化学教材范文
时间:2023-04-04 21:08:56
导语:如何才能写好一篇化学教材,这就需要搜集整理更多的资料和文献,欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文,供你借鉴。
篇1
新教材用先进的化学科学知识充实了化学教材,加强了化学与人们关心的课题,如材料、能源、环境、生命等的融合与渗透,引导学生从日常的生产、生活入手,用以科学探究为主的多元的学习方式,引导学生积极主动地学习,激发学生学习化学的兴趣,使其形成科学的观点和方法,学会用化学的知识解决社会生活中的实际问题。特别突出了以下几点:
1、注重学习方式的转变
新教材将“科学探究”作为化学教学的重要内容,充分体现了以学生发展为本的基本理念,有力地促进了学生学习方式的转变。将化学知识的学习与科学探究过程紧密结合、融为一体,使学生获得化学知识和技能的同时,学会学习、进行科学探究和形成科学的价值观。学生学习方式的转变是通过活动与探究、观察与思考,讨论与交流等一系列活动来实现的。
2、突出与社会生活实际的联系
化学推进了现代社会的文明与进步,对人类解决当前面临的环境、资源、粮食危机、人类健康等一系列的重大问题提供了可能的途径。新教材注意从学生已有的知识经验出发,有目的地介绍日常生活和现代社会建设中所用到的化学知识和化学技能,为学生提供了他们比较熟悉的情境素材,了解化学与日常生活的密切联系,让学生体验到学有所用,激发起学生学习化学的欲望与兴趣,使学生能解决一些生产生活中与化学有关的简单实际问题。
3、强化了实验的探究性
化学是以实验为基础的科学,学生通过探究活动获得更多的实验知识与技能,化学实验不再是简单的训练某个技能或验证某个知识。同时新教材不再划分演示实验与学生实验,而是留有一定的空间让教师创造性教学和学生自主学习。教师通过实验创设学习情境,学生通过实验探究认识物质,掌握化学基础知识和基本技能,初步学会化学研究的实验方法,在实验过程中动手动脑,获得科学探究的乐趣和成功的喜悦。
4、加强了科学与人类精神的渗透与融合
新教材在对学生进行科学知识、科学方法教育的同时,渗透了科学态度、情感价值观、责任感等人类精神文明的教育,使科学知识与人文内容相联系,达到了科学知识与人文精神的渗透与融合,如“二氧化碳对生活和环境的影响的教学,以此引导学生关注资源、环境等问题,培养学生的社会责任感。
二、对教学设计的反思(以学生为中心)
要改变以教师为中心的教学设计,就要在教学设计中树立以学生发展为中心的现代教育理念,强调教学过程是师生交往、共同发展的互动过程,确定目标要有利于学生的发展,鼓励学生参与目标设计。结合化学学科特点,为学生提供开放的、面向实际的、主动探究的学习环境,把教材变为重要的课程资源,以社会、生活中现实问题立意,结合社会热点、焦点、科技及人类密切相关的问题为素材,结合巧妙设计问题情景,引导学生发现问题、解决问题。
课时教学设计要体现一节课的全过程,但不需要将各个环节一一罗列,时间分配上要留有余地,应突出重点,突出设计理念及思路。设计时多进行换位思考:如果我是学生,这一课题的学习中我有哪些问题、想法和作为?
三、对学习方式的反思:(自主、合作、探究)
“建构主义者认为,学习是一个积极主动的构建过程,学习者不是被动地接受外在的信息,而根据先前认知结构主动地有选择地知觉外在信息,构建当前事物的意义。”那么教育改革就落实到学生学习行为上,必须把课堂还给学生,让学生参与教和学的全过程。新课程理念强调培养学生全新的学习方式:自主、合作、探究,在关注知识与技能的同时,使学生体会到学习的乐趣,注重过程体验,培养学生积极的学习态度和情感,结合化学教学的学科特点,使学生得到全面发展。例如,在“水是人类宝贵的自然资源”这一课题的教学设计中,根据当地的情况,水污染这一内容学生较陌生,但水资源的缺乏学生体会很深刻,为此我设计了自主学习的课题:①新余市水资源的分布及质量调查;②淡水资源短缺与我市的经济发展;③给市政府的建议,合理开发利用水资源;④给全校师生的倡议书:节约每一滴水。而对水污染则用讲座、科普小电影等进行。在开展这些活动的同时,教给学生方法,而课堂则变为学生讨论、交流的场所,教师及时点评和鼓励,为学生提供展示平台,重在服务。在活动中学生学会了自主、合作的学习方法,变“要我学”为“我要学”,使学生成为真正的主人。
四、 对新教材内容的反思(贴近生活,加强了与其他学科联系)
在教学中多从学生熟悉的生活现象,引导学生发现问题,探究并获取有关知识和经验,挖掘素材,充分利用化学课程资源,寻找新的视角和切入点,最终上升为理论,再从理论回到生活,加深学生对“科学―技术―社会”观念的理解,增强学生的社会责任感。例如:①(序言)收集生活中常见的物质变化,并加以比较有什么不同?②(燃烧及缓慢氧化)探究燃烧条件灭火的方法解释“天火”“鬼火”等自然现象;③(质量守恒定理)探究化学变化前后的质量变化解释煤燃烧后剩余的灰烬比煤的质量少;④(甲烷)农村沼气的使用前景、西气东输、常见化学纤维的简单区分;⑤(铁)现代工业的支柱――金属材料;⑥(酸碱盐)胃酸病人用药调查、自制酸碱指示剂、水垢的成分及除去、化学肥料的合理使用。教学中多开发这样与生产生活贴近的资源,既做到了理论与实际的联系,扩大了学生的视野,又强化了人与自然环境共生共荣的意识。
篇2
关键词:英国;化学教材;IGCSE;启示
文章编号:1008-0546(2015)10-0006-03 中图分类号:G632.41 文献标识码:B
doi:10.3969/j.issn.1008-0546.2015.10.003
IGCSE是International General Certification of Secondary Education(普通中等教育证书)的简称,是英国剑桥大学国际考试委员会专门为14-16岁学生设计的课程。IGCSE化学是该课程中64个科目之一[1]。本文选取英国牛津大学出版社出版的剑桥IGCSE化学第二版教材[2]作为研究对象,教材包含引言、十九章节的内容、习题答案、IGCSE化学试卷以及参考附录等五个部分。经过分析认为,该教材的编写在以下方面有别于国内教材,值得在教材编写或教学实施中予以借鉴。
一、重视文字图片编排带来的阅读体验
1. 问题或结论表述清晰
在罗列几个相关问题或者结论时,教材往往会在第一个词前面插入阿拉伯数字或者“?”符号,清晰表达问题、结论的并列或者递进关系,并将问题或结论加粗。这样的符号标记比用“First(第一)、Second(第二)、Third(第三)”等文字表述更加清晰明了。使用者在看到这样简单的标记时,不仅能更快捷寻找到这些话,还能有助于在脑海中突出这些问题或结论,加深阅读印象。
2. 标题采用了疑问句
在信息充斥整个社会的当今,往往一个好的标题可以迅速地吸引学生的眼球。作为化学教材,标题要能吸引学生,让学生带着一定的好奇心往下阅读。该书中很多标题就用到特殊疑问句的形式帮助学生自我提问。
第七章第三单元的大标题是“Redox and changes in oxidation state(氧化还原以及氧化态的变化)”,接下去第一个小标题就是“What does oxidation state mean?(氧化态是什么意思)”,编写者引导学生在看到大标题的第一反应是对标题中的陌生概念提出问题。在第四章原子结合中第二单元的大标题就用“Why do atoms form bonds?”这样的问句,试图引导学生深入探索上一单元中所学的物理变化和化学变化存在区别的微观原因。书中标题不仅用了what、why、how、how many、when这样的疑问句,还有感叹句,如“Pollution alert!(警惕污染!)”,编者试图想要区别于其他介绍性的标题,透过这个感叹号表达出污染问题已经岌岌可危!
