中发现问题、产生疑问，激发思考，明确学习方向。
在新知识的学习阶段，运用“观察•思考”“活动•探究”“交流•研讨”等栏目，引导学生通过观察化学实验思考有关的问题，或通过亲自动手实验探究或进行有关的调研活动，与其他同学进行合作交流，对有关问题进行讨论等多种活动方式建构起对新知识的理解和认识，体现了建构性的学习过程。
同时，该教材还利用各种资料性栏目例如“历史回眸” “资料在线”“身边的化学”“化学与技术”“化学前沿”“追根寻源”等栏目内容，激发学生学习兴趣、扩大学生视野、促进对教材正文的多角度理解等作用，体现了教材的选择性功能。
在每一核心内容学习结束时，运用“迁移应用”和“概括•整合”，让学生学以致用，或让学生对学习的内容进行整合，对知识之间的内在联系加以组织和精致，理解、把握其中本质性的规律，建立知识网络，这又体现了学生认知的结构性和整合性。

三 模块内容特点：走向定量

高中化学新教材改变历史上的几种教材以采用降低难度、删减有价值的学习内容来解决学生水平差异的问题，尝试和探索着通过课程设计取向的多样性、教学要求和内容处理的层次性，体现学习的选择性，从而保证高质量的基础性，使“每个学生都能学到更加适合自己的化学”。 必修模块是在义务教育化学课程基础上为全体高中生开设的必修课程，旨在进一步提高学生未来发展所需要的与化学相关的科学素养，促进学生在知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观等方面得到全面发展，同时也为学生学习其他选修化学课程模块和相关学科课程提供必要基础。选修课程是在必修课程基础上为满足学生的不同需要而设置的。旨在引导学生进一步学习化学科学的基础知识、基本技能和研究方法，更深刻地了解化学与人类生活、科学技术进步和社会发展的关系，以提高化学科学素养，为具有不同潜能和特长的学生未来的发展打下良好基础。因此选修模块的教材要以学生个性发展的多样化需要为主，注意到与必修模块教科书的合理衔接，促进基础知识的深化与分析，拓宽知识面，提高化学素养，促进学生解决问题能力的提高。
作为选修模块的《化学反应原理》是为对化学原理有较高要求的学生所设计的，在陈述方式和内容深度上仍保持高中阶段应有的要求及与基础模块的衔接，但是更注重于学科知识的认知过程和要求，在叙述与推演上更重视事物间的科学内涵与发展的逻辑关系。认真品读与研究《化学反应原理》模块内容，我发现它与以往教材相比最鲜明特点是：从过去的定性描述走向定量分析。这样引导学生学习现代化学的最基础最核心的化学知识和掌握最基本的科学研究方法，在内容本质上提高学生学习的化学知识“含金量”，促进学生专业品质和科学素养的更进一步提升。
第1章“化学反应与能量转化”将过去教材中的很少出现的一个定量的学生实验“测定中和反应的反应热”放到课堂教学中的“活动.探究”，成为“化学反应的热效应” 部分教材和教学中的主干组成。“化学反应的焓变”由过去的简单了解要求提升到新教材应用盖斯定律进行探讨与计算。这样从定量层次讨论化学能转化问题，使大家对化学反应与能量转化认识产生质的飞跃。第2章“化学反应台的方向、限度与速率”是在具有化学平衡和化学反应速率的初步概念并已经能够定量描述化学反应的热效应的基础上引入“焓变”与“熵变” 定量探讨化学进行的方向，引入“化学平衡常数”定量探讨和描述化学反应的限度，应用化学平衡常数和“气体分压定律”定量探讨温度、浓度和压强对化学平衡的影响。引入“反应速率常数”定量探讨浓度、温度对反应速率的影响；引入“活化能”，结合反应速率常数定量探讨温度和催化剂对反应速率的影响。第3章“物质在水溶液中的行为”是在能够应用理论定量分析化学反应的可能性、计算反应的最大反应限度和平衡移动情况的基础上引入“电离平衡常数”对水溶液中的弱电解质的电离平衡进行定量探讨和研究；引入“溶度积”对沉淀在水中的溶解平衡和沉淀的溶解与生成、转化进行定量研究和探讨。
《化学反应原理》在内容上如此多的定量探讨的内容，在高中阶段有什么用途和意义呢？在过去的教材使用过程中，常常遇到学生的“这个反应为什么可以发生而另一个反应却不能发生？”、“这些反应条件怎样影响反应速率和化学平衡？”、“为什么生成的沉淀是这种物质而不是那种物质？”等等问题让我们欲言难齿而苦恼。例如初中化学课本C还原CuO的反应产物是Cu和CO2 ，而高中化学课本C还原SiO2产物为Si和CO。为什么C在这两个相类似的反应里被氧化的产物不一样呢？根据《化学反应原理》第2章“化学反应台的方向、限度与速率”引入的“焓变”与“熵变”对化学反应进行的方向和程度影响的知识，我们可以依据△H-T△S的值的大小判断一个化学反应进行的方向。现在我们就可以这样和学生一起对上面问题进行定量分析：

