新中國70年高中化學教科書中實驗的演變研究

張玉環(huán) 郭瑞春 王偉群

摘要：文章選取新中國成立后幾套典型的高中化學教科書作為研究對象，對教科書中“硫及其化合物”實驗內(nèi)容和形式的“變”與“不變”進行了分析，并結合課程背景分析了這種變遷的背后因素，以期找出我國教科書中實驗的編寫特點和發(fā)展趨勢，為我國以后教科書編寫提供一些可供參考的歷史經(jīng)驗。

關鍵詞：高中化學;教科書;硫及其化合物;實驗內(nèi)容;實驗形式

文章編號：1008-0546（2020）09-0006-05

中圖分類號：G632.41

文獻標識碼：B

我國化學課程在學校里開始設置始于清末1865年，而從新中國成立后我國的化學課程開始進入一個新的歷史階段，到現(xiàn)在已經(jīng)歷了70年的變遷。本文對硫及其化合物實驗的變遷特點進行梳理與分析，見微知著，揭示課程與教材變革的歷史和現(xiàn)實意義。

一、我國高中化學教科書演變概述

我國近代化學知識和最早的化學教材都源自國外，新中國成立以來我國中學化學教科書演變大致經(jīng)歷了仿蘇和探索時期、文革時期、改革開放時期、新課改時期、核心素養(yǎng)時期這五個歷史階段。20世紀50年代，我國開始全面學習前蘇聯(lián)，1953年出版了編譯前蘇聯(lián)的課本。60年代，我國開始自主探索編寫課本。文革時期，強調(diào)教育直接為勞動生產(chǎn)服務，化學課本變成了《工農(nóng)業(yè)基礎知識》，由于這是一個特殊時期，故不對此做詳細分析。改革開放時期，恢復高考，教材編寫也在恢復發(fā)展中，1979年出版了十年制課本。此后，八九十年代，大綱多次修訂，教科書經(jīng)歷了甲種本、乙種本，再到1990年出版必修、選修課本，但基本內(nèi)容變化不大。改革開放后期，受素質(zhì)教育、STS教育思想的影響，2002年出版了全日制教科書，名稱上由課本轉變?yōu)榻炭茣?003年，第8次新課改，向西方理科科學課程學習，實行課標模塊制，教科書從“一綱一本”走向“一標多本”，高中化學教科書開始出現(xiàn)人教版、蘇教版、魯科版三個版本。2017年，在新課標核心素養(yǎng)理念指導下，基于核心素養(yǎng)導向的新教材也已應運而生。

硫及其化合物是中學化學元素化合物知識的重要組成部分。硫位于第三周期第VIA族，硫存在的同素異形體和多價態(tài)硫形成的化合物，使得硫及其化合物的相互轉化關系特別豐富，它們不僅與許多自然現(xiàn)象、生命物質(zhì)息息相關，在橡膠、造紙、合成藥物、火藥等工業(yè)上起著重要的作用，其中的硫酸工業(yè)是化學工業(yè)中歷史最悠久的工業(yè)之一，至今在國民經(jīng)濟建設中占著重要地位。且二氧化硫是污染大氣的主要有害物質(zhì)之一，形成的酸雨是最主要的環(huán)境問題之一。硫及其化合物的這些特點，使得硫及其化合物是所有高中化學教材必有的內(nèi)容。而其中的實驗類型特別齊全，隨教育理念、教育技術等改革變化也比較多。2017年教育部頒布的《普通高中化學課程標準（2017年版）》規(guī)定的必修課程學生必做的9個實驗就有“不同價態(tài)含硫物質(zhì)的轉化”，足以印證硫及其化合物實驗的重要。

二、教科書中硫及其化合物實驗內(nèi)容及分布

筆者選取1953年、1964年、1979年、2002年、2004年（人教版）、2019年（人教版）幾套典型的教科書，對其中硫及其化合物實驗的演變進行研究。按實驗主體再分為演示實驗和學生實驗，各套教科書中硫及其化合物的實驗內(nèi)容及分布情況，如表1：

