蘇教版化學必修課程教科書實驗內容編寫評析

王云生

關鍵詞：化學必修課程;教科書編寫特色;實驗教學內容

中學化學課程化學實驗教學的內容和任務包括兩個方面。一是化學科學研究必備的化學實驗知識、方法和操作技能的教與學;二是在化學課程實施過程運用化學實驗手段輔助教學，幫助學生理解、掌握有關物質組成、性質、變化和制備（合成）的知識。前者是化學實驗的教學，后者是運用化學實驗開展教學。這兩方面的內容，都是高中化學課程不可或缺的組成部分，也是化學課程的特色。分析、研究教科書化學實驗教學內容的編寫，可以促進化學教科書實驗教學內容編寫質量的提高，引導教師理解教科書實驗教學內容的編寫意圖;幫助一線教師通過教科書的解讀更深刻領會課程標準的精神和教學要求，在教學中落實課程標準的要求，發(fā)展學生的化學核心素養(yǎng)。

普通高中化學課程標準（2017年版）對兩類化學實驗教學都提出了明確要求。必修課程主題1“化學科學與實驗探究”內容標準中，對化學實驗的學習提出了非常全面的要求。例如，“認識化學實驗是研究和學習物質及其變化的基本方法，是科學探究的一種重要途徑。初步學會物質檢驗、分離、提純和溶液配制等化學實驗基礎知識和基本技能。學習研究物質性質，探究反應規(guī)律，進行物質分離、檢驗和制備等不同類型化學實驗及探究活動的核心思路與基本方法”“樹立安全意識和環(huán)保意識”“形成良好的實驗工作習慣”“養(yǎng)成科學態(tài)度，增強合作探究意識，形成獨立思考、敢于質疑和勇于創(chuàng)新的精神”。課程標準在“實施建議”部分的教材編寫及教學建議中，對運用化學實驗開展教學也提出了具體要求。如“引導學生通過實驗探究活動來學習化學”“精心選擇與設計課標規(guī)定的學生必做實驗”“讓學生在實驗探究活動中學習科學方法，認識科學探究過程，體會、認識技術手段的創(chuàng)新對化學科學的重要價值，形成嚴謹、勇于實踐的科學態(tài)度，發(fā)展實踐能力”“重視通過典型的化學實驗事實引導學生認識物質及其變化的本質和規(guī)律”“利用化學實驗史實引導學生了解化學概念、化學原理的形成和發(fā)展，認識實驗在化學科學發(fā)展中的重要作用”“引導學生綜合運用所學的化學知識和技能，進行實驗設計和實驗操作，分析和解決與化學有關的實際問題”等。

蘇教版普通高中化學必修課程教科書（2019年版）在實驗教學內容的編寫方面，較好地落實了課程標準實驗教學的要求，體現(xiàn)了化學實驗教學在化學教育上的功能與作用，具有一定的特色。

1教科書實驗內容充實，比較全面地落實了必修課程對化學實驗的學習要求

教科書依據(jù)課程標準加強了化學實驗知識、技能和方法的學習要求，同時也延續(xù)了傳統(tǒng)教科書的特色，注意引導、幫助學生運用化學實驗學習化學必備知識。

依據(jù)化學課程標準必修課程主題1“化學科學與實驗探究”規(guī)定的內容標準，教科書上冊專門編寫了“研究物質的實驗方法”教學單元，結合具體實驗實例，指導教師組織學生動手實驗，學習化學實驗基礎知識、實驗方法和基本技能，認識化學實驗的功能，了解如何通過實驗發(fā)現(xiàn)問題、認識問題、探尋規(guī)律、解決問題，提高以實驗為主要手段的科學探究能力。把化學實驗教學，從實驗基礎知識、基本技能的教學提高到化學思想觀念培養(yǎng)、化學科學方法學習的層面上。

例如，“研究物質的實驗方法”一節(jié)，先讓學生回顧初中學習的二氧化碳性質探究實驗，再進行下列三項有關金屬鋁的實驗，觀察實驗記錄現(xiàn)象，認識化學實驗是探究物質性質和變化的重要手段：（1）觀察比較鋁片在打磨前后的光澤;（2）用坩堝鉗夾持一片未打磨的薄鋁片，在酒精燈火焰上加熱，觀察鋁片表面呈灰白色時，輕晃動鋁片，可以發(fā)現(xiàn)鋁片內有熔化的物質被一層膜包裹著不會熔融下滴;（3）觀察一小片打磨過的鋁片與鹽酸、氫氧化鈉溶液作用發(fā)生的現(xiàn)象。又如，為了幫助學生認識控制變量實驗研究方法在探究物質變化規(guī)律方面的作用，讓學生先對比不同濃度的過氧化氫溶液（用二氧化錳作催化劑）在相同溫度條件下，放出氣體的快慢;再對比在不同溫度下相同濃度的過氧化氫溶液（用二氧化錳作催化劑）放出氣體的快慢。了解濃度、溫度對過氧化氫溶液分解快慢的影響。在學生實驗后，用簡明的文字做歸納，幫助學生認識“為深入探究某個化學問題，化學研究人員往往會依據(jù)一定的化學原理作出假設，并設計一定的化學實驗方案，控制某些因素，選擇適宜的條件、試劑和儀器，用待研究物質的樣品和反應試劑進行實驗，觀察、記錄化學反應的現(xiàn)象、數(shù)據(jù)，整理分析有關資料，基于實驗證據(jù)作出推理判斷，獲得結論，以檢驗所作的假設或解釋是否合理。通過實驗探究可以進一步認識物質的性質和變化，揭示物質變化的本質和規(guī)律”。

