摘要：化学概念原理内容是中学化学的基石。从这些化学概念中提取相对核心的概念作为研究对象，对其一百年间数量、深度维度、侧重点、体现思想等的变化进行计量分析与背景考察，总结出了化学核心概念的变化特点。这些核心概念逐步受到重视，无论数量、深度还是难度都有所增加，并将侧重点逐步转移到微观化学与定量化学领域，同时兼顾了教与学的双重逻辑。

　　关键词：核心概念；化学教科书；中学化学

　　中图分类号：G633.8文献标志码：A文章编号：1000-0186（2017）07-0069-06

　　在“中国百年教科书整理与研究”项目开展之前，对中学化学教科书近百年的变迁情况进行完整、系统的研究很少。有限的研究也多把视角放在了“历史学”“社会学”以及“出版学”角度上，“教育学”以及自然科学中的“学科”性研究极少。对于“中学化学核心概念变化”的相关研究更是少之又少，仅有的文献也是描述性介绍居多，无量化的统计分析。

　　结合已有文献中所提供的“中学化学核心概念”^［1-9］和“化学教学大纲”^{［10］［11］}“课程标准”^{［12］［13］}等纲领性文件或手册^［14］内容，并参考6本美国教科书目录①，总结出了中学化学5方面的24个核心概念（见表1）。

　　最早的新式中学化学教科书是1903年由谢洪赉②翻译、商务印书馆出版的《最新中学教科书化学》。^［15］至2004年人民教育出版社出版的《普通高中课程标准实验教科书化学》正好一百年。这期间，我国中学化学教科书的出版与研究，基本上均以新中国成立为界，分为两个阶段。1903年到1949年我国共出版中学化学教科书134种^［16］，1949年到2004年主要由人民教育出版社出版，共11套。此外，还有一些地方版本教科书。为了考察这24个核心概念在这一百年的变化情况，我们将所有中学化学教科书（除去“文化大革命”时期）共分10个阶段，根据一定的选样原则，选出每个时期的代表性教科书（见表2）来考察以上24个核心概念在这一百年的变化情况。

　　中学化学核心概念在这百年间中的变化有以下六个特点。

　　一、数量逐渐增加

　　首先，对代表性教科书中的24个核心概念出现在哪些时期进行了统计（后期分方向的教科书以理科教科书为文本），从各个时期所涉及核心概念的数量以及其增长趋势（见图1）来看，我国中学化学中核心概念的数量呈现逐步增长的特点。

　　1906年的《中学化学教科书》涉及“单质”“化合物”“溶液”“电解质”“酸碱盐”“元素”“化学式”“化学方程式”“分子原子”“官能团”“元素周期”“质量守恒”“氧化还原反应”“相对原子（分子）质量”“物质的量”15个核心概念。之后，到20世纪20年代逐步出现了“离子反应”“化学平衡”“胶体”“原子结构”的概念，30年代出现了“晶体”“反应速率”两个核心概念，40年代出现了“能量变化”，50年代出现了“原电池”，60年代出现了“化学键”。有些核心概念在教科书的发展过程中并不是稳定存在的，早期有所提及，但在后来的教科书中却找不到。例如，1919年的教科书提及了“化学平衡”，而1931年、1954年的教科书中却有没有出现。直到第七个时期（1964年版本的代表性教科书中），才涵盖了全部的24个核心概念。

　　值得注意的不仅是“哪个时期新出现了哪个核心概念”，还应该留心那些始终出现在教科书中的核心概念。它们是人们探索物质世界获得的基础知识，也是学生学习化学时首先需要掌握的基本内容。这些核心概念包括“化合物”“溶液”“电解质”“酸碱盐”“元素”“化学式”“化学方程式”“分子原子”“元素周期”“质量守恒”“氧化还原反应”“相对原子（分子）质量”和“物质的量”。在编写教科书时，我们既要尊重这些“历史悠久”的核心概念的由来，更要符合它们在新学科背景下的新含义。

　　二、难度逐渐增大

　　对核心概念在各时期教科书中的涵盖情况有所了解之后，还应该知道，这些核心概念在教科书中的介绍深度和维度有什么样的变化。根据各时期教科书中的内容变化情况，针对每个核心概念设计具体的赋值细则（基本原则见表3），并进行赋值工作。

　　图2是根据赋值得到的核心概念内容的变化趋势图。其增加趋势较核心概念数量的增长趋势更明显。也就是说，正如我们通过阅读文本资料感性认识到的情况一样，“单质”“化合物”“质量守恒”“相对原子（分子）质量”4个最基础最简单的核心概念在百年间的介绍深度和维度上基本上没有什么变化，另外的20个核心概念自出现以后深度和维度都有所增加。