3. 用词或图片拟人化
教材不是学术论文,在编写时用到一些拟人化的词语可以拉近使用者和书本的距离,让使用者的阅读体验更加生动。
第十三章第三单元标题“Metals in competition(相互竞争中的金属)”,就用“competition(竞争)”的这样的拟人词语阐释置换反应。其中小标题一是“金属与碳单质竞争”,用氧化镁与碳没有反应,而氧化铅却与碳反应后失去氧的例子说明,表达出在竞争氧的过程中,铅失败了,碳胜利了,因此铅被还原,而碳变成了二氧化碳;小标题二是“金属与其他金属争夺氧”,用铁与氧化铜的反应举例说明,其中第一幅图是铁粉与氧化铜加热反应的示意图,并问铁能否从氧化铜中竞争获得氧,第二幅图是反应后产生热、氧化亚铁和铜,并回答,铁胜利了;小标题三是“金属与盐竞争获得自己的金属离子”,用铁钉与硫酸铜溶液的反应举例说明,其中第一幅图是铁钉放在硫酸铜溶液中的示意图,第二幅图是反应结果,铁把铜从溶液中push out(推出去),最后得到铜单质和铁离子。整个单元都是在一个拟人化的情境中学习金属活泼性的。教材编写者在用词方面也在尽力考虑学生的学习心理状态,而生动拟人的用词也可以让教师在讲解的时候多一条思路、多一点趣味。
阅读体验本来更多地是被用在形容顾客在阅读书籍或者网页时的感受,但是事实上学生和教师都应该是一本教材的阅读者和体验者,编写者此时就是为使用这本教材的人群提供服务的,因此编写者在文字图片的编排上理应更加注重使用者的阅读体验。更佳的阅读体验可以体现在感觉体验、思维体验、行为体验等方面[2],不仅能让阅读更加轻松,也让知识的传递方式多样化。
二、选择多条途径呈现化学史实
化学史浸透化学家们多年来所有奋斗过程和成果,教材中出现的任何一个知识点实际上都经历了很多是是非非的争论,最后得到科学共同体的赞同,因此让学生体会科研成果的来之不易、体会理论的演化是化学史教育的重要目标。
该书第三章第四单元第二节,整节内容都在学习原子模型的发展过程,首先介绍古希腊德谟克利特最早提出的万物皆微粒,微粒即原子(当时的原子定义与现在的不一样)的理论,然后介绍炼金术,以及炼金师是化学家的先锋,再到道尔顿提出原子说、布朗发现布朗运动现象,最终在场离子显微镜发明后人类首次肉眼看到原子,最后到现在用扫描隧道显微镜能更清楚地看到原子;接下去的第三节又用了整节内容介绍原子内部微粒的故事,一开始就表明原子内部微粒的发现都归功于物理学家,让学生明白化学与其他学科,尤其是物理,有着密不可分的关系,再分别简单介绍电子、放射性、原子核、质子、电子层和中子的发现故事,最后让学生明白原子模型的真实情况――“这只是一个模型,简化的图像。事实上,原子比模型要复杂得多,物理学家发现了原子内大约50种不同的基础微粒,包括上夸克和下夸克、粲夸克和反粲夸克、奇夸克和反奇夸克等等,还有更多有待发现。”对原子模型的历史,编者就用了四页介绍,足以证明编者对化学重要史实的重视程度。
第十四章第六单元第二节“Metal,civilization and you(金属、文明和你)”这样的大标题十分新颖,编者同样也用了整节内容介绍金属发现的历史和对应的文明,编者以时间轴的形式列出石器时代、青铜时代、铁器时代一直到数码时代,并配上相应的几个重要的年份,时间轴左边对应地写出一些金属元素发现的年代,时间轴右边对应地介绍各个时代的情况。“石器时代,人类的工具只是石头和骨头,文明刚刚起步;青铜时代,有人不小心混合了铜和锡发明了青铜,人类农耕和战争的工具变得更厉害;铁器时代,有人偶然用炭火烧铁,铁开始变得潜能无限,并引发了工业革命;数码时代,硒、钛、铝、铜等金属被重用,为这个社会贡献力量。”然后再简单介绍了最早的金属、电解法的发明、铝的发现,最后提问未来还能发现更多金属吗,并介绍现在科学家正在人工合成金属。整节内容都在围绕金属给不同阶段的人类带来的变化,不仅让学生明白金属在生活、社会中的重要性,更要学生明白一代代人获得新金属的方法,以及他们的艰辛和不易。
化学史的重要性在国内最新的各版化学教材中已经有所体现,但是分析过英国这本化学教材之后才明白,我国的化学教材还需要在化学史实内容的丰满性上提高。编写者可以考虑从理论发展、人物轶事、文明发展、社会进程等各种角度来介绍化学史实,这样不仅能有助于达到教学目的,还有助于激发学生体验理论演进过程的兴趣。
三、从微观层面解释化学问题
化学是从原子、分子水平认识、分析和创造物质的,因此从微观角度看待化学现象显得格外重要。该书在解释很多化学原理知识时就遵循了这样一种化学观念――物质微粒观。
第十四章第五单元学习为什么合金的性质与纯金属性质不同时用三幅微观小球图解释。第一个图片里是大小一致的微粒小球,代表纯金属的微观结构;第二个图片里是该纯金属被拉伸后的微观结构,纯金属被拉伸后,大小一致的微粒小球明显的被拉到两边,以此表示纯金属的延展性通常较好;第三个图里是两种金属合成的合金金属被拉伸时的微观结构,由于两种金属微粒的大小不一样,拉伸时微粒移动受到另一种金属微粒的阻碍,因此合金被拉伸后微粒的位置也并没有太大变动。用这三幅微观图很好地解释了纯金属与合金在延展性方面表现不同的原因,同时也能类比推出纯金属与合金其他性质不同的原因。
第九章第六单元学习压强对化学平衡移动的影响,第一幅图用微粒小球解释压强是微粒碰撞容器壁形成的,微粒越多意味着碰撞越多,也就是压强越大;第二幅图就是压强增大后,根据勒夏特列原理,平衡向压强增大的相反方向移动,也就是分子减少的方向移动;第三幅图就是平衡移动后的结果。因此学习了压强形成的微观原因后再来分析压强对平衡的影响就变得很清晰、简单。
化学的学科特点之一就是在微观层面分析物质、改变物质、合成物质。国内教材中的各版《物质结构与性质》已经着重从物质微观角度分析和解释问题,而实际上其他分册的教材也可以在这方面引入更多的微观解释,尤其是物理性质的微观解释,以及由物理变化影响到化学变化的微观解释。
四、STS问题在教材中多元体现
学校是一个特殊的小社会,学生在学校里被保护得很好,但未来社会的问题要比学校里所学的问题现实和复杂得多。因此在学生形成价值取向和世界观的关键期,教材编写者应该提出一些在现实社会需要考虑的问题,提供一些考虑问题的角度和方法,也介绍了一些相关职业,让学生理解今后步入社会应该多方面考虑问题,也需要与其他职业合作完成工作。
除了常见的温室效应、酸雨问题和白色污染,该书中还提供一些需要全面考虑的问题。第十四章第一单元学习地壳中的金属,提出一个是否要挖矿的问题,编写者提供几个问题供学生思考,“有多少矿石?”、“我们可以从这个矿中获得多少金属?”、“在考虑将矿石挖出时还有专业的问题需要考虑吗?”、“挖矿和从矿石中提炼金属要多少钱?(开销包括道路铺设、建筑建造、挖矿设备、提炼车间建造、运输、燃料、化学试剂还有人力成本等)”、“提炼得到的金属售价定多少?”、“如果我们挖了这个矿是否能获利?”“这些问题的答案每年都不同,因为金属的零售价每年都不同;同时不同的人对这些问题的答案也不一样,当地的人可能会担心开发一座矿也许会污染当地的空气、河流,所以会抵制挖矿,但是当地人也可能会欢迎开发,因为这可以创造新的工作岗位”。这一系列的问题会让学生陷入思考,学生会明白学习不仅仅要简单地考虑试卷上的问题,还要回答更多更加现实和实际的问题,必须学会周全地考虑问题。
第十七章第七单元学习醇类,编者给出酒精作为燃料的三个优点,“易于从废弃农作物获得,而且很便宜;没有石油产出,必须高价从他国进口石油的国家可以选择酒精作为燃料;同等酒精燃烧产生的二氧化碳量比化石燃料少,对温室效应缓解有益。”分析完乙醇作燃料的好处后,编者在旁白处提醒注意乙醇作燃料的缺点,“由于越来越多的农作物被用来制乙醇,势必要占用大量土地;同时意味着用来种粮食的土地变少;食物产量变少意味着粮食价格升高;粮食价格升高会大大影响贫困人民的生活。许多人抵制种植农作物来生产酒精燃料,是因为他们认为农作物是用来喂人的,而不是喂车!”把乙醇作燃料的优缺点摆在学生面前,让学生思考,一种新型科学技术并不意味着未来一切都将美好,科学技术的发明是把双刃剑,一定存在着利与弊,人们的选择不仅影响自然环境,也影响人类的生存。
该书各章节技术应用还体现了时代性。书中用图片介绍一些高端实验室及仪器,如国际空间站、国际直线加速器、隧道扫描显微镜等等。第十五章第五单元,“太空生活”介绍了国际空间站以及空间站里必需品的来源:氧气可以通过电解水、氯酸钠和铁混合反应、还有氧气储气瓶获得;水主要是循环利用,将尿液回收过滤净化就可以变成可以喝的水;电能主要来自太阳能,通过太阳能电池板转换获得,最后描绘了一幅整个空间站物质和能量循环利用的流程图。学生学习后能明白这些最先进科技成果是怎样被用到现实社会中。再比如,第三章第三单元,在学习放射性这一知识时,还用到盖式计数器来检测石油管道是否泄漏。
STS问题是指科学、技术、社会问题。STS观念已经在国内受到重视,也慢慢渗透到教材和教学课堂实施中,但STS问题在教材中的体现不够多元化。科学、技术、社会之间的联系反应在我国教材中更多的是学科知识的具体应用,尚缺乏让学生试着去考虑学科知识在实际应用时更加系统的问题,包括实际的社会问题。
参考文献
[1] 朱征. IGCSE化学试题中的STS理念[J]. 中学化学教学参考,2010,(3):62-63
篇3
一、化学与新材料、新技术
材料是科学技术的先导,没有新材料的发展,不可能使新的科学技术成为现实生产力。通过对新材料的学习,使学生明确学习化学的目的,提高学习兴趣。新教材在“绪言”中首先介绍中科院北京真空物理实验室研究院人员以超真空扫描隧道显微镜(STM)为手段在Si晶体表面开展原子操纵研究,取得了世界水平的成果;李远哲教授与交叉分子束方法的研究等新科技的介绍。这既是很好的爱国主义教育,又把化学科学的进步与人类物质文明、精神文明的关系讲明,使学生理解学习化学的重要性,激发学生学好化学的社会责任感
