美国高中化学课程内容研究

摘要 美国没有全国统一的高中化学课程标准，这就给全面了解美国的高中化学课程内容带来困难。本文从美国2061计划的系列研究成果、美国的高中化学教科书和全美统一的SATⅡ化学考试3个相互独立的视角分析了美国高中化学课程内容，从中能比较详细地了解到全美各州的高中化学课程的基本内容。

关键词 美国高中化学课程内容 2061计划 美国高中化学教科书 美国SATⅡ化学考试

美国的中小学教育没有全国统一规范的课程标准、教科书和考试。尽管如此，但各州在制定各自的课程标准时，都会参考美联邦教育部制定的国家标准；教科书出版商也会充分考虑教科书的内容是否符合各州的课程标准；而美国的SAT考试是全美统一，且不与任何版本的教科书的具体内容相挂钩。本文正是从国家标准、化学教科书和SATⅡ化学考试3个相互独立的不同角度来分析美国高中化学课程内容。

1 美国国家科学教育文件中的化学课程内容

自1985年以来，可以说美国的科学教育改革主要围绕2061计划展开。2061计划由3个明确的、连贯的阶段组成：（1）集中讨论普及科学基础知识的内容，已于1989年出版了《普及科学——美国2061计划》总报告和《生物科学和保健科学》《数学》《自然科学、信息科学和工程》《社会科学和行为科学》和《技术》5个分报告。（2）由教育工作者和专家小组将《普及科学——美国2061计划》中提出的建议转化为几种不同的可供选择的课程模式，供各教育学区和州使用。1993年出版的《科学素养的基准》和1996年出版的《美国国家科学教育标准》就是该阶段的部分研究成果。（3）要持续10年或更长的时间，把第一阶段和第二阶段的研究成果付诸实践。由于美国没有全国统一的课程标准，但各州在制订各自的科学教育课程标准时，都十分重视和参考上面提到的2061计划中的系列研究成果。

在2061计划的总报告中涉及的化学内容很少，在《美国国家科学教育标准》的物质科学内容标准中，涉及了以下化学知识内容：（1）物质的性质和物质的变化；（2）原子结构；（3）物质的结构与性质；（4）化学反应；（5）能量的传递。上述2个文件中提到的化学知识内容比较笼统，但在《自然科学、信息科学和工程》分报告［1］中，涉及的化学知识内容比较具体而详尽。在《自然科学、信息科学和工程》分报告中，研究者们认为，对每一门学科或学科组，都存在一些关键性的具体概念，而且，这些关键性的具体概念都有相关的知识内容来说清楚或引伸这个具体的关键性的概念。报告中把化学作为自然科学的部分内容，列举了一些与化学相关的关键性的具体概念，如表1左栏所示，表1右栏中列举了与关键性的具体概念相关的化学知识内容。

另外，2061计划的一个重要观点是将科学探究作为科学课程的重要组成部分。因此，我们又可以把化学课程内容形象地用图1来描述［2］。

从表1和图1可知，美国国家科学教育文件中的主要化学课程内容有：

（1）科学探究。包括科学探究过程及科学方法。

（2）物质结构。包括原子结构，电子云，化学键，化合价，分子结构（分子的空间构型，分子的同分异构性，确定分子组成和结构的红外、紫外光谱仪的应用），元素周期律等。

（3）物质的状态。包括气体定律，液体，溶液，溶解度，溶液的浓度等。

（4）化学反应。包括酸和碱反应，氧化还原反应，化学反应速率及影响因素，化学平衡，化学反应中的能量变化，基础热力学（熵和自由能的概念），活化能，电化学，化学计算，光化学等。

（5）有机化学。包括有机合成，合成高分子化合物，生物聚合物（包括多肽和多糖等），化学原材料（铝、硫和石油化工产品的应用以及从天然源的提取）。

（6）核化学。包括放射性、核能、元素的嬗变、新元素的合成等。

（7）环境化学。包括温室效应、酸雨和臭氧层破坏等。

通过分析美国国家科学教育文件中的化学课程内容，笔者认为选择化学知识内容的方法值得我们进一步研究和借鉴。这种方法不从化学学科本身特点出发，而从高中毕业后，作为一个普通公民应该具备哪些化学观念（即上文中提到的关键性的具体概念）出发，逆推并选择相关的化学知识内容，这些化学知识有利形成和发展已确定的化学观念。

