高中化学新旧教材中元素化合物实验内容对比分析

马思怡 李秀华 胡志刚

摘要：通过对人教版新旧教材高中必修第一册“海水中的重要元素——钠和氯”的实验内容对比（包括增加的实验、删去的实验、改动的实验、实验教学注意事项、实验图表的对比）。分析新版教材改动元素化合物实验的优缺点，提出了教师在进行元素化合物教学时应提高课堂演示实验次数，结合课标及新旧教材进行实验教学，设计表格进行实验教学，培养学生化学核心素养的建议。

关键词：人教版化学新旧教材；实验内容；钠和氯；对比分析

文章编号：1008-0546（ 2022）11-0072-06

中图分类号：G632.41

文献标识码：Bdoi：10.3969/j.issn.1008-0546.2022.11.016

为适应化学实验教学的需要，化学教材也进行了更新换代。2019年修订完成并出版了人教版高中化学新教材（以下简称新教材），相较于2004年版的高中化学教材（以下简称旧教材），在实验方面进行了不小的调整和改动，教师应及时把握这种改动以便应用于教学提升学生的相关能力。本文以新旧教材第一册“海水中的重要元素——钠和氯”为例，分析新旧教材元素化合物实验教学内容的变化。

“海水中的重要元素——钠和氯”在新教材中处于必修第一册第二章的位置。学生已经学习完了第一章“物质及其变化”相应的内容，掌握了氧化还原反应、离子反应等重要原理，也理解了物质的分类及转化等知识点，第二章学习专门的元素化合物是对第一章原理及知识进行展开和应用。同时，第二章也是元素化合物学习的重要开端。本章节从原子的结构人手，确定单质具有的化学性质，再结合元素化合价，分析它们的氧化物、酸、碱及其盐的相关性质，其重要性在于帮助学生养成学习元素及其化合物的逻辑思维及方法，为之后学习铁、氮、硫等元素打下坚实的基础。本章节体现了化学学习中“结构决定性质”的重要思想，該思想也是学生快速理解和掌握相应知识的重要方法，通过总结结构规律来学习物质的性质，能够帮助学生形成化学学科思维及相关的化学学科核心素养。实验是化学教学的主要内容，钠和氯的实验对于掌握钠和氯及其化合物的性质具有重要作用，是培养学生形成学习元素化合物实验逻辑思维的重要出发点，也与“科学探究与创新意识”等化学核心素养构建有密不可分的作用。由此可见，本章节在学生学习过程中具有举足轻重的地位。本文将进行新旧教材中“钠和氯”相关实验内容的对比，分析教师如何利用新教材的实验教学突破元素化合物的重要知识，培养学生的化学学科核心素养。

一、元素化合物实验内容编排

新旧教材钠、氯、铁、硫、氮元素的实验内容设置对比见表1所示。由表1可知，旧教材按照物质类别来学习，而新教材关于元素化合物的学习顺序有所调整，由某一元素为中心展开学习其相应的单质、氧化物、酸、碱、盐等的物理性质和化学性质。相对于旧教材，这样的编排顺序更符合学生的认知顺序，螺旋向上地加深对元素化合物的性质和变化的认识。学生能形成学习重要元素化合物知识的重要方法，也加深了其对于离子反应、氧化还原反应重要原理的深入理解。

二、钠和氯实验内容对比分析

钠和氯章节新旧教材内容中的实验对比见表2所示。按照增加、删减、修改的实验为统计依据，分析各实验调整的优缺点所在，以钠和氯元素的实验调整为例，探索元素化合物实验内容学习的规律。

1．增加的实验

第一节“钠及其化合物”增加了过氧化钠与水的反应（见图1），学生通过演示实验直观地看到实验现象，根据实验现象推测反应产物并写出化学方程式，能进一步延伸拓展到过氧化钠与二氧化碳化学反应方程式的书写，对突破过氧化钠的性质相关知识点有所帮助。增加该实验能培养学生“宏观辨识与微观探析”的化学核心素养，学生也能尽快熟知“宏—微—符”三重表征的化学学习观念。第二节“氯及其化合物”中，在“科学·技术·社会”栏目中增加了次氯酸光照分解产物的数字化实验（见图2），本栏目详细介绍了数字化实验及实验步骤，这是学生首次在教材中接触数字化实验，在体会物质的微观变化过程中也学会剖析处理不常见的信息数据图示或表格，深刻理解化学、技术、社会和环境之间的关系，增强了课堂的信息化数字教学，有利于落实科学态度与社会责任的核心素养，[1]同时培养学生“宏一微一符一曲”四重表征的基础思维。在正文中增加了氯气的实验室制法（见图3），在“思考与讨论”和“方法导引”中对实验装置进行讨论解读，学习制取气体装置的设计要求。由于氯气的剧毒性，制备氯气的实验不适合作为演示实验，但制取氯气的实验对于学生在高中阶段回顾总结初中学过的气体制备相关实验要求具有重要作用，学生能对初中知识进一步深入探索，学会根据实际情况及注意事项设计或完善装置的方法，实验思维得以开拓和深化。因此，氯气的制备的学习要求有所提升，相关的思考与讨论也培养学生的创新思维、动手操作及总结归纳的能力。

