苏教版化学必修课程教科书实验内容编写评析

王云生

关键词：化学必修课程;教科书编写特色;实验教学内容

中学化学课程化学实验教学的内容和任务包括两个方面。一是化学科学研究必备的化学实验知识、方法和操作技能的教与学;二是在化学课程实施过程运用化学实验手段辅助教学，帮助学生理解、掌握有关物质组成、性质、变化和制备（合成）的知识。前者是化学实验的教学，后者是运用化学实验开展教学。这两方面的内容，都是高中化学课程不可或缺的组成部分，也是化学课程的特色。分析、研究教科书化学实验教学内容的编写，可以促进化学教科书实验教学内容编写质量的提高，引导教师理解教科书实验教学内容的编写意图;帮助一线教师通过教科书的解读更深刻领会课程标准的精神和教学要求，在教学中落实课程标准的要求，发展学生的化学核心素养。

普通高中化学课程标准（2017年版）对两类化学实验教学都提出了明确要求。必修课程主题1“化学科学与实验探究”内容标准中，对化学实验的学习提出了非常全面的要求。例如，“認识化学实验是研究和学习物质及其变化的基本方法，是科学探究的一种重要途径。初步学会物质检验、分离、提纯和溶液配制等化学实验基础知识和基本技能。学习研究物质性质，探究反应规律，进行物质分离、检验和制备等不同类型化学实验及探究活动的核心思路与基本方法”“树立安全意识和环保意识”“形成良好的实验工作习惯”“养成科学态度，增强合作探究意识，形成独立思考、敢于质疑和勇于创新的精神”。课程标准在“实施建议”部分的教材编写及教学建议中，对运用化学实验开展教学也提出了具体要求。如“引导学生通过实验探究活动来学习化学”“精心选择与设计课标规定的学生必做实验”“让学生在实验探究活动中学习科学方法，认识科学探究过程，体会、认识技术手段的创新对化学科学的重要价值，形成严谨、勇于实践的科学态度，发展实践能力”“重视通过典型的化学实验事实引导学生认识物质及其变化的本质和规律”“利用化学实验史实引导学生了解化学概念、化学原理的形成和发展，认识实验在化学科学发展中的重要作用”“引导学生综合运用所学的化学知识和技能，进行实验设计和实验操作，分析和解决与化学有关的实际问题”等。

苏教版普通高中化学必修课程教科书（2019年版）在实验教学内容的编写方面，较好地落实了课程标准实验教学的要求，体现了化学实验教学在化学教育上的功能与作用，具有一定的特色。

1教科书实验内容充实，比较全面地落实了必修课程对化学实验的学习要求

教科书依据课程标准加强了化学实验知识、技能和方法的学习要求，同时也延续了传统教科书的特色，注意引导、帮助学生运用化学实验学习化学必备知识。

依据化学课程标准必修课程主题1“化学科学与实验探究”规定的内容标准，教科书上册专门编写了“研究物质的实验方法”教学单元，结合具体实验实例，指导教师组织学生动手实验，学习化学实验基础知识、实验方法和基本技能，认识化学实验的功能，了解如何通过实验发现问题、认识问题、探寻规律、解决问题，提高以实验为主要手段的科学探究能力。把化学实验教学，从实验基础知识、基本技能的教学提高到化学思想观念培养、化学科学方法学习的层面上。

例如，“研究物质的实验方法”一节，先让学生回顾初中学习的二氧化碳性质探究实验，再进行下列三项有关金属铝的实验，观察实验记录现象，认识化学实验是探究物质性质和变化的重要手段：（1）观察比较铝片在打磨前后的光泽;（2）用坩埚钳夹持一片未打磨的薄铝片，在酒精灯火焰上加热，观察铝片表面呈灰白色时，轻晃动铝片，可以发现铝片内有熔化的物质被一层膜包裹着不会熔融下滴;（3）观察一小片打磨过的铝片与盐酸、氢氧化钠溶液作用发生的现象。又如，为了帮助学生认识控制变量实验研究方法在探究物质变化规律方面的作用，让学生先对比不同浓度的过氧化氢溶液（用二氧化锰作催化剂）在相同温度条件下，放出气体的快慢;再对比在不同温度下相同浓度的过氧化氢溶液（用二氧化锰作催化剂）放出气体的快慢。了解浓度、温度对过氧化氢溶液分解快慢的影响。在学生实验后，用简明的文字做归纳，帮助学生认识“为深入探究某个化学问题，化学研究人员往往会依据一定的化学原理作出假设，并设计一定的化学实验方案，控制某些因素，选择适宜的条件、试剂和仪器，用待研究物质的样品和反应试剂进行实验，观察、记录化学反应的现象、数据，整理分析有关资料，基于实验证据作出推理判断，获得结论，以检验所作的假设或解释是否合理。通过实验探究可以进一步认识物质的性质和变化，揭示物质变化的本质和规律”。