二、化学与能源
能源也是现代社会三大支柱产业之一。随着人类经济活动的日益增大,人们对能源的需求急剧增加。化学反应所释放的能量是现代能量的主要来源之一,研究化学反应中能量变化具有非常现实的意义。高中化学新教材首次在化学教学中渗透了能量观点,如,在高一化学第一章里提出如何提高燃料的利用率,开发新能源等与社会相关的问题。
三、化学与环境
保护环境已成为当前和未来的一项全球性的重大课题。新教材中介绍了臭氧层的破坏、酸雨、温室效应、光化学烟雾、白色垃圾、土壤以及水污染等环境污染问题及其防治。并将“居室中化学污染及防治”、“生活中常见污染物和防治污染”放在选学教材中。在治理这些环境污染问题中,化学已经并将继续发挥重大作用,大幅度地增强了学生的社会环保责任感,增强了学习化学的兴趣。
四、化学与生产、生活
人的衣食住行、医疗保健、生命科学等无一不和化学密切相关。高一化学新教材卤素一章介绍了“碘与人体健康”,高二化学结合有机化学知识介绍了“食品添加剂与人体健康”,并以大量的彩图形象的介绍了各类无机物和有机物的用途。高三化学在电解池教学中,常识性介绍了“以氯碱工业为基础的化工生产”,结合生产实际以及其它相关学科知识探讨“硫酸工业的综合经济效益”,树立学生的主人翁意识,这是素质教育、创新教育的一种方式。但新教材中也有一些不足之处,如:与化学问题相关的其他学科的相互渗透介绍得较少,知识体系综合化不够,这不利于提高学生解决实际问题的能力和综合素养。要充分地体现化学素养教育,还可以在有关教学内容后以常识介绍的形式将相关的其他学科知识做适当的讲解,譬如,“胶体”内容后可结合空气溶胶介绍物理学中有关空气中可见光的波长,使学生明白“晴朗的天空为什么是蓝色的”。但瑕不掩瑜,新教材较以往教材,价值定位有了很大进步。这是价值的相对真理性,它随时空环境的改变而不断更新。
五、化学教学实践基本策略
1、主题型教学策略
“化学—人类进步的关键”是高中化学新课程的总主题,在整个高中化学教学过程中应该尽可能体现这一主题。如“糖类、蛋白质、油脂”可以“人类重要的营养物质”为主题;氮族元素结合生物圈中氮的循环以固氮为主题;硅和硅酸盐工业、金属和合成材料以材料为主题;化学反应与能量、原电池原理以开发新能源为主题;烃以石油化工为主题。主体型教学策略可以使学生认识到自己所学内容的社会价值及其实用性,有利于学生学习兴趣的激发和保持。
2、用途联系型策略
在元素化合物教学中应该将现代最新的有价值的有关元素化合物用途纳入教学之中。如在学习NO的性质时,可联系医学新成就,介绍NO对人体某些疾病的治疗作用,然后提出问题:为什么大量NO吸入人体有害,而少量的NO吸入却能治疗某些疾病?在学习有机高分子材料时,可联系智能高分子材料、导点高分子材料、医用高分子材料、可降解高分子材料、高吸水性高分子材料等;在卤素学习时,可联系海水化学资源的开发、利用和饮水与消毒化学;在硅和硅酸盐学习时,可联系新型无机高分子材料等。
3、情境渗透型策略
对某些与中学基础知识有密切关系的新的应用型成果可采取情境渗透型策略。例如,进行晶体类型与性质学习时,可以将“晶体缺陷对晶体生长、晶体的力学性能、电学性能、磁学性能和光学性能等有重要影响,如许多过渡金属氧化物中的价态可以变化并形成非整比化合物,从而使晶体具有特意色彩等光学性质,甚至具有半导性或超导性。”作为情境,讨论具有NaCl型结构的NiO晶体发生晶体缺陷形成的非整比化合物NiXO的结构特征等。
4、实验探究式策略
化学是以实验探究为基本特征的,因此,化学教学也应体现这一特征,并将其作为化学教学的主模式。探究的内容有物质的组成、结构、性质、变化规律以及物质的实用性等。在教学中,可把一些演示实验改为边讲边实验,将验证性实验改为探索性实验。如:联系生物实验“空气中SO2含量的测定”,可让学生联系化学知识设计反应原理,根据具体操作,提出问题:为什么抽拉活塞时不能过快也不能过慢?设计“HCO3-结合H+容易还是CO32-结合H+容易”等探索性实验。这些都是在创设出一种问题“情境”后,发挥学生的积极性和主动性,激发学生的求知欲,进而引导学生去探索化学知识的价值活动。
5、调查研究型策略
篇4
关键词:化学与技术;美国高中;高中化学;化学教材
文章编号:1005-6629(2010)11-0051-04 中图分类号:G633.8 文献标识码:B
我国高中化学课程结构中选修模块《化学与技术》是中学化学教学中的难点。本文通过分析美国高中化学教材“Chemistry: Concepts and Application”(以下称《化学:概念和应用》)[1]中技术教育的理念与实施方法,以期为我国高中化学选修模块“化学与技术”教学的有效开展提供借鉴。
1美国高中化学教学中的技术教育内容
科学与技术已经发展为一个不可分割的整体,科学教育和技术教育在教学目标的表述、课程资源的建设以及学生能力的形成方面已经不可分割, 呈融合趋势[2]。已再版7次的美国高中化学教材《化学:概念和应用》中的技术教育内容是融合在化学知识中,以“化学与技术”栏目(见表1)呈现的,具体可分为实用技术、实验室技术和工业技术[3]。
1.1实用技术
实用技术是指以化学知识为基础,应用于日常社会生活中的手段和方法。《化学:概念和应用》在第三章、 第十一章、 第十三章 、 第十六章 、 第二十章 和第二十一章共6章中加入了实用技术内容(见表1),分别为“形状记忆合金、高压氧气房、多功能胶体、法医上的血液检测、放射性元素在考古学上的应用”。这些技术内容分别作为元素周期律、气体的体积、水和水溶液、氧化还原反应和核化学知识的问题情境,不仅引起学生的学习兴趣,同时又能巩固和拓展学生所学习的化学知识,而且让学生体会、认识化学科学的实用性。这些实用技术涉及人类的健康(如“高压氧气房”)、日常生活用品(如“形状记忆合金”)和社会文化(如“放射性元素在考古学上的应用”)等多个领域。例如,“形状记忆合金”设置在第三章元素周期表的第二节金属元素后,学生对金属元素与合金的概念已有了初步的认识,教材在技术栏目中设置真实的问题情境来介绍形状记忆合金,巩固学生对金属性质和合金的认识,拓展了学生对金属的实用性及金属对人类贡献的了解。
案例:形状记忆合金
问题情境:“超市中用来捆扎购物袋的镀膜金属丝的柔韧性很强,可以任意弯曲,既不会伤手指也不会扎破袋子。但是,如果我们将该弯曲的金属丝放置在一个特定温度下,它可以自发的伸直,这是为什么呢?”
技术原理:形状记忆合金的“记忆”原理在于这种合金具有两种晶体结构(结构1和结构2),结构1和结构2在特定的条件下(温度)可以相互转化。 一种合金在一定温度下结构为1时,合金可以被弯曲成任意形状;当温度改变至结构1向结构2转化的特定温度值时,合金的结构由结构1转化成结构2,此时已被弯曲的合金会自动伸直;如果再改变温度至转化的特定温度,合金的结构由结构2转化成结构1,合金又可以弯曲。只要控制特定的条件,合金就会显示出该条件下的特性:伸直或者弯曲,相当于有了记忆能力。
技术应用:镍钛记忆合金的应用――血栓过滤器。
血栓过滤器由镍钛合金的金属丝制造而成,工作原理是:在低于人体体温的温度下将过滤器折叠,置入静脉血管内;在人体体温下,过滤器会自动打开,恢复原状,捕获血液中的凝块,阻止血液的凝块进入心脏和肺部,用于治疗当前发病率较高的血栓病。
拓展创新: (1)推断:室温下,改变镍钛合金镜框的形状,那么在高于室温还是低于室温的条件下,镜框能够恢复原状?(2)应用: 用镍钛合金设计一个能够平稳升降的简易杠杆。
1.2实验室技术
实验室技术是指用于科学实验研究的手段和方法。《化学:概念和应用》介绍了化学科学研究中常用的一些现代高科技方法,如扫描隧道显微镜、扫描探针显微镜、原子力显微镜和色谱分析技术,分布在教材的第七章原子结构和第九章化学键中(见表1)。例如,色谱技术被编排在第九章化学键中。学生通过化学键的学习,知道分子中的原子之间以及分子和分子之间都存在相互作用,既有引力也有斥力。这时介绍色谱技术,让学生感知分子之间作用力的存在,深化化学键与分子间作用力的概念。
案例:色谱技术
问题情境:“生活中有很多混合物,比如:血液、空气、食物等等,不计其数。科学家设计了许多方法分离混合物,其中有一种方法是色谱技术。那么,什么是色谱呢?海报被雨水淋湿后,上面的字会模糊,这就是一个色谱的例子。”
技术原理:利用待分离的各种物质在气相或液相中的分配系数、吸附能力和亲和能力等的不同达到分离混合物的目的。
技术类型:基于上述原理,介绍了纸色谱法、薄层色谱法、凝胶色谱法和气相色谱法等四种常用的基本分离方法。
拓展创新: (1)识别被雨水浸透的纸画上的固定相和流动相; (2)设计一个实验方法,用纸色谱法分离一种混合物并获取混合物中的纯样品。
学生掌握色谱这种重要的实验室技术的同时,也了解了色谱技术在生活与工农业中的应用。例如教材告诉学生便携式气相色谱仪与质谱结合在一起可用来测定空气中的污染性气体。
1.3工业技术
工业技术是指用于工业制造和农业生产中的手段和方法。《化学:概念和应用》在第六章化学反应和平衡、第八章元素周期律、第十章物质的动力学理论、第十二章定量化学、第十四章酸、碱和pH、第十七章电化学共6章中设计了工业技术内容(见表1),包括“合成氨”、“空气的分离”、“提高生成物的产率”、“硫酸的制备”、“碳和合金钢”等。
“提高化学合成中生成物的产率”被编排在第十二章定量化学中。从硫酸的用途、经济效益和重要性等方面来说明技术的开发与社会、经济、环境等因素有着密切的关系。
案例:“提高化学合成中生成物的产率” 技术
问题情境:“硫酸的产量一度被作为衡量一个国家经济发展水平的重要因素,产率是提高产量的决定因素。那么,如何提高硫酸的产率呢?”
