實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)維度下‘‘鐵的腐蝕實(shí)驗(yàn)”在三個(gè)版本教材中的呈現(xiàn)差異

景一丹 代海晴 羅田慧子

摘要：從實(shí)驗(yàn)方案、實(shí)驗(yàn)裝置圖、實(shí)驗(yàn)活動方式三個(gè)維度比較人教版、蘇教版和魯科版三個(gè)版本教材對“鐵的腐蝕實(shí)驗(yàn)”內(nèi)容呈現(xiàn)的異同，希望能為一線教師和教學(xué)研究者提供一定的教學(xué)參考。

關(guān)鍵詞：鐵的腐蝕;實(shí)驗(yàn)內(nèi)容;實(shí)驗(yàn)裝置圖;實(shí)驗(yàn)活動方式

文章編號：1008-0546（2020）03-0078-03

中圖分類號：G632.41

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

doi： 10.3969/j.issn.1008-0546.2020.03.021

金屬的電化學(xué)腐蝕在我國高中化學(xué)內(nèi)容中是重點(diǎn)難點(diǎn)之一，其中“鐵的吸氧腐蝕”實(shí)驗(yàn)是學(xué)生建立金屬的腐蝕與防護(hù)知識模型形成知識結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵點(diǎn)所在[1]。對于該實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，在我國目前通用的人教版、蘇教版和魯科版三個(gè)版本教材中的呈現(xiàn)各不相同，可以從實(shí)驗(yàn)方案、實(shí)驗(yàn)裝置圖、實(shí)驗(yàn)活動方式等三個(gè)方面來進(jìn)行分析。

一、實(shí)驗(yàn)方案

三個(gè)版本教材對該實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)方案各有不同，具體見表1。

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)形式上，人教版和蘇教版設(shè)置了獨(dú)立的鐵生銹實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，而魯科版教材沒有獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，表1中魯科版實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)內(nèi)容僅為作者依據(jù)教材中涉及的展示的生活中的電化學(xué)腐蝕現(xiàn)象“銅板上的鐵鉚釘易生銹”進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)分析。所以若要進(jìn)行該實(shí)驗(yàn)操作，需要自行進(jìn)行潮濕實(shí)驗(yàn)環(huán)境模擬設(shè)計(jì)。

在實(shí)驗(yàn)用品上，人教版和魯科版教材的鐵釘生銹實(shí)驗(yàn)用品較簡單易得，生活中常見，便于學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，也符合生銹的客觀自然條件。蘇教版教材里的生銹實(shí)驗(yàn)為對比實(shí)驗(yàn)，要同時(shí)用到兩套實(shí)驗(yàn)裝置，實(shí)驗(yàn)藥品種類稍多，不過也都屬于化學(xué)中常見藥品。

從實(shí)驗(yàn)條件與效果來看，魯科版和人教版教材的設(shè)計(jì)較符合生銹的客觀自然條件，實(shí)驗(yàn)發(fā)生緩慢，無法在課堂上立即觀察到明顯的反應(yīng)現(xiàn)象，分別需要大概數(shù)小時(shí)以上至一周的時(shí)間進(jìn)行緩慢反應(yīng)。根據(jù)客觀條件反應(yīng)原理為析氫腐蝕或吸氧腐蝕，一般環(huán)境下為吸氧腐蝕，實(shí)驗(yàn)可以反映客觀的生銹條件和現(xiàn)象。而蘇教版實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)條件較為理想化，與實(shí)際生活中鐵的腐蝕略有不同，同時(shí)模擬了鐵的吸氧腐蝕和析氫腐蝕兩個(gè)實(shí)驗(yàn)原理，反應(yīng)速度也較快，當(dāng)時(shí)能看到實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，便于課堂觀察。