在“研究物质的实验方法”教学单元中还指出，认识、掌握正确的实验方法是学习研究化学的重要基础。分别介绍了研究物质性质、变化、合成中所需要的最基本的物质分离、提纯、检验的常用实验方法，帮助学生体会物质分离、检验的基本原则。在该教学单元中，强调“良好的安全防护意识和必要的实验安全措施是进行化学实验的前提”，运用化学品安全标识等资料帮助学生了解化学品使用等实验安全知识与基本规范，树立实验安全意识，遵守实验操作规范。

教科书十分注重结合必修课程的化学教学内容，提升学生的实验探究学习能力。例如，学习亚铁盐、铁盐的性质与转化知识，让学生通过实验发现，FeSO。溶液与NaOH溶液混合、振荡，没有得到预期的白色氢氧化亚铁沉淀，却生成了铁盐和氢氧化钠溶液作用所产生的红褐色的氢氧化铁沉淀。而后，引导学生依据亚铁盐的性质特点分析、推想问题出现的原因：是所用的亚铁盐溶液中含有铁盐，还是由于溶解于溶液中的氧气把亚铁化合物氧化为三价铁的化合物？并要求学生开展实验探究检验所作的推测，得出结论，认识控制反应条件的重要性。又如，在学习苯的结构与性质知识时，要求学生从苯的分子组成特点（分子中氢原子百分数小于烷烃），猜测苯分子中是否含有碳碳双键或碳碳叁键，并进行实验检验自己的猜测。若条件允许，还可以让学生尝试依照碳原子成键特点和苯的分子组成搭建苯的分子结构模型。

教科书密切结合教学内容设计编写了丰富的实验内容。有的实验教师演示或组织指导学生进行随堂实验，有的实验可用于创设学习情景，有的实验可以帮助学生获得物质性质、变化的事实，分析、归纳以认识物质的性质或变化规律。例如，让学生观察氯碱工业电解饱和食盐水的模拟实验，认识电解饱和食盐可以得到氯气、氢气和氢氧化钠溶液。通过动手实验发现氯气溶于水得到的氯水显酸性、存在Cl离子、具有漂白作用等，以此推断，溶解在水中的部分氯气能与水反应，生成盐酸和有漂白作用的次氯酸，反应不能进行到底：C12+H70=HCI+HCIO。又如，运用铝热反应演示实验，帮助学生认识金属铝的还原性、了解铝热反应的特点。组织学生进行浓硫酸与胆矾、蔗糖、铜片（加热）的反应，观察、记录、分析实验现象，通过推理论证，认识浓硫酸的吸水性、脱水性与强氧化性。

教科书还十分注意引导学生通过化学实验，基于物质变化的事实，建构认知模型、理解掌握化学知识的形成过程，领悟科学方法。在元素周期律、周期表教学过程中，指导学生运用11～17号元素及其化合物的性质实验，氯、溴、碘的单质及其化合物的性质实验，观察钠、镁、铝三种金属单质与水或酸反应的剧烈程度，探究钠、镁、铝金属性强弱，比较氯、溴、碘元素单质的氧化性、阴离子的还原性，认识同周期同主族元素性质的递变规律。化学反应限度概念的教学，先让学生通过实验从少量FeCI溶液与过量KI溶液充分反应后，溶液中仍然能检测到Fe3+，认识该反应有一定的限度。

