實驗設(shè)計維度下‘‘鐵的腐蝕實驗”在三個版本教材中的呈現(xiàn)差異

景一丹 代海晴 羅田慧子

摘要：從實驗方案、實驗裝置圖、實驗活動方式三個維度比較人教版、蘇教版和魯科版三個版本教材對“鐵的腐蝕實驗”內(nèi)容呈現(xiàn)的異同，希望能為一線教師和教學(xué)研究者提供一定的教學(xué)參考。

關(guān)鍵詞：鐵的腐蝕;實驗內(nèi)容;實驗裝置圖;實驗活動方式

文章編號：1008-0546（2020）03-0078-03

中圖分類號：G632.41

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

doi： 10.3969/j.issn.1008-0546.2020.03.021

金屬的電化學(xué)腐蝕在我國高中化學(xué)內(nèi)容中是重點難點之一，其中“鐵的吸氧腐蝕”實驗是學(xué)生建立金屬的腐蝕與防護(hù)知識模型形成知識結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵點所在[1]。對于該實驗的實驗內(nèi)容，在我國目前通用的人教版、蘇教版和魯科版三個版本教材中的呈現(xiàn)各不相同，可以從實驗方案、實驗裝置圖、實驗活動方式等三個方面來進(jìn)行分析。

一、實驗方案

三個版本教材對該實驗的設(shè)計方案各有不同，具體見表1。

在實驗教學(xué)形式上，人教版和蘇教版設(shè)置了獨立的鐵生銹實驗環(huán)節(jié)，而魯科版教材沒有獨立的實驗設(shè)計環(huán)節(jié)，表1中魯科版實驗設(shè)計內(nèi)容僅為作者依據(jù)教材中涉及的展示的生活中的電化學(xué)腐蝕現(xiàn)象“銅板上的鐵鉚釘易生銹”進(jìn)行的實驗設(shè)計分析。所以若要進(jìn)行該實驗操作，需要自行進(jìn)行潮濕實驗環(huán)境模擬設(shè)計。

在實驗用品上，人教版和魯科版教材的鐵釘生銹實驗用品較簡單易得，生活中常見，便于學(xué)生進(jìn)行實驗，也符合生銹的客觀自然條件。蘇教版教材里的生銹實驗為對比實驗，要同時用到兩套實驗裝置，實驗藥品種類稍多，不過也都屬于化學(xué)中常見藥品。

從實驗條件與效果來看，魯科版和人教版教材的設(shè)計較符合生銹的客觀自然條件，實驗發(fā)生緩慢，無法在課堂上立即觀察到明顯的反應(yīng)現(xiàn)象，分別需要大概數(shù)小時以上至一周的時間進(jìn)行緩慢反應(yīng)。根據(jù)客觀條件反應(yīng)原理為析氫腐蝕或吸氧腐蝕，一般環(huán)境下為吸氧腐蝕，實驗可以反映客觀的生銹條件和現(xiàn)象。而蘇教版實驗設(shè)計條件較為理想化，與實際生活中鐵的腐蝕略有不同，同時模擬了鐵的吸氧腐蝕和析氫腐蝕兩個實驗原理，反應(yīng)速度也較快，當(dāng)時能看到實驗現(xiàn)象，便于課堂觀察。

二、實驗裝置圖與示意圖

人教版教材的實驗為鐵在飽和食鹽水浸泡后的反應(yīng)，實驗裝置見圖1，實驗裝置圖簡潔易懂，便于進(jìn)行實驗操作。為了彌補(bǔ)實驗效果不明顯和強(qiáng)調(diào)細(xì)微的實驗變化，教材還補(bǔ)充了一個實驗現(xiàn)象放大圖片，并配有鐵的析氫腐蝕和吸氧腐蝕示意圖（見圖2）。

魯科版教材只是對生活中發(fā)生的鐵生銹的現(xiàn)象提出了質(zhì)疑，沒有獨立的實驗設(shè)計欄目，也沒有提供具體的實驗裝置圖片，師生進(jìn)行自主實驗設(shè)計的空間較大。教材中僅提供了生活中現(xiàn)象“銅板上的鐵鉚釘處的電化學(xué)腐蝕示意圖”，由于彩色的示意圖模擬實物模型，比較形象具體，情境性強(qiáng)，便于學(xué)生實驗設(shè)計和原理分析。

蘇教版教材的實驗設(shè)計為還原鐵粉和碳粉分別在氯化鈉溶液和稀醋酸條件下反應(yīng)，裝置見圖4。教材同時提供了實驗裝置圖和原理示意圖，便于學(xué)生進(jìn)行實驗操作和原理分析。彩色實驗裝置圖結(jié)構(gòu)清晰，便于進(jìn)行實驗操作。且為兩組實驗裝置圖相同的對比實驗，方便學(xué)生觀察實驗現(xiàn)象并進(jìn)行兩種實驗原理的對比分析，也有助于學(xué)生了解掌握科學(xué)的研究方法。彩色的“鐵吸氧腐蝕原理示意圖”具有一定的真實情境模擬，一定程度上彌補(bǔ)了前面實驗設(shè)計的抽象化。

對比來看，人教版和蘇教版教材均提供了實驗裝置圖和原理示意圖，實驗方案較清晰明了，便于課堂上開展實驗探究活動，同時運用了模型示意圖輔助講解，生動且便于理解。而魯科版教材沒有獨立的實驗設(shè)計欄目和具體的實驗裝置圖片，課堂自主實驗設(shè)計的空間較大，但給出了彩色的示意圖模擬實物模型，較形象具體，便于展開聯(lián)想分析。