2 美国高中化学教科书中的教学内容

由于全美化学教科书种类很多，本文选取了几家大的教育出版集团近3年出版的5种高中化学教科书作为研究对象，应该说，在教科书的质量上、时间上和数量上都能体现当前美国化学教科书的主流方向，具有典型性和代表性。

美国中小学教科书市场是一个竞争激烈的市场，但大部分市场份额被几家大的出版集团所掌握，其中最大的4家教育出版集团分别为Pearson Education，McGraw-Hill Education，Harcourt Education，Houghton Education，这4家教育出版集团的中小学教科书及配套材料的销售码洋占美国码洋总数的70%左右［3］。笔者从前3家出版集团中选取了5种高中化学教科书进行比较分析，表2是这5种教科书的概况，表3是5种教科书的目录。

从表3可以看出，美国高中化学教科书中涵盖的主要化学知识范畴有：

（1）化学及物质概述。如化学简介，化学：物质科学，物质及变化，物质和能量，科学测量，测量与计算等。

（2）物质结构。包括原子结构，核外电子排布，元素周期律，化学键，共价键和共价化合物，离子键和离子化合物，金属键等。

（3）化学用语。包括化学式与化合物，化学方程式，化学计量（摩尔），根据化学方程式计算等。

（4）物质的状态。包括气体的动力学分子理论，气体定律，理想气体状态方程，扩散，固体，液体等。

（5）溶液及其性质。包括水溶液中的化合物，溶解度，溶液的浓度，溶液的依数性，酸，碱，酸碱滴定，pH等。

（6）化学反应。包括酸和碱反应，氧化还原反应，沉淀反应，化学反应速率，化学平衡，化学反应中的能量变化，盖斯定律，电化学等。

（7）有机化学。包括含碳化合物，有机化合物的命名和结构，饱和烃，不饱和烃，官能团及其他有机化合物，有机反应等。

（8）核化学。包括原子核，放射性衰变，核辐射，核裂变和核聚变等。

（9）生物化学。包括糖类，油脂，氨基酸，蛋白质，酶，新陈代谢，核酸，生命系统中的能量等。

3 美国SATⅡ化学考试中的评价内容

美国的SAT是美国历史上使用最为广泛、研究最为深入的全美统一的大学入学考试，至今已有80多年的历史，可以认为相当于我国的高考。SAT是美国大学理事会委托教育测试服务中心定期举办的考试，尽管它是全美统一，但不与某一州或某一具体课程的教科书挂钩。SAT分为推理考试和学科考试2类，SAT学科考试又称SATⅡ。表4是SATⅡ化学考试的内容要求［9］。

把教科书的内容与表4中的考试内容进行比较，从中可以看出它们的内容是非常接近的，也与表1的内容大致相同。应该说，这些内容就是美国高中化学课程的最基本的具体内容。

4 中美化学课程的差异和启示

通过对美国高中化学课程内容的分析，结合我国高中化学新课程的实践，笔者认为中美化学课程存在一定的差异，我们应该辩证地看待这些差异。

4.1 化学课程设计理念的差异

美国的科学教育特别强调从科学整体观和综合观审视科学教育，在这种科学教育理念下，美国的科学教育比较模糊各学科的界线。因此，美国的化学教育强调它是科学教育中的部分内容，尽管到了高中阶段出现了化学分科课程，但同样特别强调科学整体观，强调化学课程是科学领域的分支，强调与其他学科的联系来综合解决本学科的问题。例如，在化学教科书中特别强调化学与物理、生物等自然科学的联系，还特别强调与数学、社会科学的联系，要求学生运用综合的科学观来学习和解决化学问题。