二、實(shí)驗(yàn)裝置圖與示意圖

人教版教材的實(shí)驗(yàn)為鐵在飽和食鹽水浸泡后的反應(yīng)，實(shí)驗(yàn)裝置見圖1，實(shí)驗(yàn)裝置圖簡潔易懂，便于進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作。為了彌補(bǔ)實(shí)驗(yàn)效果不明顯和強(qiáng)調(diào)細(xì)微的實(shí)驗(yàn)變化，教材還補(bǔ)充了一個(gè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象放大圖片，并配有鐵的析氫腐蝕和吸氧腐蝕示意圖（見圖2）。

魯科版教材只是對生活中發(fā)生的鐵生銹的現(xiàn)象提出了質(zhì)疑，沒有獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)欄目，也沒有提供具體的實(shí)驗(yàn)裝置圖片，師生進(jìn)行自主實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的空間較大。教材中僅提供了生活中現(xiàn)象“銅板上的鐵鉚釘處的電化學(xué)腐蝕示意圖”，由于彩色的示意圖模擬實(shí)物模型，比較形象具體，情境性強(qiáng)，便于學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和原理分析。

蘇教版教材的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)為還原鐵粉和碳粉分別在氯化鈉溶液和稀醋酸條件下反應(yīng)，裝置見圖4。教材同時(shí)提供了實(shí)驗(yàn)裝置圖和原理示意圖，便于學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作和原理分析。彩色實(shí)驗(yàn)裝置圖結(jié)構(gòu)清晰，便于進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作。且為兩組實(shí)驗(yàn)裝置圖相同的對比實(shí)驗(yàn)，方便學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并進(jìn)行兩種實(shí)驗(yàn)原理的對比分析，也有助于學(xué)生了解掌握科學(xué)的研究方法。彩色的“鐵吸氧腐蝕原理示意圖”具有一定的真實(shí)情境模擬，一定程度上彌補(bǔ)了前面實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的抽象化。

對比來看，人教版和蘇教版教材均提供了實(shí)驗(yàn)裝置圖和原理示意圖，實(shí)驗(yàn)方案較清晰明了，便于課堂上開展實(shí)驗(yàn)探究活動，同時(shí)運(yùn)用了模型示意圖輔助講解，生動且便于理解。而魯科版教材沒有獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)欄目和具體的實(shí)驗(yàn)裝置圖片，課堂自主實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的空間較大，但給出了彩色的示意圖模擬實(shí)物模型，較形象具體，便于展開聯(lián)想分析。

三、實(shí)驗(yàn)活動方式

人教版教材在鐵的腐蝕實(shí)驗(yàn)上，設(shè)計(jì)的活動方式是學(xué)生觀察思考，且更加貼切于生活實(shí)際，更符合生活中鐵腐蝕的原型。但是該實(shí)驗(yàn)使用的是鐵釘，實(shí)驗(yàn)反應(yīng)速度較慢，不太適合在課堂上進(jìn)行演示或?qū)W生實(shí)驗(yàn)，在課堂上展示很難達(dá)到明顯的實(shí)驗(yàn)效果，更適合學(xué)生課余的實(shí)驗(yàn)探究。如果要在課堂上展示，需要提前一周左右進(jìn)行實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備。

魯科版教材對于鐵的腐蝕內(nèi)容，首先以“聯(lián)想質(zhì)疑”欄目的形式提出“為什么銅板上的鐵鉚釘特別容易生銹？”的質(zhì)疑，然后直接在此基礎(chǔ)上進(jìn)行原理探析。但由于需要在潮濕的空氣中，反應(yīng)緩慢，實(shí)驗(yàn)時(shí)間也較長，若非提前一段時(shí)間進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，課堂上很難觀察不到具體的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。由于魯科版教材未提供明確的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)并建議進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)自主實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的空間較大[3]。

