新舊人教版必修模塊中實驗類欄目表現(xiàn)形式的對比分析

步欣宇 廖志剛 馬亞杰

摘要：基于“普通高中化學課程標準（2017年版）”中關于實驗內容的變化，以新、舊人教版高中化學教科書必修模塊中所涉及的實驗類欄目為研究對象。從數量、內容、呈現(xiàn)方式等方面進行比較分析，總結其實驗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)的實驗教學提供理論支撐。

關鍵詞：化學實驗;教科書;化學核心素養(yǎng);實驗教學

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

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2022.05.017

實驗教學是高中化學教學的基本組成部分，按照普通高中化學課程標準（2017年版）（以下簡稱新課標）的要求，本次課改要突出強調以“素養(yǎng)為本”的教學，開展多元化探究活動[1]。本文就新、舊版教科書中實驗相關欄目的設置、項目內容、活動設計各方面進行全面的對比分析，以探討化學教科書必修部分實驗內容的變化，其將有助于深入了解新版教科書對于實驗內容的編排特點和寫作意圖，此有助于在實驗教學中更有效地實現(xiàn)以“素養(yǎng)為本”的實驗教學。

一、新課標關于實驗要求的相關變化和調整

對比17版課標和03版課標，新課標更加重視科學探究及實踐活動，強調實驗探究教學應保證實效性。新課標將03版課標化學1中的主題1和主題2整合成必修課程的主題1，細化成5個二級主題。17版課標的內容要求中新增了學生必做實驗，同時學習活動建議中列出實驗及探究活動。這部分內容可以看作是將03版課標“活動與探究建議”中“實驗”和“設計實驗”活動的系統(tǒng)化和結構化[2]。并新增了關于實驗的學業(yè)水平要求，明確了學生應達到的知識水平和學科核心素養(yǎng)的等級水平，有助于教師更好地把握教學程度和制定漸進式培養(yǎng)方案，從而可有效地落實化學課程教學的素養(yǎng)目標。

二、新舊教科書實驗內容欄目的比較分析

新版化學必修教科書中化學實驗內容主要出現(xiàn)在“實驗”“探究”“實驗活動”三個欄目。“實驗活動”為新增欄目，另外舊版教科書中的“科學探究”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驗欄目數量的比較

對新舊高中化學教科書必修模塊中實驗部分的內容進行對比分析，其各主題實驗內容項目對比分析結果見表1。

通過表1數據可知，新、舊教科書中各類實驗總數分別為56個和55個，總體數量雖無明顯改變，但結構性調整幅度卻很大。其中，“實驗”欄目實驗數目無明顯改變。“探究”欄目項目總數則明顯減少，究其原因主要是刪除了缺乏探究價值的實驗，或將其編排至“實驗”欄目中，探究項目的實效性更加突出，且更重視探究的過程化和探究性。新增“實驗活動”欄目共有9個實驗，實驗主要以實踐性內容為主，更突出項目的設計性、綜合性、實效性。

按照新課標中必修課程內容所劃分的五大主題進行統(tǒng)計，主題四中關于有機化合物的實驗數量明顯增加，增加的內容可有利于向選擇性必修3的銜接;主題五化學與社會發(fā)展中實驗內容減少，主題重點更傾向于“科學態(tài)度與社會責任”維度素養(yǎng)的培養(yǎng);其它主題的實驗數目沒有明顯改變。

2.新舊人教版教科書實驗欄目內容的比較

從必修模塊實驗內容的變化情況的統(tǒng)計分析可知（見表2），實驗內容變化很大。

由于課程標準中內容體系的調整，對“過濾”“蒸餾”“萃取”基本實驗操作不再要求，另外，無機部分鋁、銅和硅及其重要化合物，有機部分苯等知識不再做明確具體要求。知識內容總量有所減少，相同知識內容中實驗內容的比例則相應增加。新版教科書中新增了16個具有探究價值的實驗內容，將“影響化學反應速率的因素”等2個實驗由簡單的模仿實驗變成完整的獨立探究，學生可以通過更加積極的探究活動，促進學生“科學探究與創(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【問題與預測】【實驗和觀察】【分析和結論】和【問題與討論】等環(huán)節(jié)構成。教師可引導學生自主完成實驗全過程，提出問題并預測實驗現(xiàn)象，設計實驗方案，觀察、對比并描述實驗現(xiàn)象，推斷實驗結果，思考并討論“異常”現(xiàn)象并進行誤差分析。從而，親身經歷實驗操作，留給學生更多獨立思考的機會和空間，促進學生學科素養(yǎng)的發(fā)展。