技术原理:生产硫酸常用两种方法―铅室法和接触法。
铅室法是工业生产硫酸的第一种方法,由于这种方法生产的硫酸纯度较低,质量百分数仅有60~80 %,现已不常用。但是其生产成本低,在对硫酸纯度要求不高的情况下,可以采用此种工艺。
接触法的生产成本比铅室法稍高,但是方法简便,硫酸产品纯度高,质量分数可达98%,产率高且没有污染环境的副产物,因而被广泛采用。接触法共有四个步骤(用化学方程式表示),
第一步: S(g)+O2(g)=SO2(g)
第二步: 2SO2(g)+O2(g)=2SO3(g)(催化剂作用下进行)
第三步: SO3(g)+H2SO4(l)=H2S2O7(l)
第四步: H2S2O7(l)+H2O(l)=2H2SO4(l)
技术评价:从成本、催化剂、产物的质量、产率和污染环境等几个方面比较,最终确定使用接触法。接触法生产硫酸的原料丰富、产品纯度高、产率高,且无污染环境的副产物。像接触法这样的合理且经济的化学生产技术我们称之为绿色化学技术,是现代工业生产过程所倡导的。
拓展创新:假设用煅烧硫铁矿的方法生产二氧化硫,写出化学方程式。硫酸是怎样用于生产盐酸的,写出化学方程式。
2美国高中化学教材中技术教育的编排特点和启示
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2.1编排特点
2.1.1以栏目形式呈现,体现学科教学与技术教育的融合
教材中的技术教育内容是以“技术(Technology)”栏目形式呈现,镶嵌在化学知识逻辑顺序的主线上,设置在知识教学内容之后。技术教育内容是化学知识教学的真实问题情境。技术教育与科学知识有机融合,达到相互促进,给予学生完整的技术教育的作用。
2.1.2以系统的技术教育内容展开,体现化学知识-生活问题-技术创新
每个“技术(Technology)”专栏都包括技术发展史或技术发明背景、技术原理及技术设计、技术应用类型、技术讨论等4个子题目。教材在化学知识内容后,以学生已有的生活经验和化学认识水平为基础,引入技术的发明背景;然后引入技术原理;再列举技术的应用实例;接着引导学生分析评价该技术的设计。这种顺序使学生认识到技术是以严密的科学知识为基础的,技术是进行科学研究不可或缺的科学方法;让学生感知化学知识转化为技术产品的过程,形成根据科学原理设计、制作产品的技术观念,发展学生利用化学材料的特殊功能制造出合格产品的技术能力,引导学生认识实际化工生产技术问题的复杂性,了解技术不仅可以解决问题也可以制造新问题,技术的开发不可避免地涉及到效益及代价的权衡,技术的开发必须评价该技术对环境和社会的影响等各方面问题;最后让学生讨论该技术在解释和解决生活和生产中的实际问题时所发挥的作用,培养学生解决问题的能力。
2.2启示
培养具有技术素养的现代公民, 提升学生的科学素养和技术素养一直是美国科学教育的主旋律[4]。在学科教学中渗透技术教育,在学科教学活动中,以拓展的方式培养学生的技术意识、技术观念和技术设计能力等是美国实施知识的实用性教育即技术教育的重要途径[5]。美国高中化学教材中的技术教育内容分析与评析对我国高中化学选修模块“化学与技术”教学的启示如下。
2.2.1化学与技术教育的展开应以化学知识为基础
技术教育内容例如技术的应用可以通过具体的技术实例,让学生直观和深刻地感受化学知识如何应用于技术。化学知识和技术的有效融合有利于化学知识的应用性教育,让化学知识的应用性和时代性更加外显,知识因技术而鲜活起来,有利于化学知识的拓展,从而有利于化学知识的深化。
2.2.2 基于化学教学的技术教育要重视学生技术素养的提高
技术素养包括技术知识、技术能力、技术思考与行为的方式,其中技术能力是技术素养的核心。通过技术发明背景、技术原理及技术设计、技术应用类型和拓展等4个主题可以有效地提升学生的技术素养。技术发明背景可以让学生感受化学技术发展的脉络,体会技术发展给人类和社会发展的贡献;技术原理可以使学生理解技术的科学基础。技术应用类型可以向学生展示技术在生产和生活中的具体应用,培养学生对技术学习的兴趣。拓展以问题解决为中心,通过开放的讨论、辩论和交流,促使学生思考,发生思维碰撞,激发学生创造的潜能,提高学生问题解决能力。
2.2.3 化学教学与技术教育的融合有利于学生创新能力的提高
创新能力包括创新思维和创新实践能力。美国高中化学教材中融入了多种与化学知识相关的技术类型,设置的拓展内容让学生利用所学的知识和技能解决实际生产和生活中的问题,为学生提供了进行科学实践的机会,有利于创新实践能力的培养。
2.2.4 化学教学与技术教育的融合有利于学生科学素养的形成
比如:教材中工业技术“硫酸的制备”从成本、产物的质量、产率和污染环境等几个方面综合考虑制定生产方案,有助于学生形成正确的科学价值观,正确认识技术与社会的关系,理解化学知识在改进技术、促进社会发展方面的重要作用。同时,将对科学技术的理解与整个人类、环境和文化系统的复杂性结合起来,并以此为根据对未来做出决策,有利于STS理念的渗透,有效促进学生科学素养的提高。
美国高中化学教材化学: 概念与应用中的技术教育内容,不仅为学生提供大量的应用各种学科知识的技术,还重视让学生了解技术的本质,形成技术意识、技术观念与技术能力等技术素养,形成对技术的兴趣、培养学生的创造意识和革新能力,在竞争激烈的技术世界中,为自己开拓一个更为广阔的天地。 这种编排理念与方式对我国新的高中课程结构中各技术模块的教材编写与教学有一定的启示。
参考文献:
[1]陈亦人.现代科学技术概论[M].杭州:浙江科学技术出版社,2005.
[2]周青,杨辉祥,倪俊超.论技术教育的重要性[J].课程.教材.教法, 2004, (9): 64~68.
[3]徐杰.让学生为技术世界做准备―美国技术教育改革的新动向[J].物理教师,2005,(9):50~53.
[4]周青,赵永春.美国高中化学教材中的职业生涯教育[J].外国中小学教育,2007,(4):60~65.
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一、基本概念方面的阅读
在九年级化学教材中,标题以外的黑体字一般都属于概念性的范畴,每个概念都有它的外延和内涵,对于这类问题,为了帮助学生理解基本概念,掌握它的真正含义,我认为应从以下几个方面引导学生阅读教材。
1、概念提出之前的叙述部分,着重引导学生利用旧知识来认识新问题,通过联想、讨论、小组合作、推理来启发学生提出问题与讨论结果。例如“高价化合物”这一概念时,就应围绕以下几个问题阅读和思考:(1)氢原子和氯原子核外最外层有几个电子?在什么情况下才能形成稳定结构?(2)氢原子和氯原子获得电子的难易程度相差大还是小?(3)氢原子和氯原子以什么方式形成分子?又如学习“化合反应”这一概念时,就应该引导学生思考以下几个问题:(1)它属于物理变化还是化学变化?(2)反应前后物质分别是什么?(3)反应前后有几种物质?
