化学教科书的二次开发——以“质量守恒定律”为例（下）

三、化学教科书“二次开发”的途径

“二次开发”既不是对化学教科书的简单加工，也不是教师随意的主观行为，它要求教师站在化学学科思想的高度，从学生的实际需求出发，剖析化学教科书中的具体内容和栏目设置，灵活采用教学方法，合理安排教学进度，利用各种教学资源，精心设计开发方案。

1 ．基于化学教科书

化学教科书汲取了先进的教育理念和研究成果，汇聚了学科专家们的智慧，是学生获取信息、习得知识的最直接的来源，也是先进教学方法和模式的体现。所以我们在进行“二次开发”时要基于化学教科书。

（ 1 ）尊重。化学教科书是课程的核心和载体，不仅反映了国家的意识形态还承载着化学教科书编制者的教育理念。无论从化学教科书编制的系统性看，还是从专家或权力机构审查的权威性看，化学教科书都是学校教育中最重要的部分，是衡量一个国家或地区教育发展水平的重要标志。因此，我们应当尊重化学教科书。

（ 2 ）查阅。课程标准是国家对教育课程的基本规范，它体现了国家对学生在知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观等方面的基本要求。因此，教师在授课之前应当查阅课程标准，知道学生要学习到什么。

（ 3 ）理清。理清化学教科书是指剖析化学教科书设置的栏目及其作用，理清内容的组织思路。栏目是教材的重要组成部分，起着提纲挈领的作用。教科书中利用“资料卡片”、“学与问”、“科学探究”、“思考与交流”等栏目来引导学生的学习活动，交互性强，更有利于教学内容的组织。

2 ．超越化学教科书

超越化学教科书是指利用其它的教学资源对教材进行灵活、个性化的处理。它包含以下几个方面的内容：

（ 1 ）替换。如果某些材料不贴近学生的实际生活或趣味性不强不足以激发学生的兴趣，就应该用其他材料取而代之。如某些内容的理论性强、抽象难懂，教师则应当精心设计先行组织者材料，为学生提供脚手架，提高学生的学习兴趣、降低学习难度。

（ 2 ）增加。新教材中增加了一些内容新颖、趣味性强的图片，增强了教材的可读性。但对于一些抽象难懂的概念，教师在教学过程中应该根据学生的思维特点适当增加一些图片或图表，增加其真实性和亲切感。

（ 3 ）删减。删减包括数量的缩减（材料数目、长度）和质量的缩减（调整教学要求）。有的班级学生基础知识牢固、接受能力强，而有的班级学生基础知识薄弱，接受能力差，教师可以针对实际情况进行删减，减轻学生的负担。删减的时候需注意不能影响教材整体结构的完整性和系统性。

（ 4 ）补充。根据课堂实际情况适当地增加教学内容或提高教学难度可以满足不同层次学生的需要。例如，在进行一些较为复杂的计算的教学时，如果化学教科书中例题太少，教师应当适当补充习题让学生得到充分的锻炼。

（ 5 ）调整。课堂有一定的预设性，但更多的是生成性的。教师应根据学生的课堂表现和知识掌握情况适时调整教学进度、难度，更加关注学生的学习特征和学习方式。

3 ．创造化学教科书

创造化学教科书是“二次开发”的最高境界，指的是教师根据教学情景和学生自主开发和编制化学教科书。

（ 1 ）开发。化学教师在使用纸质教材的同时，还可以把目光投向日益发达的网络，查阅电子期刊，如《化学教育》、《中学化学教学参考》、《化学教学》、《化学教与学》等，或访问化学教育类网站如人民教育出版社高中化学网（ http://www.pep.com.cn/gzhx/ ）、中国化学课程网（ http://chem.cersp.com/ ）等。充分运用这些资源，可以为教师开发新的教学资源带来便捷。

（ 2 ）挖掘。学生需要掌握的不仅仅是知识，还需要掌握隐藏在知识背后的方法，将这些方法灵活地运动到以后的学习中可以有效地降低学习难度。例如，在进行较为复杂的化学概念的学习时（如“元素”、“化合价”等），要充分运用了类比、迁移、归纳、演绎、分析、综合等多种学习方法去掌握化学知识。

