新舊人教版必修模塊中實(shí)驗(yàn)類欄目表現(xiàn)形式的對比分析

步欣宇 廖志剛 馬亞杰

摘要：基于“普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）”中關(guān)于實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的變化，以新、舊人教版高中化學(xué)教科書必修模塊中所涉及的實(shí)驗(yàn)類欄目為研究對象。從數(shù)量、內(nèi)容、呈現(xiàn)方式等方面進(jìn)行比較分析，總結(jié)其實(shí)驗(yàn)類欄目功能性的變化與發(fā)展，為有效開展基于素養(yǎng)培養(yǎng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供理論支撐。

關(guān)鍵詞：化學(xué)實(shí)驗(yàn);教科書;化學(xué)核心素養(yǎng);實(shí)驗(yàn)教學(xué)

文章編號：1008-0546（2022）05-0078-07中圖分類號：G632.41文獻(xiàn)標(biāo)識碼： B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2022.05.017

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是高中化學(xué)教學(xué)的基本組成部分，按照普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）（以下簡稱新課標(biāo)）的要求，本次課改要突出強(qiáng)調(diào)以“素養(yǎng)為本”的教學(xué)，開展多元化探究活動[1]。本文就新、舊版教科書中實(shí)驗(yàn)相關(guān)欄目的設(shè)置、項(xiàng)目內(nèi)容、活動設(shè)計(jì)各方面進(jìn)行全面的對比分析，以探討化學(xué)教科書必修部分實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的變化，其將有助于深入了解新版教科書對于實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的編排特點(diǎn)和寫作意圖，此有助于在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中更有效地實(shí)現(xiàn)以“素養(yǎng)為本”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

一、新課標(biāo)關(guān)于實(shí)驗(yàn)要求的相關(guān)變化和調(diào)整

對比17版課標(biāo)和03版課標(biāo)，新課標(biāo)更加重視科學(xué)探究及實(shí)踐活動，強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)應(yīng)保證實(shí)效性。新課標(biāo)將03版課標(biāo)化學(xué)1中的主題1和主題2整合成必修課程的主題1，細(xì)化成5個(gè)二級主題。17版課標(biāo)的內(nèi)容要求中新增了學(xué)生必做實(shí)驗(yàn)，同時(shí)學(xué)習(xí)活動建議中列出實(shí)驗(yàn)及探究活動。這部分內(nèi)容可以看作是將03版課標(biāo)“活動與探究建議”中“實(shí)驗(yàn)”和“設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)”活動的系統(tǒng)化和結(jié)構(gòu)化[2]。并新增了關(guān)于實(shí)驗(yàn)的學(xué)業(yè)水平要求，明確了學(xué)生應(yīng)達(dá)到的知識水平和學(xué)科核心素養(yǎng)的等級水平，有助于教師更好地把握教學(xué)程度和制定漸進(jìn)式培養(yǎng)方案，從而可有效地落實(shí)化學(xué)課程教學(xué)的素養(yǎng)目標(biāo)。

二、新舊教科書實(shí)驗(yàn)內(nèi)容欄目的比較分析

新版化學(xué)必修教科書中化學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容主要出現(xiàn)在“實(shí)驗(yàn)”“探究”“實(shí)驗(yàn)活動”三個(gè)欄目?！皩?shí)驗(yàn)活動”為新增欄目，另外舊版教科書中的“科學(xué)探究”欄目更名為新版教科書中的“探究”欄目。

1.新舊人教版教科書實(shí)驗(yàn)欄目數(shù)量的比較

對新舊高中化學(xué)教科書必修模塊中實(shí)驗(yàn)部分的內(nèi)容進(jìn)行對比分析，其各主題實(shí)驗(yàn)內(nèi)容項(xiàng)目對比分析結(jié)果見表1。

通過表1數(shù)據(jù)可知，新、舊教科書中各類實(shí)驗(yàn)總數(shù)分別為56個(gè)和55個(gè)，總體數(shù)量雖無明顯改變，但結(jié)構(gòu)性調(diào)整幅度卻很大。其中，“實(shí)驗(yàn)”欄目實(shí)驗(yàn)數(shù)目無明顯改變?！疤骄俊睓谀宽?xiàng)目總數(shù)則明顯減少，究其原因主要是刪除了缺乏探究價(jià)值的實(shí)驗(yàn)，或?qū)⑵渚幣胖痢皩?shí)驗(yàn)”欄目中，探究項(xiàng)目的實(shí)效性更加突出，且更重視探究的過程化和探究性。新增“實(shí)驗(yàn)活動”欄目共有9個(gè)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)主要以實(shí)踐性內(nèi)容為主，更突出項(xiàng)目的設(shè)計(jì)性、綜合性、實(shí)效性。