2、对于化学基本概念方面的文字阅读。着重在于引导学生对字、词、概念之间的区别于概念用语几个方面的阅读。(1)化学概念中关键的字和词应当引导学生仔细地阅读,弄清其含义,让学生明白概念的严密性和准确性,不得随意改动,断章取义,只能深入地理解它,明确其中的化学含义。(2)概念之间的区别,对于一些极其混淆的问题,可以通过阅读内容、提出问题、让学生自学、小组合作、探究讨论再加以判断。例如“单质、化合物”可以通过其元素的组成形式加上同学们相互讨论来确切地认识它,单质是由同种元素组成的纯净物,化合物是由不同元素组成的纯净物。纯净物与混合物,是通过他的组成的分子来认识理解的,纯净物是由一种物质的分子构成的,混合物是由多种物质的分子构成的,通过对这些问题的类比,可以使学生产生联想、提高对比、归纳与总结能力,同时也加强了学生对化学基本概念严密性的认识。(3)化学概念用语和书写格式都有严格的要求,通过学生自己阅读、理解,加深对概念的认识,以便运用于实际练习和生活实践。
二、数据方面的阅读
化学教材中的数据都是经过科学家的实验总结积累而得出的,数据的引用时为了说明某个概念,因此,要在阅读教材的过程中,培养学生从数据中分析引导得出概念,并在阅读时,指导学生学会比较的方法,在指导其方法上着重注意以下几个方面:
1、看数据的大小。如九年级化学教材的各种物质的密度、熔点、沸点、凝固点、百分含量、分子量大小等,通过比较来加深对概念的认识,明确数据中所含有的各种问题。
2、看数据之间的联系,若有联系,就要分析为什么有这样的联系。例如:根据化学方程式进行计算,先写出化学方程式,然后写出与题相关的物质的相对分子质量、质量,再利用已知量列出比例求出未知量。从横的关系看,是参加反应的各种物质之间简单的质量比;从纵的关系看,是某物质相对分质量与其质量的关系比,这样,根据纵横关系可以推出反应物和生成物的相互关系,列出比例,求出比值,显然,将数据的来龙去脉弄清楚后,有关计算就一清二楚了。
三、图形方面的阅读
九年级化学教材的图形是多种多样的,有理论图、探究实验图、坐标曲线图、小实验图等,其阅读方法各不相同。
1、关于理论图。在引导学生阅读时,着重提出与概念密切相关的内容,阅读时的注意点应随教材内容的变化而变化。如“分子、原子”一节,教材为了说明原子的特点,画出了氧化汞受热分解得到氧原子和汞原子的示意图,通过这个示意图可以引导学生阅读,每个氧化汞分子是由一个氧原子和一个汞原子构成的,氧化汞受热分解,每个氧化汞分子分解得到一个氧原子和一个汞原子来说明分子原子的不同。在化学反应中,分子可以再分,原子不能再分,故得到“原子是化学反应中的最小粒子”的结论。
2、关于实验装置和实验操作图。要引导学生阅读以下几个内容:(1)实验内容;(2)实验所需的仪器和药品;(3)实验装置图的原理;(4)实验要求和条件;(5)推断实验时的正确现象。3、对于曲线图的阅读,这方面多属于一些综合知识的应用,需要有一定的知识广度,简单地说,就是要学会坐标的应用,在每一条曲线中横坐标和纵坐标所代表化学含义,同时,还要了解图上的点、线、面的化学意义,比如溶解度曲线。
四、化学反应方程式的阅读
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关键词:解读教材;主干;分类;体会;反思
实际教学中教师应基于教材,时刻把握知识更新和社会发展的脉搏,真正做到“用教材教”。“教教材”,就是依据教学大纲,对教材内容进行整理和整合、传授,以教材为“准”“真”。虽然教师也讲究启发、讨论,也讲究师生活动,但当学生的观点与教材的观点不一致时,只能以教材的观点为标准观点,其实质是压抑了师生的创新精神。而“用教材教”,就是依据课标,借助教材的学习素材,实现“知识与技能、过程与方法、情感态度价值观”的三维发展目标的教学行为。不仅要求学生将教材内容全部掌握,而且教师要用教材激发学生潜在的能力,同时以教材为中心,可以向外延伸,不局限于教材。“教教材”和“用教材教”体现了两种完全不同的教育价值观,前者以教材为主,后者以人的发展为主,后者更多地强调把教材作为课程资源来使用,不是“以本为本”,并根据自身实际创造性地使用、挖掘教材。因此,教师必须转变观念,改变教学方法。实际教学过程中笔者从以下几个方面着手:
一、全面、系统、深入地解读教材
灵活处理教材中的知识内容和呈现顺序,先分析教材中知识的地位和功能、内容结构,深刻理解知识呈现顺序的意图。若有更能促进学生发展和科学素养提高的顺序和知识内容,就应更改
教材的顺序适度、调整知识内容――从易到难,由浅入深,循序
渐进。
二、可以替换教材中的个别素材,认真分析专家选取素材的意图和想要达到的效果
时代在变迁,现在的一些素材可能会收到更好的效果,教学过程中可以替换相应的素材,而不应固守专家的版本。如:在进行“物质的量在化学实验中的应用”教学时,可以不选用血液化验单这种方法,而用三聚氰胺的检验方法之一―――自动电位滴定法,在课堂上引入社会问题,这样既培养了学生的责任意识,又能引导学生尊重生命和热爱生命,激起了学生的强烈共鸣。
三、抓住主干,分类施教
首先,从学科教学的基本内容中筛选出学科主干知识,其次,根据自己所教学生的已有经验和学习能力,将主干知识划分为学生自主学习掌握的知识、学生难以通过自主学习掌握的知识、介于前两者之间的知识等三类,将后两类作为课堂教学的重点内容。创设问题情境。如:讲“盐类的水解”一节时,教师一开始就设问:酸的水溶液由于c(H+)>c(OH-)而显酸性,碱的水溶液由于c(OH-)>c(H+)而显碱性,那么正盐的组成只有金属离子和酸根离子,既无H+又无OH-,它的水溶液是不是都显中性?一下子把学生的注意力引向教学主题,接着用pH试纸分别检验CH3COONa、NH4Cl、NaCl三种水溶液的pH值。学生观察现象后,脑子里充满疑惑,从而激起强烈的求知欲,驱使学生专心致志地听课,积极思维,寻求问题的答案,感受过程,融入化学。
四、引导创新,多元评价
学生要学会自己去发现、提出并解决问题,学会与他人合作学习,在此过程中学生的“知识”“方法”及“情感态度”都将得到提升。必修2教材讲解乙醇的有关知识时,可以依照课本让学生走进实验室,自己动手实验,感受研究有机物的过程。乙醇分子式为C2H6O,在确定乙醇的分子结构这一问题中,首先指导学生写出乙醇分子的可能结构:①CH3OCH3,②CH3CH2OH,并让学生完成乙醇跟金属钠反应的实验,并记录有关数据,启发学生如何根据两种结构中氢原子位置的不同及跟钠反应放出氢气的量来确定乙醇的分子结构,根据实验事实,可排除①式,确定乙醇的分子结构为②式。这样可以轻松地实现教学目标,同时使学生感悟过程与方法。对于学生提出的不同于教材、不同于教师的观点,教师要宽容,要帮助学生进一步完善、构建自己的观点。因此,只要学生的结论符合学科的基本原理,就应该给予肯定,要坚持多元评价,不要片面追求标准化、统一化。
五、“用教材教”的体会与反思
教师的个人素质是创造性使用教材的关键。就素质而言,不同的化学教师有不同的特长:有的擅长实验教学,有的擅长有机化学教学,有的擅长基本原理教学等,这种单一的知识和能力结构远远不能适应“用教材教”的需要,所以化学教师之间需要交流和整合;教师要拓宽自己的课程资源,重视与其他学科教师的合作以及与其他学科的整合;新课程强调知识与技能、过程与方法并重,强调培养学生良好的情感、态度及价值观,因此,在教学过程中要围绕三维目标展开,广泛利用课程资源。所有这些,我们都应切实掌握。
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1.知识的表述方式不一样。化学反应中的能量变化在新老教材中表达方式不一样。如老教材在第一阶段通过能源的使用、化学反应过程中的热变化等现象引出放热反应、吸热反应的概念和对燃料充分燃烧条件的讨论。第二阶段从化学键的断裂与形成分析化学反应中能量变化的本质原因,从定量角度介绍能量变化,介绍热化学方程式和H,在阅读材料中简介了盖斯定律及其应用,单独一节介绍燃烧热及计算中和热及其影响因素(但这点在新版的教材中没有明确提出),另安排学生实验测定中和热,最后归纳使用化石燃料的利弊及新能源的开发,后续单元介绍电解原理及其应用。
新版教材也分两个阶段组织学习内容,第一阶段通过几个典型图形来展示化学反应中伴随着能量变化,实验探究得出放热反应和吸热反应的概念,与老教材不同的是,在必修部分就引入热化学方程式和H,归纳燃料燃烧释放的热量及其利用。第二阶段介绍老教材没有明确提出的化学反应的焓变,从能量守恒和化学键的角度来写探究能量变化的实质,应用热化学的方程式,在课堂活动与探究中一起学习反应热的测量和计算,全面学习盖斯定律,学习有关计算,再进而归纳能源的充分利用,在后续内容中介绍化学能与电能的转化。
2.教学的要求程度不一样。老版教材要求学生知道在化学反应中还存在能量变化,而且通过实验探究了解吸热反应、放热反应,很清楚地知道能量变化是由于各种物质所具有的能量而引起的,了解燃料充分燃烧的原因以及提高燃料燃烧效率和减少污染的必要性。对于理科学生来说,是提出了更高要求,不仅要知道反应中的能量变化是由物质键能引起,还要能够正确书写热化学方程式,能够进行简单的H计算,能够计算燃烧热。
新版教材明确提高了课堂中的教学要求。在必修的化学专题“化学反应与能量变化”中,安排了“化学反应中的能量”这个单元,深刻理解化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因,同时通过自身生活中的事例,了解化学能与热能是可以相互转化的。此外,让学生充分认识到提高燃料的燃烧效率、开发清洁燃料和研制新型电池的重要性。然而针对理科的学生,在选修模块《化学反应原理》中,安排了“化学反应与能量变化”专题,让学生充分了解化学反应中能量转化的原因,而且能够很快说出常见的能量转化形式,了解化学在解决能源危机中的重要作用;同时让学生也能够用事例来阐述化学能与热能的相互转化,了解反应热和焓变的含义,准确地用盖斯定律进行有关反应热的简单计算。