從表1可知，硫及其化合物章節(jié)的內(nèi)容有了較大的變化，從過去作為“氧族元素”的一種元素，單獨成一章，到“氧族元素 環(huán)境保護”，單獨成一章，到現(xiàn)在只是與環(huán)境保護的非金屬元素及其化合物的一部分內(nèi)容，或化工生產(chǎn)中的重要非金屬元素的一部分內(nèi)容。教材編寫從學科中心的課程理念到社會中心的課程理念，加強知識與生活、生產(chǎn)的聯(lián)系，使知識能學以致用，是STSE教育思想在化學教育中的表現(xiàn)。

從章節(jié)內(nèi)容位置的安排上看，硫及其化合物知識與元素周期律知識的排列位置反復變化著，2002年之前，教科書中硫及其化合物知識安排在元素周期律之前，2002年調(diào)整到了元素周期律之后，到2004年，調(diào)整到了元素周期律之前，2019年的新教材又調(diào)整到了元素周期律之后。說明如何處理事實性知識和理論性知識的關系在化學教育上是有爭議的。筆者對2019年教材中將硫及其化合物的位置調(diào)整到元素周期律后很認同，因為對于復雜的元素化合物知識的學習，元素周期律是很有效的學習工具，可減少學生對事實性知識的死記硬背。在教材編排時，既有律前元素及其化合物為元素周期律奠定事實基礎，又有律后元素及其化合物促進元素周期律的應用，能促進元素周期律的深度學習。

三、硫及其化合物實驗的演變

1.實驗數(shù)量的變化

從表1可知，從過去到現(xiàn)在“硫及其化合物”實驗數(shù)量總體減少了，其中1953年實驗數(shù)量是新中國70年來最多的，1953年有25個，1964年有23個，1979年8個，2002年7個，2004年6個，2019年6個。當然這是由于教材對硫及其化合物進行系統(tǒng)教學的緣故，絕對數(shù)量與內(nèi)容多少有關。改革開放后，大綱中提出“要培養(yǎng)學生的實驗能力和科學態(tài)度”，實驗內(nèi)容選取上開始注重選擇有利于培養(yǎng)實驗能力、現(xiàn)象明顯、操作安全等的實驗，刪減了大量操作復雜、有毒的制備實驗。這些年減少教材過時、冗余的內(nèi)容，精選具有更大教育功能的教學內(nèi)容，是一種趨勢。

從內(nèi)容來看，教科書中一直都有的實驗是二氧化硫和硫酸的實驗，為了直觀地反映出該部分實驗數(shù)量的具體變化，對其進行了統(tǒng)計，如圖1：

從圖1可見，SO2和H2SO4的實驗數(shù)量變化略有減少。具體來看數(shù)量減少是因為制備實驗、與初中重復的稀硫酸性質(zhì)實驗、濃硫酸稀釋實驗被刪除，其中濃硫酸對多種有機物的脫水性實驗也被精簡了，1953年濃硫酸的脫水性實驗涉及木條、棉麻毛和絲織物反應，經(jīng)不斷改進，現(xiàn)在留下的與蔗糖反應的實驗，也稱為“黑面包”實驗，該實驗現(xiàn)象明顯，趣味性強，且涉及吸水性、脫水性和強氧化性，綜合性強，以一頂三。

可以看出，制備實驗的數(shù)量也是減少的。1952教學大綱中提到“教學應使學生從理論上實踐上理解化學工業(yè)生產(chǎn)過程中的科學原理，這可能是當時教科書中制備實驗比較多的原因。1979年教科書中很多制備實驗被刪除，雖然沒有制備實驗的要求，但有制備原理的介紹。但到2002年和2004年，教科書中已沒有了“硫及其化合物”的制備實驗，這是精簡復雜、污染環(huán)境實驗的結果。