按照新課標(biāo)中必修課程內(nèi)容所劃分的五大主題進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，主題四中關(guān)于有機(jī)化合物的實(shí)驗(yàn)數(shù)量明顯增加，增加的內(nèi)容可有利于向選擇性必修3的銜接;主題五化學(xué)與社會發(fā)展中實(shí)驗(yàn)內(nèi)容減少，主題重點(diǎn)更傾向于“科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任”維度素養(yǎng)的培養(yǎng);其它主題的實(shí)驗(yàn)數(shù)目沒有明顯改變。

2.新舊人教版教科書實(shí)驗(yàn)欄目內(nèi)容的比較

從必修模塊實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的變化情況的統(tǒng)計(jì)分析可知（見表2），實(shí)驗(yàn)內(nèi)容變化很大。

由于課程標(biāo)準(zhǔn)中內(nèi)容體系的調(diào)整，對“過濾”“蒸餾”“萃取”基本實(shí)驗(yàn)操作不再要求，另外，無機(jī)部分鋁、銅和硅及其重要化合物，有機(jī)部分苯等知識不再做明確具體要求。知識內(nèi)容總量有所減少，相同知識內(nèi)容中實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的比例則相應(yīng)增加。新版教科書中新增了16個(gè)具有探究價(jià)值的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，將“影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素”等2個(gè)實(shí)驗(yàn)由簡單的模仿實(shí)驗(yàn)變成完整的獨(dú)立探究，學(xué)生可以通過更加積極的探究活動，促進(jìn)學(xué)生“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識”維度素養(yǎng)的有效發(fā)展，使“探究”欄目更加精準(zhǔn)且探究水平更加深入。

“探究”欄目呈現(xiàn)更加系統(tǒng)化。欄目由【問題與預(yù)測】【實(shí)驗(yàn)和觀察】【分析和結(jié)論】和【問題與討論】等環(huán)節(jié)構(gòu)成。教師可引導(dǎo)學(xué)生自主完成實(shí)驗(yàn)全過程，提出問題并預(yù)測實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，觀察、對比并描述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，推斷實(shí)驗(yàn)結(jié)果，思考并討論“異常”現(xiàn)象并進(jìn)行誤差分析。從而，親身經(jīng)歷實(shí)驗(yàn)操作，留給學(xué)生更多獨(dú)立思考的機(jī)會和空間，促進(jìn)學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)的發(fā)展。

三、新舊教科書中實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的比較分析

實(shí)驗(yàn)編排的嚴(yán)謹(jǐn)性和專業(yè)性會直接影響學(xué)生對科學(xué)探究的認(rèn)知和參與程度。新版教科書在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和表述上發(fā)生了很多變化。

1.實(shí)驗(yàn)的試劑及用量的變化

在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中化學(xué)試劑的選擇和用量會直接影響實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及結(jié)果，新教科書必修模塊共有12個(gè)實(shí)驗(yàn)的試劑及用量發(fā)生改變，具體變化見表3，其主要變化趨勢表現(xiàn)為：

（1）精確實(shí)驗(yàn)用量。新教科書中共有6處將“少量”“約”等模糊不定的用量表達(dá)更改為更明確精準(zhǔn)的說明，試劑用量定量化，突出實(shí)驗(yàn)探究的嚴(yán)謹(jǐn)性，以幫助學(xué)生掌握嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)方法，形成求實(shí)的科學(xué)態(tài)度。同時(shí)，改變了4個(gè)實(shí)驗(yàn)的試劑用量，遵循化學(xué)實(shí)驗(yàn)的直觀性原則，試劑用量精確化，使反應(yīng)現(xiàn)象更明顯，結(jié)果更準(zhǔn)確，如“測定鹽酸與鎂條反應(yīng)的溫度變化”實(shí)驗(yàn)中將鹽酸濃度更改為2 mol/L，可以減慢化學(xué)反應(yīng)速率，便于觀察溫度計(jì)示數(shù)變化。另外，將實(shí)驗(yàn)試劑調(diào)整到恰當(dāng)用量，可以節(jié)約試劑，減少廢棄物產(chǎn)生，有效貫徹“綠色化學(xué)”思想，提升學(xué)生生態(tài)意識[3]。