三、新舊教科書中實驗設計的比較分析

實驗編排的嚴謹性和專業(yè)性會直接影響學生對科學探究的認知和參與程度。新版教科書在實驗設計和表述上發(fā)生了很多變化。

1.實驗的試劑及用量的變化

在實驗設計中化學試劑的選擇和用量會直接影響實驗現(xiàn)象及結果，新教科書必修模塊共有12個實驗的試劑及用量發(fā)生改變，具體變化見表3，其主要變化趨勢表現(xiàn)為：

（1）精確實驗用量。新教科書中共有6處將“少量”“約”等模糊不定的用量表達更改為更明確精準的說明，試劑用量定量化，突出實驗探究的嚴謹性，以幫助學生掌握嚴謹的科學方法，形成求實的科學態(tài)度。同時，改變了4個實驗的試劑用量，遵循化學實驗的直觀性原則，試劑用量精確化，使反應現(xiàn)象更明顯，結果更準確，如“測定鹽酸與鎂條反應的溫度變化”實驗中將鹽酸濃度更改為2 mol/L，可以減慢化學反應速率，便于觀察溫度計示數變化。另外，將實驗試劑調整到恰當用量，可以節(jié)約試劑，減少廢棄物產生，有效貫徹“綠色化學”思想，提升學生生態(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”的實驗設計思路，辯證地看待多實驗變量，重點關注核心因素對實驗的影響，引導學生展開辯證的結構性思維，分清主次抓住重點;如定性實驗就無需準確要求試劑的濃度。另外，部分實驗中改變了原有的實驗試劑，如在“鹵族元素的氧化性”的實驗中，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。這些變化可以引導學生科學方法的使用，促進學生化學“問題解決”方式和習慣的改變。

2.實驗儀器及操作的變化

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

（1）強調實驗器具的使用。新教科書中共有7處強調化學工具的使用，其中包括明確使用儀器的規(guī)格和對應操作工具的使用方法。如用鑷子取用藥品，溶解時用玻璃棒攪拌，移液時用玻璃棒引流，用溫度計測定溫度變化，科學合理使用化學儀器符合化學實驗的安全性原則，有助于學生實驗操作的規(guī)范化。

（2）實驗操作精細化。新教科書中共改變9處實驗操作;其中新增7處，新增操作中4處強調實驗安全教育，3處完善原未提及的實驗操作;另有2處優(yōu)化了實驗操作順序。在“吸熱反應與放熱反應”實驗中“迅速用玻璃片蓋上燒杯”和調整溫度計的插入順序，都是為了減小熱量損失，減少誤差使實驗結果更準確。重視操作細節(jié)有助于學生養(yǎng)成安全意識和嚴謹求實的科學態(tài)度。

（3）優(yōu)化實驗方法。化學實驗教學的重要原則之一是在實施時切實可行[4]，新教科書中共有4處通過改變實驗儀器及操作而優(yōu)化實驗方法，這樣改進可以減少其他非核心實驗因素的干擾，提升課堂演示實驗的成功率。

四、新舊教科書中實驗呈現(xiàn)方式的比較分析

1.“教科書用字”的變化

新教科書中改變實驗陳述的語言共16處，涉及12個實驗，具體變化見表5，雖改動僅有幾字之差，但教科書表達的設計理念卻截然不同。

（1）化學用語化。新課標的課程目標中提出要能運用符號表征物質及其變化。新教科書中實驗藥品不再用文字來表述，而是用化學式。規(guī)范了元素符號、化學式等化學用語的使用，這一改變可以強化學生“宏觀辨識與微觀探析”素養(yǎng)水平1 的培養(yǎng)。

（2）文字表達精準化。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。“靜置”“小心加熱”2處操作指示性更清楚，“溶液”“物質”等3處語言的描述性更準確。

2.“教科書圖表”的變化

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

（2）刪除實驗記錄表格。從增加現(xiàn)象插圖、刪除記錄表格來看，新教科書的實驗重點不局限于得到實驗現(xiàn)象，更加重視實驗的設計和探究全過程，另外舊教科書中實驗表格只包含現(xiàn)象、結論、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，教師完全可以根據學生實際的認知水平和心理發(fā)展水平自行設計制作實驗記錄本，讓學生書寫實驗報告并記錄探究過程中所遇到的問題，提升“科學探究與創(chuàng)新意識”維度素養(yǎng)的水平要求。