（ 3 ）升华。教师在传授知识的同时，要提炼出知识的价值，使知识得到升华。化学知识首先具有认识价值，其次具有过程价值、情意价值和实践价值。认识价值是基础，脱离了认识价值，空洞地谈过程价值、情意价值和实践价值是不现实的。但是，化学知识的教育价值也绝非只有认识价值，上述四个方面的价值既相互独立，又相互包容、相得益彰。全面地发挥化学知识的教育价值，开展有效的化学教学活动方式以实现化学知识教育价值全面地转化为学生的化学素养，促进学生的全面发展，是化学教育研究与实践的重要研究课题。

四、化学教科书的“二次开发”案例研讨

为了更为详尽地说明如何对化学教科书进行“二次开发”，这里以“质量守恒定律”这一内容为例，来充分探讨如何解读、分析、创新化学教科书，并进行合理地教学设计。

1 ．“质量守恒定律”介绍

质量守恒定律是自然界普遍存在的基本规律之一，又称之为物质不灭定律，及任何变化（包括化学变化和核反应）都不能消除物质，知识改变了物质的原有形态或结构。质量守恒定律是化学发展史上的一项重大发现，是化学家对参加化学反应的各物质的质量进行定量研究后总结出的一个重要定律，为 19 世纪的化学理论与实践的大发展开辟了道路。在义务教育阶段，质量守恒定律是化学学科中的重要基本理论，是学生化学学习必备的理论基础。

科学理论都有一个提出、形成、验证的过程。从质量守恒思想的产生，到质量守恒定律从理论上被证明却经历了一百多年。这一历程充分体现了科学发现的过程性和复杂性。大致上，上述经历可以划分为以下几个阶段。

（ 1 ）朴素的唯物思想阶段。从使用天平进行定量研究开始，就有很多与化学相关的研究是建立在“物质在化学变化过程中，既不能被创造，又不能被消灭”这一朴素的唯物论思想基础之上。 17 世纪的医药化学家海尔蒙特做过的著名柳树实验就是以这一思想为指导的。

（ 2 ）自觉应用阶段。从 17 世纪下半叶起，随着定量实验的广泛应用，质量守恒思想已经被许多化学家自觉运用到他们的科学实验中。例如，英国化学家布莱克在发现固定空气（二氧化碳）的过程中 , 化学大师舍勒、卡文迪许、普里斯特利在对气体的定量研究中，都应用和体现了质量守恒原理。

（ 3 ）经验定律阶段。罗蒙诺索夫和拉瓦锡两位化学家通过大量的实验研究，总结出化学反应中质量守恒的规律性，并以普遍命题的形式把质量守恒定律清晰表述出来。随着测量仪器精度的提高，质量守恒定律的正确性不断被科学家所验证和承认。

（ 4 ）理论定律阶段。 20 世纪初，爱因斯坦质能方程的提出从理论上再次证明了质量守恒定律的正确性，质量守恒定律在认识形式上由经验定律发展成理论定律。

2 ．“质量守恒定律”的教育价值

对于“质量守恒定律”，有以下几点教育价值值得教师在课堂教学中落实，以实现学生的认识发展。

（ 1 ）“质量守恒定律”条文本身，即知道自然界存在这个定律，知道这个定律说了什么；

（ 2 ）对“质量守恒定律”能够有正确理解，并应用。如能够全面理解“参加反应”、“各物质”、“生成”、“各物质”等；

（ 3 ）能够在微观的视角看待化学反应，建立前面学习“原子”、“分子”等微观概念和“化学反应”、“化学方程式”之间的联系；

（ 4 ）建立物质不灭、元素守恒等基本观念，解决实际的化学问题。如判断广告“水变成汽油、柴油，经济收入惊人，技术转让，请有识之士加盟”的真伪。又如求解“某有机物在氧气中燃烧生成二氧化碳、水和氮氧化物，你能猜测出这种有机物的元素组成吗？”等问题；

（ 5 ）由于“质量守恒定律”是根据客观事实（直接经验）而概括出来的经验性规律，因此，学习本内容有助于学生训练科学探究的思维和方法，如归纳；

（ 6 ）蕴藏在“质量守恒定律”中的丰富的科学史料能够有助于学生对科学发展过程及其意义形成科学地认识；

（ 7 ）定量地认识到要得到一定量的物质，需要多少原料，可能产生哪些污染，以便更好地利用物质之间的反应规律来造福人类。

3 ．课程标准分析

《义务教育化学课程标准（ 2011 年版）》中对“质量守恒定律”这一内容有以下的说明和建议：

（三） 质量守恒定律

标 准	活动与探究建议
认识质量守恒定律，能说明化学反应中的质量关系。 能正确书写简单的化学方程式。 能根据化学反应方程式进行简单的计算。 认识定量研究对于化学科学发展的重大作用。	实验探究化学反应前后的质量关系。 用微粒的观点对质量守恒定律做出解释。