（2）突出方法主干。新教科書明確體現(xiàn)出“抓核心思想”的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路，辯證地看待多實(shí)驗(yàn)變量，重點(diǎn)關(guān)注核心因素對實(shí)驗(yàn)的影響，引導(dǎo)學(xué)生展開辯證的結(jié)構(gòu)性思維，分清主次抓住重點(diǎn);如定性實(shí)驗(yàn)就無需準(zhǔn)確要求試劑的濃度。另外，部分實(shí)驗(yàn)中改變了原有的實(shí)驗(yàn)試劑，如在“鹵族元素的氧化性”的實(shí)驗(yàn)中，將“NaBr溶液和 KI溶液”改為“KBr溶液和 KI溶液”，使用相同的陽離子溶液，可以控制次要因素，減少干擾因素。這些變化可以引導(dǎo)學(xué)生科學(xué)方法的使用，促進(jìn)學(xué)生化學(xué)“問題解決”方式和習(xí)慣的改變。

2.實(shí)驗(yàn)儀器及操作的變化

教科書中實(shí)驗(yàn)操作的規(guī)范化必然會成為學(xué)生的參照模版，有助于學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作習(xí)慣的養(yǎng)成與優(yōu)化。新教科書必修模塊中的實(shí)驗(yàn)儀器及操作的內(nèi)容變化見表4，其變化主要表現(xiàn)為：

（1）強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)器具的使用。新教科書中共有7處強(qiáng)調(diào)化學(xué)工具的使用，其中包括明確使用儀器的規(guī)格和對應(yīng)操作工具的使用方法。如用鑷子取用藥品，溶解時(shí)用玻璃棒攪拌，移液時(shí)用玻璃棒引流，用溫度計(jì)測定溫度變化，科學(xué)合理使用化學(xué)儀器符合化學(xué)實(shí)驗(yàn)的安全性原則，有助于學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作的規(guī)范化。

（2）實(shí)驗(yàn)操作精細(xì)化。新教科書中共改變9處實(shí)驗(yàn)操作;其中新增7處，新增操作中4處強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)安全教育，3處完善原未提及的實(shí)驗(yàn)操作;另有2處優(yōu)化了實(shí)驗(yàn)操作順序。在“吸熱反應(yīng)與放熱反應(yīng)”實(shí)驗(yàn)中“迅速用玻璃片蓋上燒杯”和調(diào)整溫度計(jì)的插入順序，都是為了減小熱量損失，減少誤差使實(shí)驗(yàn)結(jié)果更準(zhǔn)確。重視操作細(xì)節(jié)有助于學(xué)生養(yǎng)成安全意識和嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度。

（3）優(yōu)化實(shí)驗(yàn)方法?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要原則之一是在實(shí)施時(shí)切實(shí)可行[4]，新教科書中共有4處通過改變實(shí)驗(yàn)儀器及操作而優(yōu)化實(shí)驗(yàn)方法，這樣改進(jìn)可以減少其他非核心實(shí)驗(yàn)因素的干擾，提升課堂演示實(shí)驗(yàn)的成功率。

四、新舊教科書中實(shí)驗(yàn)呈現(xiàn)方式的比較分析

1.“教科書用字”的變化

新教科書中改變實(shí)驗(yàn)陳述的語言共16處，涉及12個(gè)實(shí)驗(yàn)，具體變化見表5，雖改動僅有幾字之差，但教科書表達(dá)的設(shè)計(jì)理念卻截然不同。

（1）化學(xué)用語化。新課標(biāo)的課程目標(biāo)中提出要能運(yùn)用符號表征物質(zhì)及其變化。新教科書中實(shí)驗(yàn)藥品不再用文字來表述，而是用化學(xué)式。規(guī)范了元素符號、化學(xué)式等化學(xué)用語的使用，這一改變可以強(qiáng)化學(xué)生“宏觀辨識與微觀探析”素養(yǎng)水平1 的培養(yǎng)。

（2）文字表達(dá)精準(zhǔn)化。新教科書中共改變4處操作的行為動詞，2處操作的方位副詞?！办o置”“小心加熱”2處操作指示性更清楚，“溶液”“物質(zhì)”等3處語言的描述性更準(zhǔn)確。