五、新舊教科書實驗內容功能的比較分析

基于以上人教版新教科書必修模塊中實驗類欄目呈現(xiàn)方式變化的研究，可以表現(xiàn)出基于化學核心素養(yǎng)培養(yǎng)的實驗教學改革的趨勢。同時，可以反映出基于核心素養(yǎng)培養(yǎng)的實驗設計更加注重興趣驅動、方法引導、知識認知及實驗探究功能的發(fā)揮，表現(xiàn)出如下的變化趨勢。

1.認知功能有效強化

化學實驗可以提供事實依據、檢驗化學理論，有助于學生通過視覺認知加深對理論知識的理解和記憶。人教版新教科書的實驗編排著重強化了化學實驗的認知功能，刪除了部分無法有效提供化學認知事實的實驗，如氫氧化鈉與鹽酸的反應無法直接證明離子反應的發(fā)生。鈉與氯氣的反應無法直接證明氯化鈉中存在化學鍵等，因此被刪除。另在關鍵性知識結點增加了實驗，幫助學生更加有效地進行知識建構，如新增的實驗“物質的導電性實驗”，可幫助學生“電解質”概念的形成;以及新增的12幅實驗現(xiàn)象圖都為學生提供更加直觀的實驗結果認知。精準的文字表達和規(guī)范實驗器具使用都將提升認知功能的準確化。實驗表述表現(xiàn)了兩個價值趨勢，從化學課程觀的角度突出了實驗的“學術化”，從學生發(fā)展角度更突出實驗的“人性化”，從而為化學實驗認知功能的拓展提供了有效途徑。

同時，教材中規(guī)范的化學式、元素符號等化學用語的使用，有助于學生實驗認識與結果表征的化學用語化。精確實驗用量和精細實驗操作可有效促進實驗教學中知識培養(yǎng)向學科素養(yǎng)培養(yǎng)的轉化。從知識認知的結構化，到方法認知的模型化，為實驗探究水平的提升奠定了基礎。

2.探究水平明顯提升

新版教科書中實驗活動探究層次明顯提升[6]，調整實驗探究的難度，充分考慮探究價值，實現(xiàn)了學生作為化學實驗教學的主體，構建了學生主動型的化學探究實驗教學模式[7]。實驗內容的設計更具進階層次，培養(yǎng)目標及功能的梯度更加準確。“實驗”欄目訓練學生基礎操作，強化基礎理論;“探究”欄目要求學生注重探究過程，培養(yǎng)探究能力;“實驗活動”則進一步要求學生從實驗設計、基本操作、證據推理和總結反思的過程化綜合實踐。3個欄目逐層形成進階訓練，促進從基礎實驗到科學探究的有效過渡。探究的過程化、模式化明顯提升，探究的導向性更加明確。

3.方法引導全面突顯

人教版新教科書中更加強化科學使用實驗方法，更新的實驗設計思路和優(yōu)化的實驗方法都將在實際? 教學中潛移默化地引導學生運用實驗方法和實驗思? 維解決實驗問題。如新增實驗“硫酸根離子的檢驗”和“氨根離子的檢驗”為培養(yǎng)學生動手能力，訓練實驗? 操作技能;新增實驗“不同價態(tài) S 的轉化”促進學生“宏觀辨識與微觀探析”維度素養(yǎng)的培養(yǎng)，同時幫助學生更好地建構結構化、模型化的知識網絡。充分發(fā)掘并引導學生使用教科書中的實驗方法，是科學方法教育、科學思維訓練、科學意識培養(yǎng)的有效方式，是落實“科學探究與創(chuàng)新意識”素養(yǎng)的重要手段。

4.興趣驅動更加有效

化學實驗是激發(fā)學生化學學習興趣的有效手段，新增的彩色實驗插圖可通過感知激發(fā)學習興趣;而更加生活化的實驗可從情景化、應用性的經驗角度激發(fā)學生的學習動機;同時，可以利用化學實驗創(chuàng)設教學情境，提高學習的指向性，促使實驗向觀念形成和實踐應用轉化，從而激發(fā)學生思考問題的主動性。如新增實驗“利用覆銅板制作圖案”從生活中的工業(yè)生產為切入點，將STEM理念融入日常教學中，讓學生們體會化學學科的生活化與前沿性。這種興趣培養(yǎng)可有力推動學生核心素養(yǎng)的發(fā)展。

六、結語

人教版新版教科書必修模塊中的實驗類欄目在數量、內容、設計、呈現(xiàn)、功能等方面進行了系統(tǒng)變化，化學教師應明確實驗教學要緊緊圍繞學科核心素養(yǎng)，將新教科書中的變化理念融入課堂教學，使課堂教學改革緊隨時代發(fā)展，落實“素養(yǎng)為本”的育人目標。

參考文獻

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