【新教材分析】高中化学教材中科学史内容的呈现及教学策略

目前对我国科学教师和科学课程影响最大、最直接的仍然是教材，因此在科学教材的设计中融入科学史以加强对科学本质的理解十分重要[1]。由于教师往往缺乏系统的科学史课程的学习，所以大多依赖教材中科学史材料，也就是“教材怎么写，我就怎么教”。这样，我们就有必要对教材中的科学史进行分析，一方面了解交给学生怎样的科学史，另一方面这些科学史素材是否有助达成课程标准中的相关要求。

人教版高一化学必修教材中科学史内容的分布

随着2017年版《普通高中化学课程标准》的出台，国家教材专家委员会于2019年审核通过了《普通高中教科书化学》，其中必修模块包括第一册[2]和第二册[3]，教材的编排、栏目等依据课程标准进行了相应调整，其中科学史内容的分布罗列于表1、表2。

参照Leite量表对教材中科学史内容的分析

LaurindaLeite于2002年开发出了针对教材中科学史内容的分析量表[4]（国内学者马勇兵等对此曾有译介[5]），包含以下八个维度：（1）历史素材的类型和组织，（2）使用的材料，（3）科学史材料的正确性和准确性，（4）科学史情境，（5）科学史在教材中的地位，（6）有关科学史内容的学习活动，（7）教材的内部连续性，（8）科学史的相关文献。其中前四个维度聚焦教材里的科学史文本，5、6两个维度是教材赋予科学史的地位，第7个维度涉及科学史与教材内容的一致性和协同性，最后一个维度侧重科学史的来源。结合该量表和2019版教材的编写实际，表3选取科学家信息、科学的演变、素材选取、有关科学史内容的学习活动等子维度进行了两个版本教材的比较分析。

2.1

科学史内容的数量和呈现方式的变化

Leite量表第一个维度“历史素材的类型和组织”考察了科学家的生平信息等子维度，从表3“科学家的生平信息”维度可以看出，科学家的相关信息、科学史内容选取素材等出现频次2019版必修教材相比与2004版有明显增多（近4倍）。除了数量的变化，科学史内容所在的栏目也更加多样化，2004版必修模块中科学史内容主要出现在正文、图片和科学史话等栏目，而新版教材中除了分布于正文、图片、科学史话中，还在方法导引、资料卡片、研究与实践、练习与应用等栏目（见表1、表2）立体式地呈现，除了内容的补充，还增加了设计科学史内容的学习活动。

2.2

科学史内容的内在一致性的提升——从单一呈现到立体呈现

Leite量表除了关注科学史内容各子维度的定量分析，还在第7个维度关注到科学史与教材内容的一致性和协同性。这不仅要求科学史内容与教学内容表面的一致，还要将科学史内容与教学行为协调一致，具有可操作性，同样以元素周期表为例，2019版教材中关于门捷列夫等科学家与元素周期表（律）的内容以正文、科学史话、研究与实践、练习与应用等多栏目配合的形式立体地呈现给老师和学生，不仅是史料的呈现，对学习活动、反馈都进行了整体的设计（图1）：包括正文、插图、第92页科学史话《元素周期表的发展》、第99页研究与实践《认识元素周期表》、第105页科学史《门捷列夫的预言》、第106页练习与应用第8题。除此以外，氧化还原反应、侯氏制碱法等也有类似的安排：第一章第三节“氧化还原反应”在正文介绍氧化还原反应相关概念后，在第23页科学史话栏目梳理了“氧化还原反应概念的发展”，随后在第26页“练习与应用”第13题、第28页“整理与提升”、第29页“复习与提高”第5、10题及涉及科学史内容的渗透或反馈；第二章第一节在第37页科学史话《侯德榜和侯氏制碱法》的基础上在第39页设计了“研究与实践”栏目《了解纯碱的生产历史》。

2.3

科学家范围的拓宽——从个体到群体

Leite量表关注了科学演变涉及的个人或群体，科学演变很大程度上都是科学家群体的贡献，从表3可以看出，涉及科学家群体和科学共同体的分别有5处和2处。例如：氧化还原反应概念的发展经历了从得失氧到电子转移的演变，其中就有拉瓦锡（氧化学说）、弗兰克兰（化合价的概念）、汤姆逊（发现了电子）等不同科学家的理论贡献；再如元素周期表的发现也不是门捷列夫个体的贡献，在门捷列夫之前有拉瓦锡（在《化学概要》中提出第一个元素分类表）、德贝赖纳（提出“三素组”）和迈耶尔（我没有足够的勇气作出像门捷列夫那样深信不疑的预言——1880）的相关研究，此外还有维尔纳（1905年制成了现代形式的元素周期表）、莫塞来（发现并证明了周期表中的原子序数等于原子的核电荷数）等科学家的完善。苯的发现和结构的确定也是多位科学家共同的贡献：法拉第（发现）、热拉尔（分子式、分子量）、洛施密特（具有环状结构）、凯库勒（凯库勒式）。我国当代的不少贡献也是科学家团队共同合作的结果，如青蒿素的提取和结构修饰是屠呦呦等中国科学家团队的贡献（图2），人工合成结晶牛胰岛素是龚岳亭等几十位科学家共同的的研究成果（图3）。

人教版必修教材中科学史素材的使用