2.“教科書圖表”的變化

（1）增加實(shí)驗(yàn)插圖。新教科書中關(guān)于實(shí)驗(yàn)的插圖共有14處改變（見表6），新增實(shí)驗(yàn)插圖包含8 幅實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象圖和2幅實(shí)驗(yàn)裝置圖，另有4處插圖細(xì)節(jié)更改，體現(xiàn)出插圖的知識傳遞和演示的重要功能。圖文并茂不僅增強(qiáng)了可讀性[5]，還有助于豐富學(xué)生對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的感知，加強(qiáng)學(xué)生的感性認(rèn)識。同時(shí)對于沒有條件做實(shí)驗(yàn)地區(qū)的學(xué)生來說，教科書中插圖亦是為其提供實(shí)驗(yàn)感知信息的有效且重要的渠道。

（2）刪除實(shí)驗(yàn)記錄表格。從增加現(xiàn)象插圖、刪除記錄表格來看，新教科書的實(shí)驗(yàn)重點(diǎn)不局限于得到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，更加重視實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)和探究全過程，另外舊教科書中實(shí)驗(yàn)表格只包含現(xiàn)象、結(jié)論、方程式的欄目，并且在教科書中所占篇幅比例過大。在使用新教科書時(shí)，教師完全可以根據(jù)學(xué)生實(shí)際的認(rèn)知水平和心理發(fā)展水平自行設(shè)計(jì)制作實(shí)驗(yàn)記錄本，讓學(xué)生書寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告并記錄探究過程中所遇到的問題，提升“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識”維度素養(yǎng)的水平要求。

五、新舊教科書實(shí)驗(yàn)內(nèi)容功能的比較分析

基于以上人教版新教科書必修模塊中實(shí)驗(yàn)類欄目呈現(xiàn)方式變化的研究，可以表現(xiàn)出基于化學(xué)核心素養(yǎng)培養(yǎng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的趨勢。同時(shí)，可以反映出基于核心素養(yǎng)培養(yǎng)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)更加注重興趣驅(qū)動、方法引導(dǎo)、知識認(rèn)知及實(shí)驗(yàn)探究功能的發(fā)揮，表現(xiàn)出如下的變化趨勢。

1.認(rèn)知功能有效強(qiáng)化

化學(xué)實(shí)驗(yàn)可以提供事實(shí)依據(jù)、檢驗(yàn)化學(xué)理論，有助于學(xué)生通過視覺認(rèn)知加深對理論知識的理解和記憶。人教版新教科書的實(shí)驗(yàn)編排著重強(qiáng)化了化學(xué)實(shí)驗(yàn)的認(rèn)知功能，刪除了部分無法有效提供化學(xué)認(rèn)知事實(shí)的實(shí)驗(yàn)，如氫氧化鈉與鹽酸的反應(yīng)無法直接證明離子反應(yīng)的發(fā)生。鈉與氯氣的反應(yīng)無法直接證明氯化鈉中存在化學(xué)鍵等，因此被刪除。另在關(guān)鍵性知識結(jié)點(diǎn)增加了實(shí)驗(yàn)，幫助學(xué)生更加有效地進(jìn)行知識建構(gòu)，如新增的實(shí)驗(yàn)“物質(zhì)的導(dǎo)電性實(shí)驗(yàn)”，可幫助學(xué)生“電解質(zhì)”概念的形成;以及新增的12幅實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象圖都為學(xué)生提供更加直觀的實(shí)驗(yàn)結(jié)果認(rèn)知。精準(zhǔn)的文字表達(dá)和規(guī)范實(shí)驗(yàn)器具使用都將提升認(rèn)知功能的準(zhǔn)確化。實(shí)驗(yàn)表述表現(xiàn)了兩個(gè)價(jià)值趨勢，從化學(xué)課程觀的角度突出了實(shí)驗(yàn)的“學(xué)術(shù)化”，從學(xué)生發(fā)展角度更突出實(shí)驗(yàn)的“人性化”，從而為化學(xué)實(shí)驗(yàn)認(rèn)知功能的拓展提供了有效途徑。