2.實驗類型的變化

筆者按實驗的名稱將教科書中實驗進行整理，可以看出實驗欄目的變化，見表2：

新中國成立初期，編譯蘇聯(lián)的教科書后面有實驗室實驗，就是學生實驗。而正文中沒有實驗欄目，化學實驗內(nèi)容只是穿插在正文知識中，直接描述實驗原理、實驗步驟、實驗現(xiàn)象和實驗結果，并配有少量實驗的插圖作為輔助。1963年頒布的《全日制中學化學教學大綱（草案）》中“首次”明確將實驗作為一個獨立的部分呈現(xiàn)，并提出“實驗是保證教學質(zhì)量的一個重要環(huán)節(jié)”。1964年教科書中，實驗首次以“演示實驗X-X”的獨立欄目呈現(xiàn)，教科書最后集中編入“學生實驗”。之后，實驗的形式從這一時期開始基本定型。且那時的學生實驗幾乎都是教師演示實驗的重復，是驗證性的。到2002年，實驗欄目發(fā)生了較大的變化，增加了家庭小實驗，到2004年，出現(xiàn)了學生的“科學探究”實驗，2019年新教材中的學生實驗“含硫化合物的轉化”，是一個開放性的實驗，教科書指導學生遵循科學性、可行性、安全性和綠色化的原則設計實驗。

教材中化學實驗形式的變化與不斷改變的課程理念和人們對實驗教學功能的認識有關。特別是2001年《基礎教育課程改革（試行方案）》發(fā)布，科學探究成為新課程改革的突破口，實驗的形式發(fā)生了革命性的變革，從驗證性實驗到學生自己描述實驗現(xiàn)象、自己得出實驗結論、自己設計實驗方案進行實驗，利用實驗提升學生探究能力成為實驗教學的主旨。

3.實驗的內(nèi)容變化

新中國成立以來，化學教科書中實驗裝置圖表現(xiàn)出來的實驗所用的儀器、實驗內(nèi)容和實驗方法等都發(fā)生了很大變化。我們以SO2和H2SO4的實驗為例進行分析。比如，五六十年代的教科書中二氧化硫的制取實驗，如圖2所示。

通過比較可知，50年代的教科書中實驗的數(shù)量雖多，但大多是一些比較簡單的實驗，實驗儀器用的是一些玻璃片、玻璃管等，類似圖2左的“二氧化硫制取”，以現(xiàn)在的角度看，算是微型實驗，這可能是由于當時正規(guī)儀器的缺乏導致的，但今天仍有一定價值：它們藥品用量少，操作簡單，對環(huán)境影響小。60年代實驗儀器明顯有改良，且都對尾氣進行了處理。從圖2右可見，演示實驗和學生實驗裝置不同，學生實驗裝置更簡單，要求更低一些。

再如，濃硫酸與金屬銅的反應，選取了1979年、2002年和2019年教科書中的實驗裝置圖如下所示（圖3）：

2002年之前的教科書都只是以文字的形式呈現(xiàn)實驗（如圖3中的1979年教科書）;2002年的教科書中不僅出現(xiàn)了實驗插圖，而且增加了尾氣處理的裝置（如圖3左下圖所示），更加直觀;2019年的實驗將反應物銅片改為銅絲，實驗變得可控制，而且為連續(xù)反應的實驗裝置（如圖3右下圖）。這些變化與上個世紀末掀起的STSE教育有關，化學教育開始注重與社會、生活的聯(lián)系，開始注重環(huán)境教育，實驗教學也有了相應的改變。

總之，我國教科書中的實驗編寫，在保留與傳承經(jīng)典的基礎上，實驗的教學設計始終關注時代的發(fā)展，關注新的教育理念，也能不斷地更新并引入新的實驗儀器，改進實驗方法。

四、建議與啟示

通過對新中國成立70年來教科書中“硫及其化合物”實驗數(shù)量、形式和內(nèi)容的分析，可以看出，教科書中實驗演變受到社會大背景、課程理念、培養(yǎng)目標、教學資源、實驗觀念等多種因素的影響。通過對教科書中實驗的歷史研究，提出以下三條建議。