在“研究物質的實驗方法”教學單元中還指出，認識、掌握正確的實驗方法是學習研究化學的重要基礎。分別介紹了研究物質性質、變化、合成中所需要的最基本的物質分離、提純、檢驗的常用實驗方法，幫助學生體會物質分離、檢驗的基本原則。在該教學單元中，強調“良好的安全防護意識和必要的實驗安全措施是進行化學實驗的前提”，運用化學品安全標識等資料幫助學生了解化學品使用等實驗安全知識與基本規(guī)范，樹立實驗安全意識，遵守實驗操作規(guī)范。

教科書十分注重結合必修課程的化學教學內容，提升學生的實驗探究學習能力。例如，學習亞鐵鹽、鐵鹽的性質與轉化知識，讓學生通過實驗發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)eSO。溶液與NaOH溶液混合、振蕩，沒有得到預期的白色氫氧化亞鐵沉淀，卻生成了鐵鹽和氫氧化鈉溶液作用所產(chǎn)生的紅褐色的氫氧化鐵沉淀。而后，引導學生依據(jù)亞鐵鹽的性質特點分析、推想問題出現(xiàn)的原因：是所用的亞鐵鹽溶液中含有鐵鹽，還是由于溶解于溶液中的氧氣把亞鐵化合物氧化為三價鐵的化合物？并要求學生開展實驗探究檢驗所作的推測，得出結論，認識控制反應條件的重要性。又如，在學習苯的結構與性質知識時，要求學生從苯的分子組成特點（分子中氫原子百分數(shù)小于烷烴），猜測苯分子中是否含有碳碳雙鍵或碳碳叁鍵，并進行實驗檢驗自己的猜測。若條件允許，還可以讓學生嘗試依照碳原子成鍵特點和苯的分子組成搭建苯的分子結構模型。

教科書密切結合教學內容設計編寫了豐富的實驗內容。有的實驗教師演示或組織指導學生進行隨堂實驗，有的實驗可用于創(chuàng)設學習情景，有的實驗可以幫助學生獲得物質性質、變化的事實，分析、歸納以認識物質的性質或變化規(guī)律。例如，讓學生觀察氯堿工業(yè)電解飽和食鹽水的模擬實驗，認識電解飽和食鹽可以得到氯氣、氫氣和氫氧化鈉溶液。通過動手實驗發(fā)現(xiàn)氯氣溶于水得到的氯水顯酸性、存在Cl離子、具有漂白作用等，以此推斷，溶解在水中的部分氯氣能與水反應，生成鹽酸和有漂白作用的次氯酸，反應不能進行到底：C12+H70=HCI+HCIO。又如，運用鋁熱反應演示實驗，幫助學生認識金屬鋁的還原性、了解鋁熱反應的特點。組織學生進行濃硫酸與膽礬、蔗糖、銅片（加熱）的反應，觀察、記錄、分析實驗現(xiàn)象，通過推理論證，認識濃硫酸的吸水性、脫水性與強氧化性。

教科書還十分注意引導學生通過化學實驗，基于物質變化的事實，建構認知模型、理解掌握化學知識的形成過程，領悟科學方法。在元素周期律、周期表教學過程中，指導學生運用11～17號元素及其化合物的性質實驗，氯、溴、碘的單質及其化合物的性質實驗，觀察鈉、鎂、鋁三種金屬單質與水或酸反應的劇烈程度，探究鈉、鎂、鋁金屬性強弱，比較氯、溴、碘元素單質的氧化性、陰離子的還原性，認識同周期同主族元素性質的遞變規(guī)律?；瘜W反應限度概念的教學，先讓學生通過實驗從少量FeCI溶液與過量KI溶液充分反應后，溶液中仍然能檢測到Fe3+，認識該反應有一定的限度。