对于C还原CuO所发生的反应有下列两种可能情况：

1、如果反应为：2CuO+C=2Cu+CO2↑，则

△H-T△S =(-394.4+2×0)-[2×(-127.2)+0]=-140.0(kJ)<0

2、如果反应为：CuO+C=Cu+CO↑，则

△H-T△S =(-137.3+0)-(127.2+0)=-10.1(kJ)<0

根据以上计算的△H-T△S均小于零，说明这两个反应都有可能发生。但反应(1)的△H-T△S更负，因此反应按照(1)式进行的趋势占优势，说明C还原CuO的反应里，将C的氧化产物写成CO2更合理。实验结果表明C的氧化产物也是CO2。

对于C还原SiO2，我们也可以做相似的定量研究：

1、如果反应为SiO2+C=Si+CO2↑，则：△H-T△S =(-394.4+0)-(-805.0+0)

=-394.4+805.0=410.6(kJ)>0

2、如果反应为SiO2+2C=Si+2CO↑，则：△H-T△S =[(-137.3)×2+0]-(-805.0+2×0)=530.4(kJ)>0

由于△H-T△S均为正值大于零，则这两个反应在标准状态都不能自发发生。那么在高温下能否进行？我们可以用△H-T△S进行进一步计算与研讨。

当反应为SiO2+C=Si+CO2↑时，△

H°3=(-393.51+0)-(-859.4+0)=465.89(kJ)

△S°3=(213.64+18.7)-(41.86+5.69)=184.79(J·K-1)。我们可以得到这样一个式

子：△H-T△S=465.89-184.79×10-3 T

设△H-T△S <0 即465.89-184.79×10-3T< 0 。我们可以解出T>2521.18K，也就是说当温度升高到2521.18K时，该反应能发生。
当反应为SiO2+2C=Si+2CO↑时，△H°4=(-110.53×2+0)-(-859.4+2×0)=638.34(kJ)

△S°4=(197.91×2+18.7)-(41.86+2×5.69)=361.28(J·K-1)
则：△H-T△S=638.34-361.28×10-3T。设△H-T△S <0，即638.34-361.28×10-3T<0

我们可以解出T>1766.88K。即当温度超过1766.88K时，反应按生成Si和CO方式进行。

经以上的定量探讨，我们可以得知：在高温条件下，△H-T△S都可变为负值。也就是说，在高温条件下这两个反应都能进行。但生成Si和CO的反应比生成Si和CO2的反应易进行，因生成Si和CO的温度较生成Si和CO2低754.3K。所以我们将SiO2跟C的反应写成：SiO2+2C=Si+2CO更能合乎实际反应事实。
现代化学的发展已经走向定量化，走向定量是化学作为一门学科成熟的标志。高中化学新教材选修模块在内容上导向引导学生运用适当的数学方法，定量的分析和解决有关化学反应的问题，因此新教材体现了的鲜明时代特点和中学学科发展要求。通过对《化学反应原理》（鲁科版）的品读与研讨，我们不得不赞同北师大博导王磊教授的观点：该套化学新教材是“有灵魂和有生命”的，反映了高中化学课程内容改革的重要趋势和方向

参考文献：

1、王 磊 《高观点 大视野 多角度》 《化学教育》 2005年第3期
2、李双峰 《新课程的教材版本及主要特点》《读书时报*化学天地》2005年第1期