三、實驗活動方式

人教版教材在鐵的腐蝕實驗上，設(shè)計的活動方式是學(xué)生觀察思考，且更加貼切于生活實際，更符合生活中鐵腐蝕的原型。但是該實驗使用的是鐵釘，實驗反應(yīng)速度較慢，不太適合在課堂上進(jìn)行演示或?qū)W生實驗，在課堂上展示很難達(dá)到明顯的實驗效果，更適合學(xué)生課余的實驗探究。如果要在課堂上展示，需要提前一周左右進(jìn)行實驗準(zhǔn)備。

魯科版教材對于鐵的腐蝕內(nèi)容，首先以“聯(lián)想質(zhì)疑”欄目的形式提出“為什么銅板上的鐵鉚釘特別容易生銹？”的質(zhì)疑，然后直接在此基礎(chǔ)上進(jìn)行原理探析。但由于需要在潮濕的空氣中，反應(yīng)緩慢，實驗時間也較長，若非提前一段時間進(jìn)行實驗，課堂上很難觀察不到具體的實驗現(xiàn)象。由于魯科版教材未提供明確的實驗設(shè)計并建議進(jìn)行實驗，進(jìn)行實驗時自主實驗設(shè)計的空間較大[3]。

蘇教版教材對于鐵的腐蝕實驗，是以“活動與探究”欄目進(jìn)行實驗探究。在介紹電化學(xué)腐蝕后，即給出實驗方案探究其原理。通過實驗活動進(jìn)行探究，觀察現(xiàn)象提出問題進(jìn)而進(jìn)行原理探析[4]。雖然實驗藥品較多，與實際生活中鐵的腐蝕略有不同，但此探究性實驗教學(xué)便于課堂操作，即時觀察效果較好，學(xué)生可以進(jìn)行實驗探究、動手操作、現(xiàn)象觀察和思考交流。

比較而言，人教版教材是以學(xué)生觀察生活中的實驗現(xiàn)象展開探究，可以較好地培養(yǎng)學(xué)生的問題意識，鍛煉學(xué)生們思考問題的能力。魯科版教材注重與生活實際聯(lián)系，有難度適中的探究過程，讓學(xué)生體驗探究的樂趣，能夠培養(yǎng)學(xué)生的獨立思考能力，提高學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣。蘇教版教材中討論、交流、研究、探究的環(huán)節(jié)較多，能充分地鍛煉學(xué)生們獨立思考能力和團(tuán)結(jié)協(xié)作能力，在實驗環(huán)節(jié)設(shè)計了一個效果較好的探究性實驗，提高學(xué)生們科學(xué)探究的能力同時也提高了學(xué)生們的動手能力，為其提供了發(fā)揮主觀能動性的空間。

四、結(jié)語

從我國新課程標(biāo)準(zhǔn)對實驗教學(xué)的要求來看，2017版新課程標(biāo)準(zhǔn)特別強(qiáng)調(diào)教學(xué)的問題情境創(chuàng)設(shè)，同時提倡中學(xué)以多種形式盡可能開展實驗探究，學(xué)生能盡可能參與實驗。從這兩點來看，一方面，魯科版與人教版教材對金屬的電化學(xué)腐蝕內(nèi)容強(qiáng)調(diào)與生活原型的聯(lián)系，基于問題情境的引導(dǎo)方面做的較充分;另一方面，人教版與蘇教版教材對金屬的電化學(xué)腐蝕都有較明晰的實驗探究和實驗分析，便于學(xué)生和教師展開實驗，蘇教版課堂即時探究效果最好，但實驗情境未強(qiáng)調(diào)生活原型。

所以，整體上來看，魯科版教材其形象化電化學(xué)腐蝕原理示意圖對實驗開展和探究有一定的直觀啟示，但因為并沒有以獨立實驗的形式呈現(xiàn)，進(jìn)行實驗時自主實驗設(shè)計的空間較大。雖然基于生活的問題情境設(shè)計得比較到位，但學(xué)生是否會進(jìn)行實驗以及實驗的參與度很大程度上取決于教師的教學(xué)安排和引導(dǎo);人教版和蘇教版除了給出實驗裝置圖還給出了實驗原理示意圖，便于學(xué)生開展實驗探究，蘇教版還設(shè)計了較科學(xué)的對比實驗，實驗現(xiàn)象較明顯，易于實驗原理推導(dǎo)。不過蘇教版教材實驗設(shè)計條件較為理想化，問題情境創(chuàng)設(shè)稍顯不足，在教學(xué)中教師最好由真實生活情境引入實驗;人教版教材和魯科版在生活化實驗情境設(shè)計上比較相似，較接近生活中金屬腐蝕原型，但是實驗過程較長，都更適合課外探究不方便課堂即時操作與觀察，不過人教版給出了具體的實驗欄目和實驗裝置圖，學(xué)生課下自主進(jìn)行實驗和觀察的可行性更大。

參考文獻(xiàn)

[1]袁振東，喬騰，葛麗麗，胡晶茹.“金屬的電化學(xué)腐蝕”教學(xué)設(shè)計創(chuàng)新[J].化學(xué)教育（中英文），2018，39（11）：28-33

[2] 羅田慧子，景一丹，代海晴，龍云開，李夢穎，“金屬的電化學(xué)腐蝕”在不同教材中的設(shè)計差異——以人教版、蘇教版和魯科版為例[J].中學(xué)化學(xué)教學(xué)參考，2018（19）：24-26

[3]周瑤，劉克文，我國現(xiàn)行“魯科版”高中化學(xué)教材研究現(xiàn)狀分析[J].化學(xué)教育（中英文），2016，37（17）：9-13

[4]徐楠，肖小明，謝祥林等，三版本九年級一化學(xué)一第一單元教材比較及建議[J].化學(xué)教與學(xué)，2011（7）：2-4