蘇教版教材對于鐵的腐蝕實(shí)驗(yàn)，是以“活動與探究”欄目進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究。在介紹電化學(xué)腐蝕后，即給出實(shí)驗(yàn)方案探究其原理。通過實(shí)驗(yàn)活動進(jìn)行探究，觀察現(xiàn)象提出問題進(jìn)而進(jìn)行原理探析[4]。雖然實(shí)驗(yàn)藥品較多，與實(shí)際生活中鐵的腐蝕略有不同，但此探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)便于課堂操作，即時(shí)觀察效果較好，學(xué)生可以進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究、動手操作、現(xiàn)象觀察和思考交流。

比較而言，人教版教材是以學(xué)生觀察生活中的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象展開探究，可以較好地培養(yǎng)學(xué)生的問題意識，鍛煉學(xué)生們思考問題的能力。魯科版教材注重與生活實(shí)際聯(lián)系，有難度適中的探究過程，讓學(xué)生體驗(yàn)探究的樂趣，能夠培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立思考能力，提高學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣。蘇教版教材中討論、交流、研究、探究的環(huán)節(jié)較多，能充分地鍛煉學(xué)生們獨(dú)立思考能力和團(tuán)結(jié)協(xié)作能力，在實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)了一個(gè)效果較好的探究性實(shí)驗(yàn)，提高學(xué)生們科學(xué)探究的能力同時(shí)也提高了學(xué)生們的動手能力，為其提供了發(fā)揮主觀能動性的空間。

四、結(jié)語

從我國新課程標(biāo)準(zhǔn)對實(shí)驗(yàn)教學(xué)的要求來看，2017版新課程標(biāo)準(zhǔn)特別強(qiáng)調(diào)教學(xué)的問題情境創(chuàng)設(shè)，同時(shí)提倡中學(xué)以多種形式盡可能開展實(shí)驗(yàn)探究，學(xué)生能盡可能參與實(shí)驗(yàn)。從這兩點(diǎn)來看，一方面，魯科版與人教版教材對金屬的電化學(xué)腐蝕內(nèi)容強(qiáng)調(diào)與生活原型的聯(lián)系，基于問題情境的引導(dǎo)方面做的較充分;另一方面，人教版與蘇教版教材對金屬的電化學(xué)腐蝕都有較明晰的實(shí)驗(yàn)探究和實(shí)驗(yàn)分析，便于學(xué)生和教師展開實(shí)驗(yàn)，蘇教版課堂即時(shí)探究效果最好，但實(shí)驗(yàn)情境未強(qiáng)調(diào)生活原型。

所以，整體上來看，魯科版教材其形象化電化學(xué)腐蝕原理示意圖對實(shí)驗(yàn)開展和探究有一定的直觀啟示，但因?yàn)椴]有以獨(dú)立實(shí)驗(yàn)的形式呈現(xiàn)，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)自主實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的空間較大。雖然基于生活的問題情境設(shè)計(jì)得比較到位，但學(xué)生是否會進(jìn)行實(shí)驗(yàn)以及實(shí)驗(yàn)的參與度很大程度上取決于教師的教學(xué)安排和引導(dǎo);人教版和蘇教版除了給出實(shí)驗(yàn)裝置圖還給出了實(shí)驗(yàn)原理示意圖，便于學(xué)生開展實(shí)驗(yàn)探究，蘇教版還設(shè)計(jì)了較科學(xué)的對比實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象較明顯，易于實(shí)驗(yàn)原理推導(dǎo)。不過蘇教版教材實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)條件較為理想化，問題情境創(chuàng)設(shè)稍顯不足，在教學(xué)中教師最好由真實(shí)生活情境引入實(shí)驗(yàn);人教版教材和魯科版在生活化實(shí)驗(yàn)情境設(shè)計(jì)上比較相似，較接近生活中金屬腐蝕原型，但是實(shí)驗(yàn)過程較長，都更適合課外探究不方便課堂即時(shí)操作與觀察，不過人教版給出了具體的實(shí)驗(yàn)欄目和實(shí)驗(yàn)裝置圖，學(xué)生課下自主進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和觀察的可行性更大。

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