本单元可供选择的学习情景素材：

·拉瓦锡与质量守恒定律的发现

·铜片在空气中灼烧后固体质量的变化

·电解水实验及其微观解释

课程标准中指明了本内容教学的基本要求，同时给出了一些可供教师使用的情境素材，以便教师根据教学实际情况选择使用。

4 ．不同版本的教科书对比分析

不同版本的化学教科书能够为教师呈现多样化的教学思路与流程。因此，在进行教科书“二次开发”的时候，对多个版本化学教科书进行分析是有重要作用的。在这里，以人民教育出版社（简称“人教版”）和上海教育出版社（简称“沪教版”）出版的《义务教育教科书化学》（九年级上册）中的关于“质量守恒定律”的内容为例进行教科书分析。

人教版《义务教育教科书化学》（九年级上册）中的关于“质量守恒定律”的内容位于第五单元“化学方程式”的课题“质量守恒定律”中。该节教科书首先借由化学反应中质的变化提出与量的变化有关的核心问题“反应物与生成物的质量之间究竟存在着什么关系呢？”。紧接着，利用拉瓦锡的定量化学实验这一化学史料提出假设“反应前后各物质的质量总和没有改变”。在后文的探究栏目中，指明了探究的目的“当物质发生化学反应生成新物质时，反应物的质量总和与生成物的质量总和相比较，存在什么关系”、探究的要点、以及给定的探究方案（一是红磷的燃烧实验，二是铁钉与硫酸铜溶液反应的实验）。在探究方案中，指明了实验探究中需要注意的问题。完成探究后，给出结论“大量实验表明，参加化学反应的各物质的质量总和，等于反应后生成的各物质的质量总和，这个规律就叫做质量守恒定律”。为了更为深入地理解质量守恒定律，教科书中还呈现了碳酸钠与稀盐酸和镁条燃烧的两个反应，帮助学生理解什么是“参加反应的各物质”和“反应后生成的各物质”，以避免理解偏差。最后，教科书从微观层次解释了质量守恒定律的本质，同时，展示了有关“定量研究与质量守恒定律的发现与发展”的史料。

沪教版《义务教育教科书化学》（九年级上册）中的关于“质量守恒定律”的内容位于第四章“认识化学变化”的第二节“化学反应中的质量关系”。教科书首先提出了本节课所要研究的核心问题“物质发生化学变化都有新物质产生，同时还伴随着能量的释放或吸收。那么，在化学变化中物质的质量发生变化吗？”从问题出发，教科书引导学生提出假设。在提出假设的时候，教科书呈现了与学生直接经验有关的两个问题帮助学生完成研究假设的建立。一是“火柴燃烧后只余下少许灰烬，化学变化中物质质量变小了吗？”，二是“薄铜片在火焰上加热，表面变黑，质量增大。化学变化中物质质量变大吗？”。不同于人教版教科书，沪教版教科书利用化学史料作为探究过程中的收集证据的方法，让学生对建立的三个假设进行进一步地分析，使实验的目标更为清晰化。实验探究部分，教科书呈现了两个例子，一是硫酸铜溶液与氢氧化钠溶液的反应，二是石灰石与稀盐酸的反应。教科书中没有直接给出实验方案，二是利用实验装置图引导学生完成实验方案设计，并完成实验。最后，提出两个与本次实验探究有关的反思问题，给出质量守恒定律的完整表述，并从微观层次进行解释。

我们可以利用表 4 展示人教版和沪教版教科书对质量守恒定律这一内容呈现的异同。

表 4 人教版和沪教版教科书对质量守恒定律这一内容呈现的异同

比较要点	人教版	沪教版
课题	质量守恒定律	化学反应中的质量关系
假设的提出	利用化学史料	利用学生已有的直接经验
化学史的作用	提出假设，呈现拓展资料	进一步优化假设
实验方案的呈现	直接给出	给出图片，自行完成设计
实验素材	红磷的燃烧、铁钉与硫酸铜溶液的反应、碳酸钠与稀盐酸的反应、镁条燃烧	硫酸铜溶液与氢氧化钠溶液的反应、石灰石与稀盐酸的反应
注意事项的呈现	以“注意”栏目呈现	以探究后的“反思”呈现