2．删去的实验

本章节仅删去了“氯水的漂白作用”实验，不再演示次氯酸的漂白性，学生可根据氯气使有色鲜花及湿润有色纸条褪色，不使干燥的有色纸条褪色和氯气溶于水的反应方程式对比分析推测出褪色是因为次氯酸的漂白作用，使用氯水进行漂白实验对知识点的阐述有点累赘和重复，删掉后利用现有实验也能对学生的“证据推理”核心素养有所提升。

3．改动的实验

新教材将“金属钠与水的反应”从“实验”栏目调整为“探究”栏目（见图4、图5），从实验假设、实验操作、观察记录、总结归纳、得出结论的步骤来培养学生探究能力，相较于旧教材中观察并记录教师实验现象的活动更具有思维提升的作用。旧教材中的实验提示部分也移到了“探究”正文中，提供学生观察实验的角度，本次实验探究意识的形成促进后续各实验、实践活动的开展。[2]本实验亦是同主族、同周期元素性质的递变规律的重要知识材料，能帮助学生形成“结构决定性质，性质反映结构”的化学思想并进行应用，教师需好好利用本实验的改动提升学生相应的学科核心素养。相应地，旧教材“科学探究碳酸钠及碳酸氢钠的性质比较”改成了新教材中两个“实验”栏目，旧教材中此实验的科学探究意味较少，新教材的栏目调整较为合理，不同栏目的特点和功能有显著的区分和体现。

新教材将“焰色反应”的阐述都改成了“焰色试验”，为的是让学生能区分该试验是物理变化而不是化学变化，[3]教师在进行相关讲解时也要注意使用最新的表述。新教材将旧教材中“将铂丝在外焰上灼烧至没有颜色”的表述改成了“将铂丝在外焰上灼烧至与原来的火焰颜色相同”，灼烧后是会呈现出颜色的，更改后的表述更为准确，实验操作表述更为严谨。

4．实验教学注意事项

新教材在实验操作的相关描述中更加准确严谨，使用实验药品的量有明确表示，对教师及学生进行实验操作时的指导性更强，体现出鼓励教师提高课堂演示实验或学生动手实验频次的理念，这对学生的化学学科思维培养也更有效果。使用金属钠进行实验操作时，旧教材的“一小块”改成新教材中的“绿豆大小”；配制一定物质的量浓度的溶液时，容量瓶的模拟图增加了容量及温度的示数显示，实验操作表述得更为严谨，学生能得出更为准确的结论，培养学生严谨求实的化学实验思维。

新课标在元素化合物学习中选择了钠、铁、氯、氮、硫作为五种核心元素。[4]在本章节比较过程中发现对钠、铝元素的相关实验学习要求有所提高，学习深度比旧教材更进一步，学生的科学探究与创新意识、宏观辨识与微观探析等化学学科核心素养都能在本章节的学习过程中得到针对性地培养和提升。

新教材在本章节中的实验总数是12，而旧教材是9个。从内容和数目来看，新教材对学生掌握本章节实验是加大了难度和广度，实验内容不仅紧扣知识本身，还延伸至社会生活及工业生产等方面，学生能深人体会化学与生活的息息关联。新教材中的实验在“实验”“探究”“科学·技术·社会”“实验活动”栏目中都有所呈现，旧教材的实验集中在“实验”和“科学探究”栏目。新教材增加了不少栏目来讲解实验，体现了实验提升学生的观察动手能力、化学学科思维、科学探究能力、创新思维、讨论交流等方面及了解科学、社会、技术之间关系上的重要功能，[5]实验在每个栏目的作用发挥更为明确且深刻，丰富了实验的表现形式，学生学习过程也更为多样精彩。

三、实验图表对比

根据实验相关图表3的记录可知，本章节中的实物图新旧教材相差不多。新教材删去了碳酸钠、碳酸氢钠在水中溶解呈碱性的图，教师在说明这两种盐显碱性时可补充相关的图片或实验操作进行讲解；增加了干燥的氯气使有色鲜花褪色的图，鲜花图片素材较为新颖，能激发学生的学习兴趣和好奇心。模拟图则增加了与新增实验相对应的过氧化钠与水反应、实验室制取氯气装置图，为新增的实验补充直观素材。