教科書中還編寫了不少緊密結合教學內容的化學實驗幫助學生領會、掌握實驗探究的基本過程：動手實驗，觀察與思考——發(fā)現(xiàn)并提出問題——分析、歸納、推理、論證得出結論，建構概念，獲得規(guī)律性認識——運用概念和規(guī)律性知識分析解釋（或解決）有關的化學問題，學以致用。

2重視從思想、觀念、方法層面上提升學生對化學實驗的認識

教科書強化化學實驗的學習，還表現(xiàn)在結合化學實驗的學習，運用“學科提煉…‘科學史話…‘交流討論”“學以致用”等欄目，揭示實驗內容中所蘊含的化學思想、觀念，提升學生對化學學科特征的認識，對化學方法功能、價值的認識。

例如，在學習常見的物質分離提純的實驗方法之后，利用“學科提煉”欄目，揭示物質分離提純的思想方法：“混合物的各個組分往往有不同的物理性質和化學性質。可依據(jù)混合物中各組分性質的差異，選擇適當?shù)姆椒右苑蛛x。溶解、過濾、結晶、萃取、分液、蒸餾等就是利用各組分物理性質的差異進行的分離。利用不純物質中主要成分和所含雜質在性質上的差異，也可以選擇適當?shù)姆椒?，將雜質除去或分離出來，以達到提純的目的”。

在學習幾種常見離子檢驗的實驗方法后，通過“學科提煉”欄目，揭示物質檢驗的思想方法：“人們常依據(jù)某物質參加化學反應時產(chǎn)生的特殊現(xiàn)象及某些物理特征進行物質檢驗。例如，根據(jù)NH4與堿溶液在加熱時反應生成有刺激性氣味的氣體，SO與稀鹽酸、氯化鋇溶液反應生成白色沉淀加以檢驗。焰色反應、儀器分析等檢驗手段就是依據(jù)物質的物理特征，參照某些標準，靈敏而精準地檢測出特定的原子或原子團”。

在講解電解熔融氯化鈉制取金屬鈉的反應中，運用“化學史話”欄目，介紹化學家戴維對電化學實驗的探索。介紹戴維在總結前人實驗探索的經(jīng)驗基礎上，經(jīng)過艱苦的探索，先后運用電解方法發(fā)現(xiàn)并制得鉀、鈉等9種金屬、非金屬元素。用化學家的化學實驗探索實例幫助學生認識化學研究需要實驗的探索，要有堅韌不拔的毅力和事實求是的科學精神。

在化學反應速率學習中，用“學以致用”欄目，介紹為了研究石灰石和鹽酸反應的速率，可以通過實驗測定反應生成的C02氣體體積隨反應時間變化的數(shù)據(jù)，繪制出函數(shù)圖像，分析研究其中隱含的規(guī)律性認識反應速率的變化及其原因。以此幫助學生了解運用實驗數(shù)據(jù)的測定、分析，可以定量地研究化學反應。

3把高中必做實驗有機融入化學必備知識的學習過程中，幫助學生在運用實驗方法學習化學必備知識的同時，學習實驗方法，提高實驗能力

蘇教版教科書把課程標準規(guī)定的9個學生必做實驗列為“基礎實驗”，嵌入各個學習主題的相關學習內容中。教科書沒有按照傳統(tǒng)教材編寫學生實驗的模式把學生實驗放在全書末尾或全章的最后，也沒有在每個實驗內容指導中依次羅列“實驗目的”“實驗用品”“實驗步驟（或實驗方案和實施）”“問題和討論（或思考）”，讓學生按部就班了解實驗方案，按規(guī)定步驟完成實驗，對實驗結果做思考和討論。教科書依據(jù)各個學生實驗所承載的學習任務和學習要求，以“觀察思考”或“實驗探究”作為實驗的主旋律，簡化實驗指導的編寫。有的實驗指導依據(jù)實驗目的、原理、實驗體系的特點給出實驗方案（包括使用的試劑、儀器、裝置，實驗條件、方法、步驟），提出實驗的關鍵問題，指導教師結合教學內容組織學生完成實驗、得到結論，達到理解掌握化學基礎知識的目的。有的實驗指導結合教學內容，提出實驗的關鍵問題，要求學生自己設計實驗方案，運用實驗方法、實驗基本技能，動手完成實驗解決實際化學問題。