教科书中还编写了不少紧密结合教学内容的化学实验帮助学生领会、掌握实验探究的基本过程：动手实验，观察与思考——发现并提出问题——分析、归纳、推理、论证得出结论，建构概念，获得规律性认识——运用概念和规律性知识分析解释（或解决）有关的化学问题，学以致用。

2重视从思想、观念、方法层面上提升学生对化学实验的认识

教科书强化化学实验的学习，还表现在结合化学实验的学习，运用“学科提炼…‘科学史话…‘交流讨论”“学以致用”等栏目，揭示实验内容中所蕴含的化学思想、观念，提升学生对化学学科特征的认识，对化学方法功能、价值的认识。

例如，在学习常见的物质分离提纯的实验方法之后，利用“学科提炼”栏目，揭示物质分离提纯的思想方法：“混合物的各个组分往往有不同的物理性质和化学性质。可依据混合物中各组分性质的差异，选择适当的方法加以分离。溶解、过滤、结晶、萃取、分液、蒸馏等就是利用各组分物理性质的差异进行的分离。利用不纯物质中主要成分和所含杂质在性质上的差异，也可以选择适当的方法，将杂质除去或分离出来，以达到提纯的目的”。

在学习几种常见离子检验的实验方法后，通过“学科提炼”栏目，揭示物质检验的思想方法：“人们常依据某物质参加化学反应时产生的特殊现象及某些物理特征进行物质检验。例如，根据NH4与碱溶液在加热时反应生成有刺激性气味的气体，SO与稀盐酸、氯化钡溶液反应生成白色沉淀加以检验。焰色反应、仪器分析等检验手段就是依据物质的物理特征，参照某些标准，灵敏而精准地检测出特定的原子或原子团”。

在讲解电解熔融氯化钠制取金属钠的反应中，运用“化学史话”栏目，介绍化学家戴维对电化学实验的探索。介绍戴维在总结前人实验探索的经验基础上，经过艰苦的探索，先后运用电解方法发现并制得钾、钠等9种金属、非金属元素。用化学家的化学实验探索实例帮助学生认识化学研究需要实验的探索，要有坚韧不拔的毅力和事实求是的科学精神。

在化学反应速率学习中，用“学以致用”栏目，介绍为了研究石灰石和盐酸反应的速率，可以通过实验测定反应生成的C02气体体积随反应时间变化的数据，绘制出函数图像，分析研究其中隐含的规律性认识反应速率的变化及其原因。以此帮助学生了解运用实验数据的测定、分析，可以定量地研究化学反应。

3把高中必做实验有机融入化学必备知识的学习过程中，帮助学生在运用实验方法学习化学必备知识的同时，学习实验方法，提高实验能力

苏教版教科书把课程标准规定的9个学生必做实验列为“基础实验”，嵌入各个学习主题的相关学习内容中。教科书没有按照传统教材编写学生实验的模式把学生实验放在全书末尾或全章的最后，也没有在每个实验内容指导中依次罗列“实验目的”“实验用品”“实验步骤（或实验方案和实施）”“问题和讨论（或思考）”，让学生按部就班了解实验方案，按规定步骤完成实验，对实验结果做思考和讨论。教科书依据各个学生实验所承载的学习任务和学习要求，以“观察思考”或“实验探究”作为实验的主旋律，简化实验指导的编写。有的实验指导依据实验目的、原理、实验体系的特点给出实验方案（包括使用的试剂、仪器、装置，实验条件、方法、步骤），提出实验的关键问题，指导教师结合教学内容组织学生完成实验、得到结论，达到理解掌握化学基础知识的目的。有的实验指导结合教学内容，提出实验的关键问题，要求学生自己设计实验方案，运用实验方法、实验基本技能，动手完成实验解决实际化学问题。