3.教材的内容描述不一样。与老版教材相比,新版教材在高中化学教学中的必修部分增加了热化学方程式,增加了化学反应中能量变化的实质是化学键断裂和形成时所吸收和释放的化学能,不再使用±Q表示能量放出与吸收而是一步到位地使用H来定量表示,即部分老版教材选修部分内容变成了必修部分。在选修部分,增加了焓变、盖斯定律,即老版教材中只提到H符号,不提概念,甚至把盖斯定律仅作为阅读材料,进一步明确成学习的内容,对燃烧热并没有说出具体的含义。新版教材在学生课后作业中的要求比老版教材更难,标题更新,更有实用性。
4.教学的侧重策略不一样。“化学反应中的能量变化”是化学在生活中的一个重要体现。要从学生已有的相关知识和生活经验出发,积极引导学生自主学习和合作学习,从而顺利地对新知识进行建构。
教师要引导学生从能量的角度认识化学现象,从能量角度考虑化学反应问题,使学生更全面地认识化学反应的本质,并帮助学生全面认识自然、环境、能源和社会的关系,让学生了解能源问题与化学科学的密切关系,认识能源对社会发展的重要性。还要引导学生从能量守恒、能量的贮存和相互转化的角度来认识化学反应中的能量变化,引导学生从化学键的断裂和形成的微观层面来认识反应中的能量变化的本质原因。
在教学设计时,教师要关注概念的形成和发展过程,找到学生认识的增长点,引导学生逐步突破原有认识,形成新的认识,既不死抠概念,也不回避概念。对于焓的教学,既不要引导学生从化学热力学的严格定义上了解焓,也不能避而不谈,让学生知道焓是科学家为了便于计算反应热而定义的一个物理量,它的数值与物质具有的能量有关。
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关键词:生物化学;教材及教学;方法与比较
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)48-0196-02
生物化学是生命科学领域重要的基础学科之一。《生物化学》课程是高等学校生命科学专业的重要的基础课,在生命科学各专业教学中都占有重要地位。生物化学即生命的化学,是研究生命的化学物质组成、结构及功能以及生命过程中的化学变化及其变化规律的科学,其目的是揭示生命的本质。生物化学分三部分:生物体内化学物质的结构与功能、生物体内物质代谢及其调控、基因表达及其调控。第一部分属于静态生物化学(static biochemistry),后两部分属于动态生物化学(dynamic biochemistry)。
一、生化不同版本教材比较
生物化学是现代生物学和分子生物学的共同语言和基础。生物化学的迅速发展使其内容变得十分广泛和深入,生化教科书从最初几百页到如今的千余页,内容越来越丰富。
“Lehninger principles of Biochemistry”2012版是典型的生物系生化课的内容,包括生物物质、物质代谢和基因表达及其表达调控三部分。而Berg等的“Biochemistry”2012年版不仅包括了以上三部分内容,又增加了生物体对环境变化反应的内容,包括感觉系统、免疫系统、分子机械和药物发展,将特殊生理过程的生物化学加以突出,而且该书将最新发展起来的生物化学新领域,如蛋白质组学(proteomes)和基因组学(genomes)也作了介绍和讨论。医学院的生物化学教材以“Devlin的Textbook of Biochemistry with clinical correlation”2010版内容为例,该书由26位在不同生化领域较知名的教授,分别编写了27个章节,使该书有了极其鲜明的特点:该书打破传统生化教材的章节结构,每一章集中讨论1~2个生化内容,更突出了医学院校生化的特点,紧密与医学结合,特别对生理过程中的生化机制做了详尽的介绍,如激素、维生素、细胞与细胞周期、细胞凋亡和癌症、维生素、营养物质的消化与吸收、微量元素及大量营养元素的代谢作用及其与健康的关系、P450与一氧化氮合成酶、脂肪酸和中性脂肪的合成、贮存和利用及特种脂类的代谢途径等。上述三本国际知名教材的共同特点是内容翔实,包含大部分已定论的新发现、新结论和新方向,同时有更多的联系实际和生物化学中关键问题的论述。简言之,其特点是全、新、联系实际。
国外的生化教材还有很多,代表性的有:
(1)Harper illustrated,Biochemistry,28thedition,2009;(2)Lehninger priciples of Biochemistry,4th edition,2004,5th edition 2008,6th edition 2012;(3)Zubay Biochemistry,4th edition 1999;(4)Principles of Biochemistry,Moran,Horton,Perry;5th edition,2011;(5)Textbook of Biochemistry,With Clinical Correlations,Thomas Devlin;7th edition,2010;(6)Biochemistry-molecular basis of life,yrudy,Ekee,2008;(7)Biochemistry,Berg,Stryer,5th edition,2008,7th edition,2012;(8)Fundamentals of Biochemistry,Voet and Voet Katsiglis;3th edition,2008,4th edition 2010;等等。
国内生物化学教科书有很多,历史上曾有几本影响较大的生化教科书:(1)刘思职编的《生物化学大纲》,1954年第一版,1957年第二版。(2)郑集编的《普通生物化学》(上、下二册)。(3)沈同、陈同度编的《普通生物化学》(上、下二册)。(4)沈同、王镜岩、赵邦睇等编的《生物化学》第一册、第二册,1980年第一版;沈同、王镜岩二版,王镜岩、朱圣庚、徐长法三版;生物化学教程(第三版精简本,2008年)。(5)上海生物化学研究所在20世纪七八十年代编写了《高等生物化学》讲义,对我国生化教学起过重要作用,只可惜没有正式出版。(6)人民卫生出版社出版的《医用生物化学》1~7版,该教材内容丰富,尽量反映医学生物化学的新进展,突出了西医生物化学的特点。(7)中医药出版社出版的供中医药院校应用的《医用生物化学》,该教材简明扼要,强调“三基”,使用简明的语言反映新进展,尽量突出了中医药的特点。国内外生化教材比较,国内教材存在如下不足:(1)一般更新较慢,内容相对陈旧,缺乏先进性和权威性。(2)没有坚持连续改版,大多寿命短,知名度不高,在国际上没有影响。(3)缺乏原始研究的数据和图表,大多图表是自己参照国外版本修改的,缺乏科学性。(4)没有一本国内生化教材是彩色图版,纸质较差,无法与国外教材相比。基于这样的认识,提出以下建议:(1)一方面,国家应当加大教材编写和出版的财政投入;另一方面,在教材的编写和出版中引入市场竞争机制,激发年轻学者编写教材的积极性,鼓励各出版商竞标出版,实行优胜略汰,各学校要鼓励教授编写有特色的生物化学教材,将教材编写纳入职称评定和工作量评定。(2)提倡采用国外优秀原版生物化学教材。(3)鼓励多名教授联合翻译国外的优秀教材,以缩短出版时间。(4)提高教材的印刷质量。
二、生物化学教学的方式比较
在网络如此发达的今天,生物化学课程的教学还要不要以“课堂授课为主”?在生物化学界有两种观点:一种是持赞成态度,大多是年老、课堂教学经验丰富的教授,其理由为:(1)学习要系统性,应循序渐进地进行。(2)教师熟知教学大纲和教学目的,了解课程内容的主次和关联,这有利于建构学生的知识体系。(3)课堂教学,课题提高多数学生的学习效率。另一种是持反对态度,多为年轻教授,认为生化教学应当以“学生自学为主”。教师可以提出主要学习的内容,应了解的基本概念和技术,并提出相应的问题,学生自己在教科书或网络上学习相关内容,解答教师的问题,并提出疑问,然后通过课堂讨论或小组讨论,教师进行总结。这样的好处是:(1)发挥学生学习的主动性。(2)培养学生自学的能力。(3)有利于提高学生提出问题和解决问题的能力。
目前国际上大家都在热烈讨论和逐步实行PBL、TBL、慕课、微课等教学法且更倾向于后者。这些方法是以问题激发学生自学,组织小组讨论并得出结论的教学方式。这就要求:(1)教师应提出有深度和兴趣的相关问题。(2)学生应积极参加到解答相关问题的知识学习和讨论中来。(3)助教能很好地引导学生去学习钻研讨论,以达到最终的学习结果。在条件允许的情况下,可以积极推进。欧美的教学以教授为主体,讲课内容方式都由教授自己安排,而且讲课教授一般是有丰富教学经验和科研阅历的,总体的教学质量和效果比较好(如哈佛大学),讲课有较大的开放性和个人随意性。
总之,在网络如此发达的今天,教师的一个重要的职责就是“激发”和“引路”。一个好的生物化学教师,应当能激起学生对生化课的学习兴趣和热情,因此选择优秀教材,根据不同的教学内容和目的采用不同的教学方式是教学研究的一个重要内容。
参考文献:
[1]Nelson DL,Cox MM. Lehninger principles of Biochemistry. 6th ed. New York:W. H. Freeman and Company,2012.
[2]Berg JM,Tymoczko J,Stryer L. Biochemistry. 7th ed. New York:W. H. Freeman and Company,2012.
[3]Devlin TM. Textbook of Biochemistry with clinical correlations. New York:John Wiley & Sons,7th ed.,2010.