　　拿“晶体”这个核心概念来说，晶体概念出现在20世纪30年代，很长一段时间都使用“结晶”一词，且仅作为“溶液”概念内容中的一个知识点，教科书中对其有简单的定义外，主要是介绍物质从溶液中析出形成的结晶水这个现象。直到第八个时期，专门列出了一节，对晶体分类、结构模型等作了较为详细的介绍。第十个时期，新课程改革之后，教科书中更补充了晶胞、密堆积等内容，还加入了有关晶体的简单计算。因此，不同时期的代表性教科书中对“晶体”的介绍就存在从无到有、由浅入深的过程，赋值也从0变为1，变为2，再变为3（见表4）。

　　再如，“氧化还原反应”从早期教科书中分别提及氧化反应和还原反应，到中期的教科书将两个概念合并介绍，且提及氧化剂和还原剂概念、电子得失本质，再到后期教科书中对氧化还原的配平有所要求、在原电池中强调发生了自发的氧化还原反应。这些变化都可以看出，在这一百年间，中学化学教科书重视了化学的基本概念和原理，核心概念的介绍深度和维度逐步增加。

　　三、视角渐变微观

　　早期教科书受到当时科学和技术的限制，核心概念主要是从宏观角度对物质特点的描述，包括对直观可测现象的归纳，以及一些假说。比如“酸碱盐”“溶液”“化学式”“化学方程式”“质量守恒”“分子原子假说”等。中期和后期逐步加入了用来体现物质结构的核心概念，这些概念使中学化学教科书中的概念原理内容开始聚焦到微观世界，关注“原子结构”“化学键”“官能团”对物质性质及化学变化的影响等。视角渐变微观的过程中不仅是增加了微观视角核心概念的数量，更是在宏观核心概念的深度维度基本不变的情况下，加大了微观核心概念的深度维度。还有一些核心概念，在其定义的表述上就有从“宏观”到“微观”的色彩。例如，“质量守恒”早期仅是描述宏观物质反应前后的质量相同，后来逐步加入了元素守恒、原子守恒的意义。“氧化还原反应”早期仅从宏观的得氧失氧角度定义，后来逐步根据微观的化合价、得失电子的角度去定义。

　　教科书中这种视角渐变微观的转变，可以通过之前的赋值统计，得到定量的证明。对以宏观为主的“类别”类6个核心概念和“表达”类3个核心概念赋值后分别进行趋势分析，可以发现这两类核心概念深度维度的增长斜率分别是0.8608和0.303（见图3①②）明显小于以微观为主的“结构”类6个核心概念深度维度的增长斜率1.6485（见图3③）。“原子结构”“官能团”“化学键”“晶体”这几个核心概念的逐步出现及其深度维度的不断增加，是核心概念从以宏观为主到以微观为主转变的主要因素。

　　四、强调化学变化

　　早期的教科书中对于物质的类别、表达、结构、计量等核心概念，要明显多于那些体现化学变化过程的核心概念。最近几个时期的教科书，有所注重与化学反应有关的动态核心概念，比如“能量变化”“化学反应速率”“化学平衡”等概念。“溶液”和“电解质”两个核心概念不仅和早期教科书一样介绍“溶解度”等静态知识，还结合化学平衡加入了“弱电解质的电离平衡”“沉淀溶解平衡”等动态内容。“原子结构”在刚出现的时候仅对其由原子核和核外电子组成进行了介绍，而近期的教科书中有“电子云”“电子跃迁”等动态知识。对“反应”这个类别中的核心概念进行赋值统计（见图4），斜率达到了1.8667，也远大于“类别”（0.8608）和“表达”（0.303）类的静态核心概念（见图3①②）。以“反应”为主的关于化学变化的核心概念从无到有、由浅到深，从单维度到多维度，显示了化学是“研究物质及物质变化”的科学本质。

　　五、渗透定量思想

　　前面提到的核心概念“晶体”（见表4），自20世纪30年代引入教科书后，很长一段时间都是从定性的角度对其进行介绍，后期逐步加入了有关晶胞原子数计算等内容。像这样逐步加入定量内容的核心概念还有很多。核心概念“电解质”在不同时期定性与定量介绍的变化就是一个较为显著的例子（见表5）。它在早期教科书中一般是放在“溶液”、“电解”内容处介绍，仅对概念进行文字上的解释。之后，慢慢引入弱电解质概念，出现了“电离度”的概念，逐步引入了电离度的计算公式、离子积常数和pH值的计算。后两个时期的教科书中，更将电离度的计算换成了难度稍大的弱电解质的电离平衡常数的定量介绍。