例如，把必做实验“配制一定物质的量浓度的溶液”和“物质的量浓度”的教学融为一体，在有关概念和容量瓶使用的讲解后，以“如何准确控制溶液的最终体积”作为学习溶液配制操作的关键，指导学生按溶液配制的步骤和操作图示，正确使用容量瓶进行配制实验。在称量溶质环节中，指出“为保证实验精度，在称量固体时，应使用分析天平或电子天平称量Na2CO3固体。若条件限制，可用托盘天平代替进行练习”，让学生明白一定物质的量浓度的溶液的配制，要从溶质称量和溶液体积准确控制两个环节来保证所配制溶液浓度的精确度。又如，对于“用化学沉淀法去除粗盐中的杂质离子”的必做实验，教科书提出了具体的实验任务：“粗盐中含有可溶性杂质（ CaCl2、MgC12、Na2S04），请选择合适的仪器和试剂，设计实验操作步骤，完成粗盐提纯实验”。要求学生运用化学知识和实验方法、基本技能，自己设计实验方案，依照实验步骤，将要除去的杂质、应使用的试剂、所发生的离子方程式、实验结果依次填写在表格中，并在实验设计和操作过程中思考、解决提纯实验的一个关键问题：“按一定顺序加入试剂除去杂质后，是否会引入新的杂质？如果有，应如何除去？”再如，“搭建球棍模型认识有机分子结构特点”的实验指导，提示学生“用不同颜色的小球代表碳、氢原子，用塑料棒代表原子间形成的共价键，依据碳、氢原子形成共价键的特征，制作分子式为C4HIO的有机化合物的分子结构模型”。要求学生思考并通过模型搭建回答“你可以制作出几种不同的分子结构模型？”这样的实验指导，能有效地帮助学生通过分子结构模型搭建的尝试，体会烃分子中“碳、氢原子形成共价键的特征”，认识决定烃分子结构的关键因素，有利于提高学生的空间想象能力。

有的实验需要学生通过动手实验，从实验现象的观察分析中获得感性认识，并基于证据进行推理、论证，以验证或发现物质变化的规律。对这类实验，教科书把实验指导的关键点放在现象的观察、描述，依据实验作推理论证上，帮助学生通过动手实验体会实验方法的价值。例如，“化学反应速率的影响因素”实验，在学生缺乏必要的知识和经验的情况下，教科书没有让学生凭空猜想有哪些因素会影响化学反应速率，也没有让学生尝试自己设计实验方案。教科书给出了两个实验方案，让学生先后进行5项实验，依据实验现象，分析、推理影响H2O2分解反应速率的因素，认识反应物的物理状态对反应速率的影响。在学生实验后，帮助学生总结催化剂（Mn02或FeCI3溶液）、温度、双氧水浓度，反应物接触面大小對反应速率的影响。通过实验，认识控制变量研究方法。体会“多因素问题的研究往往需要将其进行分解，每次只改变其中一个因素，而控制其余几个因素不变，研究被改变的因素对事物发展的影响，化繁为简，通过综合分析得出结论”。

苏教版对学生必做实验所编写的实验指导，不仅简化、改变了传统写法，也没有强调实验预习、书写实验报告的要求。这是否会削弱学生实验学习所要达到的效果？从不同的视角做分析讨论，可以得到不同的结论。如果一项实验活动，不要求综合运用化学知识和实验方法来解决一个具体化学问题（如制备合成实验、分析测定某种物质的成分、分析提纯多组分混合物等等），只是作为实验方法、实验技能的学习训练，或者只是通过化学实验来认识物质性质和变化，是否一定要以实验报告书写模式为样本来编写实验指导？是否可以如苏教版教科书这样，把它整合、融入相关的教学内容中？对此，可以作更深入的讨论。

我国传统的高中化学课程在化学实验教学内容的选择和编写上，偏重于运用化学实验手段、方法辅助化学教学，也积累了比较丰富的经验。在这方面，教科书的编写、教师的教学能力相对较高。而在化学实验方法的学习、化学实验思想观念的启迪、以化学实验为主要手段的探究能力的培养上，教科书的编写、教师的教学能力相对处于较低水平。习惯上仍然把实验学习内容局限于实验基础知识与基本技能的学习上。2019年版苏教版高中化学必修课程教科书在化学实验学习内容的编写上有了突破和提高，有助于提高全体高中学生的化学学科核心素养，也为学习选择性必修课程的学生打下了较好的实验学习基础。但是，如何依据必修化学课程、选择性必修化学课程的衔接与进阶，整体设计高中化学实验教学内容与要求，进一步提高教科书实验内容的编写水平，还需要更多的研究。