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一、人教版初中化学新教材习题体系的特点
(一)更加强调科学探究的重要性。以往的教材版本在习题体系上往往较为注重对教学知识的强化巩固训练,但在科学探索和自主创新方面重视相对不足,而人教版初中化学新教材在习题体系上做出的一个重要调整,就是更加强调科学探索的重要性,设置以开放性、探索性的习题为主,注重引导学生逐渐掌握探究式的学习方法,不应仅关注探究的结果,其中的许多习题,还对学生在整个科学探究过程与环节提出了新的要求,这对于调动学生的思维有着积极作用。
(二)习题设置更加丰富多元。人教版初中化学新教材的习题体系在习题设计上进行了一定的加强,在原有习题类型的基础上,增加了一些新的类型,使习题体系中习题类型变得更加丰富和多元,不仅包括常规的选择、填空、问答、画图等基本的练习,还包括制表、论文、设计实验、讨论、调查、角色扮演、模型制作、制作墙报、辩论会、网上学习等一系列新的练习,实践型习题、开放型习题的比重得到了很大程度上的增加,更加注重引导学生从多角度、多层次进行思考,对于习题训练的评价也不再仅仅注重结果,而是加强了对过程的重视和把握,这也有利于学生个性化、多元化学习方式的养成。
(三)更加突出学生的主体地位。学生对于习题的解答过程实质上也是一个与题目设计者进行思想交流的过程,人教版初中化学新教材不仅在题目内容设计上更加注重引导学生主动积极思考,发挥主观能动性,在语言表达上也更加重视对学生主体意识的激发,如在命题表达中大量运用第一人称,这样很容易给学生一种平等对话的感觉,以人性化的语言强化对学生主体意识的唤醒,突出学生在学习中的主体地位,这也更有利于激发学生学习化学的积极性与热情,进而促进教学的有效开展。
(四)更加注重习题的情景化设计。情景带入能够帮助学生更好地了解命题的意图,并调动学生的生活经验,激发学生的探索兴趣和欲望,也能够强化化学知识与生活现象在学生思维中的联系,有利于培养学生从生活中发现和获取知识的意识和能力,并增强学生利用所学化学知识解决生活实践问题的能力。人教版初中化学新教材中许多习题都注意具体问题情境的创设,提供给学生“有血有肉”的问题。教材习题情境创设有的是结合学生日常生活的化学问题,以培养他们将化学知识应用于生活实践的意识;有的是以人们关心的社会重大事件、科技热点为背景设计问题,使学生关注社会热点问题;有的以化学史的发展为材料,如结合“水的组成揭秘”,让学生思考科学史实给我们的启示。总之,丰富的问题情境可以增加习题的可读性,使习题载体的信息内容更丰富,对提高学生的学习兴趣,促进学科知识间的联系,培养学生科学、技术、社会、环境相联系的思想,培养学生思维的灵活性、深刻性具有重要意义。
二、基于初中化学新教材习题体系的有效教学建议
(一)立足基础,充分发挥新教材习题体系在教学中的作用。在我们以往的调查中,发现许多学生在化学学习中,常常会忽视教材习题的作用,大量购买课外辅导书、练习册,尽管进行了大量的练习,但在化学知识的掌握上和解题思路上还存在着一定的局限性,要解决这一问题,在基于新教材的化学教学当中,就应当进一步加强对教材习题的把握,应充分发挥教材习题与教学内容之间的配合优势,帮助学生巩固化学知识基础,并适当进行思维延展,以习题的系统性、联系性,保证学生对基础知识与技能的扎实掌握,这样才能让习题真正服务于化学教学。
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化学1.词语使用情况下面是两套化学教材的词语使用情况。两套化学教材用词数分别为4438和4015个,总用词5913个。共用词为2540个,占各自教材的57.23%和63.26%。共用词中排在最前面的20个是:的、中、和、在、是、水、物质、与、图、用、化学、溶液、有、元素、等、实验、一、反应、能、你。其中术语有“水、物质、化学、溶液、元素、实验、反应”。化学人教[5]与化学沪教[6]的独用词分别是1898与1475个。化学人教的前20个高频独用词是:单元、白磷、粗盐、小结、浑浊、效应、液、胆矾、服装、解离、带有、托盘天平、净、显示、拓展性、植物油、两边、便于、最高、炼。“单元”出现44次,这是由于教材设置是以“单元”为内容单位。学科词语有“白磷、胆矾、解离”。“白磷”在教材讲授质量守恒定律、燃烧的化学反应的相关内容中反复出现。化学沪教的前20个高频独用词是:节、章、微粒、拓展、视野、试液、废、释放、蔗糖水、食用油、老师、线索、希望、充足、空隙、霉菌、卢瑟福、地下、人工、若。“节”“章”是沪教版的教材内容编排单位。这里的“试液”,在化学人教中用的是“溶液”。术语的独用显示出教材对知识点作了不同的处理或是对同一知识点使用了不同的语言表述方式。化学人教有“白磷”而化学沪教没有。下面是两套教材“磷”的使用情况调查:化学人教中的“白磷”与“红磷”是对称使用,频次也都较高;化学沪教只有“红磷”没有“白磷”。如:化学人教初三上册:“空气是由什么组成的……。1.由上述实验中薄铜片上的白磷燃烧而红磷不燃烧的事实,说明燃烧需要什么条件?2.由薄铜片上的白磷燃烧而热水中的白磷不燃烧的事实,说明燃烧还需要什么条件?”化学沪教初三上册:“探索空气的成分……。(1)红磷在集气瓶中燃烧,消耗了什么气体?(2)红磷在集气瓶中未能全部燃烧,说明了什么?”前者使用了对比的教学方法,比较了红磷和白磷的燃烧情况;后者只有红磷的燃烧情况。2.高频词与低频词两套化学教材总词种数5913个,总词次为84523次,平均每词出现14.3次。下面是几个重要频率段的用词情况:数理化三科累加频率段用词汇总下面是数学、物理、化学三科的累加频率段用词的汇总,可以从中看出教材词语使用的一些基本规律。(五)数理化三科之间用词比较对不同学科之间的用词进行对比,可以更清晰地观察不同学科的用词情况。下面是数学、物理、化学三科的词语共用、部分共用及独用情况一是共用词占各个词表的比例,最多的是化学,占40.69%;最少的是数学,占22.6%。二是独用词,在总词表中独用词高达68.39%。从单一学科来看,最少的为35.7%,最高的为55.7%。1.数学、物理、化学的高频学科特色词数学用词与数理化三科用词总表的频率差比较显示,数学用词最有特色的100个词是:一、个、数、你、两、是、多少、吗、点、做、元、出、一个、为、有、图形、条、三角形、解、面积、每、表示、画、数学、想、角、说、米、方程、我、可以、直线、长、问题、试、这个、圆、相等、计算、练、得、分、边、这、分别、如果、例、下面、线段、求、什么、正方形、比、张、数据、人、算、那么、图象、三、组、关系、分数、我们、得到、议、上面、先、几、值、作、买、厘米、看、函数、再、球、各、平均、写、这样、位置、千米、结果、位、填、次、读、即、呢、四边形、证明、长方形、摆、第、最、统计、人数、估计、小数物理用词与数理化三科用词总表的频率差比较,显示物理用词最有特色的100个词是:图、物体、电流、在、实验、力、会、光、电压、运动、时、探究、温度、电阻、电、测量、电路、声音、能量、产生、方向、就、压强、不同、很、使用、通过、越、所、灯泡、液体、信息、节、科学、大、上、作用、人类、热、使、不、传播、地球、大小、想想、现象、导线、人们、声、也、被、工作、着、导体、能源、用电器、电能、密度、转化、单位、为什么、像、不能、了、杠杆、跟、有关、太阳、受、小、重力、把、功率、电源、电流表、来、而、质量、受到、电池、它、振动、物理学、速度、由于、热量、开关、熔化、过程、因素、信号、提问、示、压力、两端、改变、发、测、其、控制化学用词与数理化三科用词总表的频率差比较,显示化学用词最有特色的100个词是:水、物质、化学、溶液、中、和、元素、反应、等、实验、氧气、金属、原子、空气、燃烧、在、二氧化碳、种、气体、质量、现象、或、生成、发生、组成、试管、化合物、变化、材料、观察、铁、含有、分子、生产、加入、性质、燃料、酸、氧、污染、碱、氢气、碳、主要、用、人类、课题、里、讨论、氢、重要、人体、烧杯、加热、离子、于、成分、研究、使用、可、使、不、生活、塑料、盐、将、构成、石油、含、少量、铜、铝、固体、用途、环境、资源、与、人们、工业、形成、如、蛋白质、由、合成、不同、并、化肥、表、点燃、煤、一氧化碳、溶、具有、会、作用、结构、氮、但、放出、制造2.数学、物理、化学的独用词独用词是指只存在于一个学科中的词,这些词有的是体现该学科特有知识的词,有的是教学用词,有的是该学科教材特有的教学特设词。