　　我们对24个核心概念进行逐一考察，除去2个本来就是用来计量的概念和“溶液”中涉及少量的定量计算外，剩下的21个核心概念在早期教科书中基本上都是通过语言描述让学生感性地认识概念，对概念的全部介绍中并无涉及定量的要求。经过一百年的发展变化，教科书中“电解质”“酸碱盐”“胶体”“元素”“化学方程式”“原子结构”“化学键”“晶体”“能量变化”“氧化还原反应”“离子反应”“反应速率”“化学平衡”13个核心概念或多或少地逐步加入了定量角度的要求。学习这些核心概念，学生需要应用定量知识来进行判断或计算，加大了核心概念的深度之外，渗透了定量的思想，更加体现了化学的科学性与严谨性。

　　六、兼顾教学与学习逻辑

　　中学化学教科书在一百年间不断变化的同时，必然还存在着一定的一贯性。其中核心概念的安排逻辑在大框架上基本是相似的，符合化学学科的逻辑顺序。然而在细节的处理上则有细微的变化：在尊重化学学科自身逻辑性的基础上，根据中学课程的要求与变化，逐步将核心概念进行分层、分方向的安排，兼顾了教师的教学逻辑和学生的学习逻辑。

　　内容的分层最早可以追溯到1923年“壬戌学制”设置初中教科书之后，课程内容开始分学段安排。但是由于早期的初、高中并没有统筹安排，初中教科书照搬高中教科书的情况严重，高中教科书的编写也并没有以初中教科书为基础，每每从头讲起，核心概念的分层教学与学习，并没有很好的体现。^［17］直到第六个时期，由东北人民政府教育部在1952年和1954年编写的《初级中学课本化学》和《高级中学课本化学》之中，分层教学有所体现。较为简单的核心概念和较为复杂的核心概念被划分在不同学段，同时，某些核心概念的不同深度和维度也被拆分，较为基础的部分安排在初中，较难理解的内容安排在高中。例如，“酸碱盐”在当时的初中教科书中仅有对学生认识物质类别的要求，在同时期高中教科书中就提升到复分解反应、中和反应、pH值的计算等层面的要求。再如，“溶液”在这个时期的初中教科书仅介绍固体、液体溶解在水中的过程，而在这个时期的高中教科书就提升到了溶解的热现象、溶解度、溶液浓度、结晶、分散系等的介绍。自此之后，越来越多的核心概念在教科书中进行了分层教学。后期的分层教学也不仅局限于初、高中的分层，更加入了高中阶段内部不同册书、不同模块（2004年）间的分层。

　　中学化学教科书根据课程的安排在20世纪80年代初划分了文理两个方向。核心概念在不同方向的教科书中也呈现出不同的情况。文科方向与同时期理科方向的教科书相比，降低了“电解质”“酸碱盐”“原子结构”“能量守恒”“反应速率”“化学平衡”等内容的难度。在1997年文科教科书中，“胶体”和“晶体”的概念完全没有出现。在2004年的课程改革中，选择文科的学生一般不会选修有关概念理论的模块。那么，面对以后文理不分科等一系列新的课程安排，如何理顺这些核心概念的顺序，如何满足知识难度螺旋上升的要求，如何在保持学科逻辑的同时继续兼顾教学与学习逻辑，都值得我们认真思考。

　　我国中学化学的核心概念，在一百年中经历了数量不断增长、维度与深度不断增加、概念类别和介绍方式不断转型的过程。透过核心概念这些变化的特点，我们不仅可以从侧面了解化学学科的发展过程，教育学应用于化学教学的过程，还可以通过了解某一具体的核心概念的由来与发展，在编制新的教科书时，对此概念的历史做到心中有数。本文仅对界定的24个核心概念在样本教科书中的宏观变化的规律和特点进行了简单梳理。由于研究时间等原因，非样本教科书中的核心概念情况并没有考察，以后会逐步对非样本教科书中的核心概念进行分析，对文中部分核心概念的具体变化结点进行矫正，还会对核心概念之间的关联、核心概念在教科书中的语言描述的变化等具体问题进行研究。以期能为以后教科书的研发留有资料，从而编制出更加科学、合理、符合时代需求的中学化学教科书。

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　　（责任编辑：钮瑛）