实验现象记录表或数据信息表的数目变化较大。在旧教材中的表格大多是用来记录实验现象，使实验步骤、现象、实验结论和化学方程式之间的联系更为紧密（见图6），相互之间有所对应，对学生观察实验现象的注意力、总结陈述的文字表达能力、化学方程式的正确书写都有所要求，[6]表格的使用也有利于学生理解、掌握和记忆重要知识点。但是在新教材中实验现象记录表格大幅减少，实验现象及化学方程式直接在正文中表述（见图7），学生观察实验现象并白行描述总结的能力培养较为欠缺，这种改动使现象及方程式的表述更为完整和准确，但是会使学生在观察实验时少了探究的趣味。表格能弥补文字叙述的不足，促进学生深度理解教科书中的知识内容，对学生记忆相近的知识点及提高归纳总结能力都有所帮助，教师在实验教学中可多加利用表格让学生自行补充，提高学生整理总结知识点的能力，并协助学生进行记忆。

四、结论

1．把握元素化合物实验知识的学习逻辑

通过以上比较分析可知，钠和氯实验内容相比旧教材有所增多，相关的实验随教材内容的调整而系统地编排在一起，元素化合物实验数目及排序也有以上规律。第二章“海水中的重要元素——钠和氯”是元素化合物学习的开端，对培养学生今后学习元素化合物知识的分析思维有举一反三的作用。教师在进行教学时，应利用好钠和氯章节中实验安排顺序及内容调整删改之处，培养学生形成元素化合物实验学习的模型，甚至根据学生的学习水平及能力开拓更具创新性、实用性的元素化合物学习逻辑，整合实验内容，减轻学生学习负担。

2．教师应提高课堂演示实验次数

新教材的元素化合物实验部分有不小的调整与改动，教师应体会教材设计者改动后的意图，并思考如何更有效地利用实验教学。现今不少教师白行创新设计实验，将各化学性质表现得更有新意，牢牢抓住学生的兴趣和注意力，对学生创新思维也有所提升，但也有不少教师在教学过程中不进行演示实验，而是选择播放视频让学生观察，演示实验或学生动手实验所产生的效果是视频实验无法比拟的，教师及学校应尽力完善化学实验条件，在课堂演示实验次数增加的基础上谈实验创新。新教材已经减少了部分实验且实验操作的指导性有所提高，教师和学生的操作难度和不确定性有所降低，部分化学教师应尽快转变思维及教学方法，重视实验在教学中的作用，培养和提升学生“科学探究与创新意识”等化学学科素养。

3．结合课标及新旧教材进行实验教学

针对教材中增删的实验，教师们也要结合新课标把握好元素化合物实验教学的难度和广度。综合新旧教材分析哪些实验可以利用起来协助教学，删掉的实验或许也能对教学起到如虎添翼的作用。重拾旧教材的闪光之处，最大限度发挥新教材的优点。教师应阅读各栏目的说明以便实验教学效果在學生身上充分展现，例如：在“实验”栏目中的内容中教师应在课堂进行演示，“探究”栏目的内容要发展学生的科学探究、创新思维、动手实操等能力。

4．设计表格进行实验教学

针对新教材中实验记录表格减少的情况，教师在实验教学过程中应锻炼学生白行描述表达实验现象、正确写出化学方程式和分析实验结论的能力。不同元素化合物实验具有许多可比较的地方，如比较碱金属与水反应的强弱，硫酸和硝酸与铜的反应等。可以增加实验现象记录表格让学生总结归纳和分析，布置学生白行设计表格的各维度和视角，增加学生对实验的领会和感悟，提高创新及设计思维，将实验的功能发挥尽致，也能方便学生理解实验重要现象及结论。

5．培养学生化学核心素养

经过以上分析可以看出，新教材的元素化合物实验内容调整与培养学生的化学核心素养密不可分，如增加过氧化钠与水的反应的实验与图片等内容，增强了对学生“宏观辨识与微观辨析”素养的培养；增加数字化实验，有助于培养学生的科学态度与社会责任的素养。教师在进行实验教学时也应注意往培养、提高、完善学生学科核心素养的方向努力。

参考文献

[1]蒋敏，刘瑞，梁慧颖．新旧人教版教材“氯及其化合物”内容的比较[J]．中学化学教学参考，2021（4）：57-59．

[2]马灿，余小凤，阮琼．新旧人教版化学教材对比——以钠及其化合物为例[J]．山东化工，2021，50（17）：240-242.

[3]欧阳志斌．人教版与苏教版高中化学教材的比较研究——以“物质的检验”为例[J]．课程教学研究，2021（10）：35-38．

[4]王祖浩，孙丹儿，李法瑞，占小红．基于手持技术的高中生化学概念学习认知研究[J]．中国电化教育，2010（6）：82-86．

[5]房喻，徐端钧．普通高中化学课程标准（2017年版2020年修订）解读[M]．北京：高等教育出版社，2020．

[6]陈仕功，王国峥．初中化学教科书表格呈现方式及其教学功能价值的研究[J]．化学教育（中英文），2020，41（11）：7-12．

[7]人民教育出版社，课程教材研究所，化学课程教材研究开发中心．普通高中教科书化学必修第一册[M]．北京：人民教育出版社，2019．

[8]人民教育出版社，课程教材研究所，化学课程教材研究开发中心．普通高中课程标准实验教科书化学1必修[M]．北京：人民教育出版社，2004．

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