5 ．对“质量守恒定律”这一内容进行教科书“二次开发”的要点

综合上述的分析，可以得出以下几个对“质量守恒定律”这一内容进行教科书“二次开发”的要点。

（ 1 ）驱动性问题的提出需要审慎思考。人教版教科书和沪教版教科书中的课题呈现就体现出了开放性与收敛性的差异。后者更体现出一定的开放性。学生在学习本节内容之前，已经有丰富的关于化学反应中质量变化的直接经验， 甚至有些学生在课前就能够直接做出假设：“反应前后物质的总质量不会改变，或保持不变”，有的学生还已经能够用原子种类、数目不变等进行论证了。 但这些经验往往不精确化、科学化，还可能存在着一定的认识错误。如果仅仅将问题提出验证质量的“守恒”，势必会使得课堂的开放性大打折扣。质量是定量研究化学反应中量的关系的一个角度，而且，即使用质量角度去进行研究，学生也从多个角度出发去研究。例如，有的学生会 以单一物质的质量为基准去想、去看化学反应前后的质量变化，有的会以各物质质量总和为基准去想去看化学反应前后的质量变化，有的会以参加化学反应的各物质质量总和为基准去想、去看化学反应前后的质量变化，有的会从微观水平和本质上理解质量为什么会守恒，还有的从实验水平上证明质量是守恒的。认识角度的多样性启示我们，设计这节课的驱动性问题的时候，不能够使问题的包容面过于狭隘。

（ 2 ）要利用学生的认识冲突去自主设计研究方案。前面已经提到过，学生在学习本节内容之前，有着丰富的直接经验。“蜡烛的燃烧”可能会让学生觉得化学反应前后质量减少，“铜片灼烧变黑”可能会让学生认为化学反应前后质量增加。这些直接经验，是激发学生认识冲突的好材料，从而激发起学生探究的兴趣，并且让学生的思维变的更加缜密、规范、科学。如果能够帮助学生激发认识冲突，那么，学生便能够根据自己的需要去设计实验并进行验证了。在这个过程中，认识并 理解什么是“参加反应的各物质”和“反应后生成的各物质”，便水到渠成了。反过来， 学生自己设计实验方案并按照自己想法进行实验，他们在用天平探究化学反应前后物质质量关系问题时会存在着较为普遍的认识方式冲突，凡是没有让学生自己设计实验方案的课，学生就不容易表现出这种认识方式冲突。所以，如果教师能够处理好认识冲突和实验设计的开放与时效问题，创造某种条件鼓励学生与客观事物发生直接的接触和相互作用，教师就有可能改变他的原有认识方式，触及他的灵魂。

（ 3 ）认识需要具体化。在进行完探究得出结论后，教师不要仅仅引导学生记住质量守恒定律的条文本身，更为重要的是提出具体问题帮助学生进一步理解定律、掌握定律、应用定律。这就是教师容易忽略的一个知识传授的重要规律，即认识需要具体化。教师在呈现完定律条文本身之后，还应该要求学生真正按照“首先分析反应物都有什么？质量是多少？质量总和是多少？再分析生成物都有什么？质量是多少？质量总和是多少？反应前后质量总和变没变？”这样的思维程序去分析问题。真正有效的提问方式应该是：首先带领学生分析具体的化学反应，明确分析程序，并且贯穿始终地给学生设问：是什么的质量没有变？反应物有哪些，生成物有哪些？不满足于他只说出反应物的总质量等于生成物的总质量。只有这样，才能使学生形成正确合理的化学反应及其质量的分析方式和习惯。这对于后续的学习，如化学方程式的书写、质量守恒定律的应用等都是非常基本又非常重要的。

（ 4 ）落实知识的全部教育价值。“质量守恒定律”这一知识所具有的丰富的教育价值是不言而喻的，然而要想真正落实到位，单凭教师的灌输是不可能的。两个版本教科书中的实验探究给予了我们启示。通过实验探究，学生能够深层次地理解质量守恒定律，并加以运用。 他们能够认识到“质量守恒定律”是根据客观事实（直接经验）而概括出来的经验性规律，从而掌握科学规律探索中所蕴含的思维和方法。化学史料在科学探究中的呈现，能够帮助学生对科学发展过程及其意义形成科学地认识。在应用质量守恒定律解决实际问题的过程中，他们还能够定量地认识到要得到一定量的物质，需要多少原料，可能产生哪些污染，以便更好地利用物质之间的反应规律来造福人类。因此，采用探究式教学，是落实“质量守恒定律” 全部教育价值的重要途径。