1.教科書是先進教育理念的最重要載體

教科書是教學目標最具體的形式，是學生學習課程核心的材料。從新中國成立以來我國高中化學教科書內(nèi)容的演變來看，硫及其化合物的知識從70年前就出現(xiàn)在教材中，到現(xiàn)在仍在教科書中有一席之地，足見這部分知識的重要性，也說明教科書中知識具有一定的傳承性。但是這部分知識本身雖沒有太大變化，但實驗教學卻有了變化和發(fā)展。從最早教科書對硫及其化合物進行系統(tǒng)知識的傳授，實驗教學只是對知識的驗證，到后來教科書關注STSE教育，注重培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)，實驗開始注意資源節(jié)約和環(huán)境保護，實驗教學成為提高學生探究能力手段。充分認識教科書承載著重要的教育功能，努力使教科書體現(xiàn)先進的教育理念，是在教科書編寫時必須要重視的。

2.實驗的開發(fā)是實現(xiàn)化學全面教育功能的重要途徑

實驗是化學學科的特征，實驗教學在中學化學教育中起著重要作用。隨著時代的發(fā)展，教科書中實驗內(nèi)容的選擇與實驗教學的設計，不僅要運用更先進的儀器、設備改進實驗，還要注重實驗與生活、社會的聯(lián)系，將科學方法、科學態(tài)度融于實驗的編寫中。依據(jù)新的教育理念，不斷提升實驗的探究性、綜合性、情境性、趣味性、綠色化、生活化等功能，使學生充分認識到實驗并不是簡單的知識學習和技能訓練，而是為了在做中學，解決真實問題，提高學生的科學思維、科學方法和科學態(tài)度，才能實現(xiàn)化學實驗在培養(yǎng)學生科學素養(yǎng)方面的全面的育人功能。

3.教材編寫要結合教學實際，博觀約取

科學的化學來自西方，我國化學教育也一直借鑒著國外的先進經(jīng)驗，包括教科書。新中國成立初期，我國學習前蘇聯(lián)的教育思想，編譯他們的教科書，但由于當時我國的教育條件比較落后，只有簡單的實驗儀器，很多學校很難滿足實驗要求，隨后進行了大量調(diào)整。改革開放后，我們學習世界先進的科學教育理念，在刪減了一些“偏”“難”“繁”“舊”的內(nèi)容后，增加了現(xiàn)代化學內(nèi)容，一些實驗也改為了“科學探究”，實驗的微型化也有一些探索。但是所有的變化都要結合我國國情，批判性地吸收。如近些年一些先進實驗技術的引進，使實驗教學發(fā)生了很大的變化，如數(shù)字化傳感實驗，由于技術的不穩(wěn)定和價格的昂貴，到目前為止還沒有進到教科書中。而我國化學教師自創(chuàng)的一些實驗在教科書中發(fā)揮了很好的作用。如查閱維普期刊資源整合服務平臺，從1989年到2019年底，“銅絲與濃硫酸反應”的實驗改進和教學研究的論文有72篇，而2019年教科書中用銅絲與濃硫酸反應使實驗變得可控的實驗最早出現(xiàn)在《化學教學》1992年第5期尹長青的《銅與濃硫酸反應實驗的改進》。當然現(xiàn)在的實驗在實際操作中由于銅絲伸進拉出還不是很方便，為此還有不少教師對此實驗不斷改進。結合教師的創(chuàng)新教學實踐，教科書中的實驗未來還有很大的改進空間。

總之，回顧這70年教科書中化學實驗發(fā)展的歷程，中學化學實驗從最早的學習模仿國外經(jīng)驗到現(xiàn)在的不斷改進、創(chuàng)新，實驗目標由指向知識到指向能力，實驗內(nèi)容由關注學科到關注社會，實驗形式由單一走向多元等，這都是我國教科書發(fā)展過程中取得進步和巨大成就的最好佐證?；瘜W實驗在高中化學教科書70年演變中的“變”與“不變”，也為我們尋求我國化學課程改革的思路和未來我國教育的發(fā)展，提供了有益的啟示。