4.2 选择性上的差异

在选择性上，我国的高中化学课程设计了6个更小的化学分支，然后学生根据对更小分支的兴趣进行选择性地学习。而美国的化学课程只是按照不同的要求设计不同水平的化学课程，学生按照自己的志向进行选择性地学习。例如，下面是肯塔基州的Marshall County High School 的3种化学课程设计（注：资料来自课程教材研究所乔国才同志的赴美教育考察报告）：（1）Chemistry I：介绍化学在应用领域的基本概念等，数学要求不高，主要是动手能力。开设对象为高中毕业后参加工作和进入2年制大学（Community University社区大学）学习的学生，进入4年制大学学习的学生不能选修此课程。（2）Chemistry I（H）：介绍现代化学的一些基本原理，有计算的要求。开设对象为高中毕业后进入4年制大学选择非科学专业的学生。选择与科学相关的专业（如工程、医学、药学、兽医）的学生不能选修此课程。（3）Chemistry II和AP Chemistry：高中毕业后进入4年制大学选择与科学相关的专业（如工程、医学、药学、兽医）的学生选修此课程，内容与大学一年级相当，主要为11和12年级的学生开设，先学Chemistry II，后学AP Chemistry。

4.3 教科书内容的深广度差异

分析表3中的5种美国化学教科书，教科书的体系结构与内容大致相同，都是典型的学科中心教科书，都十分重视化学理论知识，与我国的化学教科书内容有很大的差异。

在广度上，美国的化学教科书大大加强了理论知识，如气体及其相关定律、相变、溶液的依数性、酸碱理论、核化学等，这些知识在我国的化学教科书中均未出现（注：部分知识已放在物理教科书中）。而元素及其化合物知识，从5种美国化学教科书的目录来看，没有单独的章介绍这些知识，在教科书中只是引用了部分元素及其化合物知识作为说明和支持化学理论的例证，这种处理方式与我国的化学教科书差异很大。在深度上，美国教科书的内容偏深、偏难，如讲化学反应速率时出现了化学反应速率方程式，热力学中出现了熵、自由能，等等。

美国的高中化学教科书不分册，大多为16开本约900多页，把所有的高中化学内容都编写在一本书中。当然，美国的化学教师有很大的选择性，可以只教授教科书中的部分内容。

4.4 启示：辩证地看待美国的化学教科书

美国的高中化学教科书出版了许多品种，各种教科书的编写指导思想、体系结构、选取的内容、深浅程度，以及使用对象各不相同，情况比较复杂。要学习和借鉴美国的化学教育，应该全面了解美国化学教育的概况，辩证地分析各种教科书，不能以偏概全，不能只拿某种教科书就说美国的化学教科书如何如何。例如，常常有人以ChemCom教科书为例来批评我国的化学教育太学科化、偏难偏深，而美国高中的主流化学教科书，几乎全部是学科中心的教科书，比我国的化学教科书的内容更多、难度更大，这些主流教科书的宝贵经验应该值得学习。

参 考 文 献

［1］ 国家教育发展研究中心．发达国家教育改革的动向和趋势（第四集）．北京：人民教育出版社，1992：388394

［2］ 武永兴．化学教材改革与探索．北京：人民教育出版社，2002：206

［3］ 郑旺全．课程•教材•教法，2004，（3）：89

［4］ Prentice Hall chemistry／Antony C. Wilbraham et al.PrenticeHallChemistry．Boston：Prentice Hall，2008

［5］ John S Phillips，Victor S Strozak，Cheryl Wistrom．Chemistry：ConceptsandApplications．McGrawHill Glencoe，2005

［6］ Thandi Buthelezi，Laurel Dingrando，Nicholas Hainen，Cheryl Wistrom，Dinah Zike．Chemistry：Matter and Change．McGrawHill Glencoe，2008

［7］ R Thomas Myers，Keith B Oldham，Salvatore Tocci．Holt Chemistry．Orlando：Holt,Rinehart and Winston，2006

［8］ Raymond E Davis，Regina Frey，Mickey Sarquis，Jerry L Sarquis．Modern chemistry．Orlando：Holt, Rinehart and Winston,2008

［9］ /student/testing/sat/lc_two/chem/chem.html?chem

/prod_downloads/prof/counselors/tests/sat/2006-07-SAT-subject-tests-preparation-booklet.pdf

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