例如，把必做實驗“配制一定物質的量濃度的溶液”和“物質的量濃度”的教學融為一體，在有關概念和容量瓶使用的講解后，以“如何準確控制溶液的最終體積”作為學習溶液配制操作的關鍵，指導學生按溶液配制的步驟和操作圖示，正確使用容量瓶進行配制實驗。在稱量溶質環(huán)節(jié)中，指出“為保證實驗精度，在稱量固體時，應使用分析天平或電子天平稱量Na2CO3固體。若條件限制，可用托盤天平代替進行練習”，讓學生明白一定物質的量濃度的溶液的配制，要從溶質稱量和溶液體積準確控制兩個環(huán)節(jié)來保證所配制溶液濃度的精確度。又如，對于“用化學沉淀法去除粗鹽中的雜質離子”的必做實驗，教科書提出了具體的實驗任務：“粗鹽中含有可溶性雜質（ CaCl2、MgC12、Na2S04），請選擇合適的儀器和試劑，設計實驗操作步驟，完成粗鹽提純實驗”。要求學生運用化學知識和實驗方法、基本技能，自己設計實驗方案，依照實驗步驟，將要除去的雜質、應使用的試劑、所發(fā)生的離子方程式、實驗結果依次填寫在表格中，并在實驗設計和操作過程中思考、解決提純實驗的一個關鍵問題：“按一定順序加入試劑除去雜質后，是否會引入新的雜質？如果有，應如何除去？”再如，“搭建球棍模型認識有機分子結構特點”的實驗指導，提示學生“用不同顏色的小球代表碳、氫原子，用塑料棒代表原子間形成的共價鍵，依據(jù)碳、氫原子形成共價鍵的特征，制作分子式為C4HIO的有機化合物的分子結構模型”。要求學生思考并通過模型搭建回答“你可以制作出幾種不同的分子結構模型？”這樣的實驗指導，能有效地幫助學生通過分子結構模型搭建的嘗試，體會烴分子中“碳、氫原子形成共價鍵的特征”，認識決定烴分子結構的關鍵因素，有利于提高學生的空間想象能力。

有的實驗需要學生通過動手實驗，從實驗現(xiàn)象的觀察分析中獲得感性認識，并基于證據(jù)進行推理、論證，以驗證或發(fā)現(xiàn)物質變化的規(guī)律。對這類實驗，教科書把實驗指導的關鍵點放在現(xiàn)象的觀察、描述，依據(jù)實驗作推理論證上，幫助學生通過動手實驗體會實驗方法的價值。例如，“化學反應速率的影響因素”實驗，在學生缺乏必要的知識和經(jīng)驗的情況下，教科書沒有讓學生憑空猜想有哪些因素會影響化學反應速率，也沒有讓學生嘗試自己設計實驗方案。教科書給出了兩個實驗方案，讓學生先后進行5項實驗，依據(jù)實驗現(xiàn)象，分析、推理影響H2O2分解反應速率的因素，認識反應物的物理狀態(tài)對反應速率的影響。在學生實驗后，幫助學生總結催化劑（Mn02或FeCI3溶液）、溫度、雙氧水濃度，反應物接觸面大小對反應速率的影響。通過實驗，認識控制變量研究方法。體會“多因素問題的研究往往需要將其進行分解，每次只改變其中一個因素，而控制其余幾個因素不變，研究被改變的因素對事物發(fā)展的影響，化繁為簡，通過綜合分析得出結論”。

蘇教版對學生必做實驗所編寫的實驗指導，不僅簡化、改變了傳統(tǒng)寫法，也沒有強調實驗預習、書寫實驗報告的要求。這是否會削弱學生實驗學習所要達到的效果？從不同的視角做分析討論，可以得到不同的結論。如果一項實驗活動，不要求綜合運用化學知識和實驗方法來解決一個具體化學問題（如制備合成實驗、分析測定某種物質的成分、分析提純多組分混合物等等），只是作為實驗方法、實驗技能的學習訓練，或者只是通過化學實驗來認識物質性質和變化，是否一定要以實驗報告書寫模式為樣本來編寫實驗指導？是否可以如蘇教版教科書這樣，把它整合、融入相關的教學內容中？對此，可以作更深入的討論。

我國傳統(tǒng)的高中化學課程在化學實驗教學內容的選擇和編寫上，偏重于運用化學實驗手段、方法輔助化學教學，也積累了比較豐富的經(jīng)驗。在這方面，教科書的編寫、教師的教學能力相對較高。而在化學實驗方法的學習、化學實驗思想觀念的啟迪、以化學實驗為主要手段的探究能力的培養(yǎng)上，教科書的編寫、教師的教學能力相對處于較低水平。習慣上仍然把實驗學習內容局限于實驗基礎知識與基本技能的學習上。2019年版蘇教版高中化學必修課程教科書在化學實驗學習內容的編寫上有了突破和提高，有助于提高全體高中學生的化學學科核心素養(yǎng)，也為學習選擇性必修課程的學生打下了較好的實驗學習基礎。但是，如何依據(jù)必修化學課程、選擇性必修化學課程的銜接與進階，整體設計高中化學實驗教學內容與要求，進一步提高教科書實驗內容的編寫水平，還需要更多的研究。