同時(shí)，教材中規(guī)范的化學(xué)式、元素符號等化學(xué)用語的使用，有助于學(xué)生實(shí)驗(yàn)認(rèn)識與結(jié)果表征的化學(xué)用語化。精確實(shí)驗(yàn)用量和精細(xì)實(shí)驗(yàn)操作可有效促進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中知識培養(yǎng)向?qū)W科素養(yǎng)培養(yǎng)的轉(zhuǎn)化。從知識認(rèn)知的結(jié)構(gòu)化，到方法認(rèn)知的模型化，為實(shí)驗(yàn)探究水平的提升奠定了基礎(chǔ)。

2.探究水平明顯提升

新版教科書中實(shí)驗(yàn)活動探究層次明顯提升[6]，調(diào)整實(shí)驗(yàn)探究的難度，充分考慮探究價(jià)值，實(shí)現(xiàn)了學(xué)生作為化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的主體，構(gòu)建了學(xué)生主動型的化學(xué)探究實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式[7]。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的設(shè)計(jì)更具進(jìn)階層次，培養(yǎng)目標(biāo)及功能的梯度更加準(zhǔn)確?！皩?shí)驗(yàn)”欄目訓(xùn)練學(xué)生基礎(chǔ)操作，強(qiáng)化基礎(chǔ)理論;“探究”欄目要求學(xué)生注重探究過程，培養(yǎng)探究能力;“實(shí)驗(yàn)活動”則進(jìn)一步要求學(xué)生從實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、基本操作、證據(jù)推理和總結(jié)反思的過程化綜合實(shí)踐。3個(gè)欄目逐層形成進(jìn)階訓(xùn)練，促進(jìn)從基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)到科學(xué)探究的有效過渡。探究的過程化、模式化明顯提升，探究的導(dǎo)向性更加明確。

3.方法引導(dǎo)全面突顯

人教版新教科書中更加強(qiáng)化科學(xué)使用實(shí)驗(yàn)方法，更新的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路和優(yōu)化的實(shí)驗(yàn)方法都將在實(shí)際? 教學(xué)中潛移默化地引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)思? 維解決實(shí)驗(yàn)問題。如新增實(shí)驗(yàn)“硫酸根離子的檢驗(yàn)”和“氨根離子的檢驗(yàn)”為培養(yǎng)學(xué)生動手能力，訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)? 操作技能;新增實(shí)驗(yàn)“不同價(jià)態(tài) S 的轉(zhuǎn)化”促進(jìn)學(xué)生“宏觀辨識與微觀探析”維度素養(yǎng)的培養(yǎng)，同時(shí)幫助學(xué)生更好地建構(gòu)結(jié)構(gòu)化、模型化的知識網(wǎng)絡(luò)。充分發(fā)掘并引導(dǎo)學(xué)生使用教科書中的實(shí)驗(yàn)方法，是科學(xué)方法教育、科學(xué)思維訓(xùn)練、科學(xué)意識培養(yǎng)的有效方式，是落實(shí)“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識”素養(yǎng)的重要手段。

4.興趣驅(qū)動更加有效

化學(xué)實(shí)驗(yàn)是激發(fā)學(xué)生化學(xué)學(xué)習(xí)興趣的有效手段，新增的彩色實(shí)驗(yàn)插圖可通過感知激發(fā)學(xué)習(xí)興趣;而更加生活化的實(shí)驗(yàn)可從情景化、應(yīng)用性的經(jīng)驗(yàn)角度激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動機(jī);同時(shí)，可以利用化學(xué)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境，提高學(xué)習(xí)的指向性，促使實(shí)驗(yàn)向觀念形成和實(shí)踐應(yīng)用轉(zhuǎn)化，從而激發(fā)學(xué)生思考問題的主動性。如新增實(shí)驗(yàn)“利用覆銅板制作圖案”從生活中的工業(yè)生產(chǎn)為切入點(diǎn)，將STEM理念融入日常教學(xué)中，讓學(xué)生們體會化學(xué)學(xué)科的生活化與前沿性。這種興趣培養(yǎng)可有力推動學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展。

六、結(jié)語

人教版新版教科書必修模塊中的實(shí)驗(yàn)類欄目在數(shù)量、內(nèi)容、設(shè)計(jì)、呈現(xiàn)、功能等方面進(jìn)行了系統(tǒng)變化，化學(xué)教師應(yīng)明確實(shí)驗(yàn)教學(xué)要緊緊圍繞學(xué)科核心素養(yǎng)，將新教科書中的變化理念融入課堂教學(xué)，使課堂教學(xué)改革緊隨時(shí)代發(fā)展，落實(shí)“素養(yǎng)為本”的育人目標(biāo)。

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