只出现于数学教材的词有5932个,前100个是①:正方形、分数、函数、四边形、平行四边形、不等式、一共、平移、概率、队、分母、全等、顶点、正方体、乘法、直角三角形、堂、未知数、周长、统计图、有理数、分式、圆柱、二次函数、积、轴对称、整数、拼、多边形、对称轴、平均数、相交、多项式、一次函数、定理、数轴、系数、棵、除法、算式、直角、弧、反比例函数、抛物线、平行线、因数、内角、除以、梯形、圆锥、方程组、命题、等腰三角形、扇形、菱形、整式、一元二次方程、年龄、商、样本、原点、等式、加法、斜边、对边、因式、二元一次方程组、估、剩、票、一元一次方程、平分线、单项式、平方、掷、解法、总体、同类项、实数、自变量、勾股定理、个位、枝、圆心角、度量、对折、正整数、统计表、求证、复习题、点数、销售、减法、收入、中位数、去年、内角和、保留、解集、平方根只出现于物理教材的词有3950个,前100个是:磁场、线圈、内能、做功、功、凸透镜、动能、弹簧测力计、电动机、浮力、噪声、电功率、电压表、摩擦力、静止、势能、接线柱、磁体、快慢、机械能、机械效率、斜面、欧姆定律、大气压、比热容、磁针、电磁铁、音调、并联、变阻器、火线、热机、带动、电能表、透镜、会聚、动滑轮、成像、汽化、大气压强、磁感线、伽利略、串联电路、磁极、拉力、量程、介质、视网膜、焦距、触电、零线、光缆、流动、滑轮、额定电压、有用功、听觉、惯性、电阻丝、波长、粗糙、汽油机、家庭电路、阻值、定滑轮、连通器、放大镜、钩码、接收、紫外线、通电螺线管、扬声器、滑动变阻器、磁化、光屏、望远镜、话筒、柴油机、霜、物理量、超声、水轮机、投影仪、作用力、微波、凹透镜、国际单位制、螺线管、焦耳、水银、太阳电池、镜片、测力计、滑块、家用电器、简单机械、远视眼、光纤、滑片、响度只出现于化学教材的词有2111个,前100个是:溶解、化学式、盐酸、溶质、氯化钠、合金、氢氧化钠、方程式、溶解度、质量分数、石灰石、镁、单质、石灰水、溶剂、饱和、稀硫酸、高锰酸钾、有机、碳酸钙、浓硫酸、稀盐酸、硝酸钾、钠、葡萄糖、锌、化合价、石蕊、硫酸铜、生成物、蔗糖、相对原子质量、淀粉、磷、乙醇、振荡、活动性、可燃物、燃、氢氧化钙、反应物、守恒定律、碱性、相对分子质量、纤维、碳酸钠、试纸、溶解性、稀有、纯净物、氧化物、沉淀、酸碱性、指示剂、熟石灰、过滤、酚酞、高分子、氨水、洗涤剂、必需、电解、水体、活泼、甲烷、生铁、催化剂、钾、食盐水、酸碱度、稀、酸碱、吸入、生石灰、试液、静置、浓、食醋、拉瓦锡、过氧化氢、糖类、铁矿石、玻璃片、氧化铝、洁净、氨基酸、氧化铁、碳酸氢铵、硬水、红磷、中毒、白磷、中和反应、伸入、碳酸、生锈、滴加、制得、灭火器、血红蛋白
数理化用词与语文用词的比较1.共用词中的高频学科特色词数学、物理、化学三科总用词17537个,语文教材用词50670个。下面是二者的比较结果:频级差统计方法能较好地显示数理化与语文科的共用词中的特色词。最具有数理化特色的前100个词如下:图、三角形、图形、物体、相等、物质、探究、面积、分别、计算、溶液、实验、数学、哪些、数据、直线、质量、解、表示、利用、元素、单位、元、电流、性质、例、化学、测量、关系、正方形、练、表、试、位置、根据、交流、体积、组、图象、观察、值、叫做、方法、分子、反应、原子、现象、温度、金属、等于、角、议、相同、平均、分数、例如、变化、距离、组成、通过、大小、使用、量、燃烧、氧气、长度、思考、活动、实际、结论、示、填、分析、过程、说明、下列、证明、规律、气体、厘米、应用、千米、二氧化碳、讨论、约、第、人数、材料、比较、字母、确定、速度、长方形、信息、有关、圆、运动、统计、平行、运算语文用词中最有特色的前100个词语是:那、孩子、她、母亲、啊、父亲、可是、问、您、时候、没、看见、便、事、头、笑、道、先生、死、吃、却、曰、妈妈、东西、听、坐、呀、真、见、片、老、觉得、往、打、住、望、吧、话、心、回、过去、飞、你们、一天、好像、下来、声、回来、爱、座、站、他们、山、拿、风、手、跑、叫、大家、终于、那个、日、者、突然、那些、让、爸爸、这么、眼睛、脸、太、起、高兴、老师、之、敢、怕、这里、好、朋友、树、唱、地方、进、起来、他、告诉、一切、啦、那里、走、美、多么、送、出来、穿、于是、无、满、爬2.数理化的独用词语文教材词语总数达50670个,其有80%未出现于数理化教材,可见词语学习的主要任务还是由语文课承担。数理化有而语文无的7124个词语中绝大部分是学科词语,其中只出现一次的高达3269个,表明学科用词数量多,复现率低。只存在于数理化教材的前100个高频词是:方程、线段、函数、四边形、电压、电阻、小数、平行四边形、压强、电路、不等式、平移、分母、边长、全等、顶点、正方体、化合物、直角三角形、周长、未知数、统计图、有理数、分式、二次函数、轴对称、矩形、整数、多边形、对称轴、可能性、平均数、氢气、负数、多项式、对角线、一次函数、数轴、系数、归纳、举例、正数、烧杯、铝、重合、除法、化学式、步骤、算式、转盘、用电器、反比例函数、平行线、离子、磁场、因数、示意图、溶质、内角、小于、氯化钠、圆锥、方程组、等腰三角形、个数、内能、氢氧化钠、锐角、整式、底面、做功、一元二次方程、分米、电流表、原点、减小、等式、加法、斜边、变量、因式、对边、溶解度、相加、二元一次方程组、平分线、一元一次方程、小数点、单项式、质量分数、度数、解法、动能、液态、实数、同类项、总体、化肥、弹簧测力计、自变量。
数理化用词与《现代汉语常用词表》的比较《现代汉语常用词表》②是面向社会使用的常用词表,将数理化教材词语与之对比也能显示双方的用词特点。1.《语文》与《常用词表》皆无的词语有5069条,大部分是学科词。前100条是:平行四边形、压强、边长、全等、直角三角形、统计图、有理数、二次函数、轴对称、对称轴、可能性、多项式、一次函数、数轴、化学式、用电器、反比例函数、因数、溶质、内角、氯化钠、方程组、等腰三角形、内能、氢氧化钠、整式、底面、一元二次方程、电流表、原点、减小、斜边、对边、因式、溶解度、二元一次方程组、一元一次方程、平分线、质量分数、单项式、解法、同类项、弹簧测力计、自变量、方格、勾股定理、绝对值、圆心角、正整数、复习题、中位数、内角和、解集、直角边、电压表、三视图、对应点、集气瓶、频数、三角尺、单质、加减法、稀硫酸、垂直平分线、几分之几、象限、端点、底面积、几何体、平面直角坐标系、接线柱、同位角、等边三角形、质数、读作、位置关系、众数、无理数、方差、碳酸钙、三角函数、浓硫酸、立方根、代数式、纵坐标、垂线、正多边形、量筒、稀盐酸、机械能、直角坐标系、硝酸钾、移项、化简、分式方程、主视图、近似数、解析式、除数、内错角2.《语文》无,《常用词表》有的2055个词中,不少是学科色彩较浓的词。前100个词如下:方程、线段、函数、四边形、电压、电阻、小数、电路、不等式、平移、分母、顶点、正方体、化合物、周长、未知数、分式、矩形、整数、多边形、平均数、氢气、负数、对角线、系数、归纳、举例、正数、铝、烧杯、重合、除法、步骤、算式、转盘、平行线、离子、磁场、示意图、小于、圆锥、个数、锐角、做功、分米、等式、加法、变量、相加、小数点、度数、液态、总体、实数、化肥、动能、电动机、个位、一氧化碳、度量、百分数、电磁波、指数、比值、统计表、中点、弹簧、求证、电路图、熔点、氮、实例、横坐标、酒精灯、电功率、平方根、填空、数值、镁、粒子、电荷、视图、沸点、磁、溶剂、底边、高锰酸钾、夹角、势能、常数、百分比、磁体、腐蚀、表面积、题意、直尺、导电、推理、化工、纳米3.《语文》有,《常用词表》无的1765个词中,大部分属日常生活用词和因较多连用而成的凝合词。前100个词如下:与④、一个、不同、图象、我国、小明、这种、示、第、第二、每个、们、提出、第三、看到、不能、得出、作出、看看、同一、每天、想想、很多、数学家、制成、木条、看出、除以、放出、全班、第四、这时、带来、物理学、凸透镜、方程式、升高、举出、找到、最高、每人、制取、某种、一端、化为、遇到、放在、水中、测出、重物、石灰水、分为、第五、看成、最低、放入、做成、写出、只能、不要、强弱、事实上、找出、牛顿、听到、还要、每次、玻璃管、质子、化学家、减去、纸盒、流过、走进、体内、反过来、画出、想到、用水、看做、化成、全等三角形、太阳光、缺水、每月、各项、写成、物理学家、一点、取出、铁钉、大象、售出、各式、大部分、伽利略、同一个、平方厘米、离不开、石块五、结论数学、物理、化学三科教材所使用的字词在很大程度上与语文课形成互补,因此,这些课程不仅具有教给学生自然科学知识的功能,在语言能力培养上的作用也不容低估,这一点应引起教材编写者和教学工作者的充分重视。
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