我国中学化学教科书中化学实验的变迁研究，本文主要内容关键词为：书中论文,教科论文,化学实验论文,我国论文,中学化学论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
实验是化学产生与发展的基础，同时也是学习化学的主要途径，它有助于学生理解化学原理，掌握物质性质，形成化学观念，培养其观察分析和解决实际问题的能力，在化学教育和教科书中具有重要的功能和地位。本研究对我国近代以来中学化学教科书中化学实验的演变过程和变迁规律进行梳理，以期揭示其发展变化特点，为中学化学教科书编写和化学实验教学提供参考。 一、我国中学化学教科书中化学实验的变迁概述 （一）我国中学化学教科书中化学实验的初创期（20世纪初～20世纪20年代） 我国中学化学教科书自诞生之日起便编入了化学实验，目前可见最早的新式中学化学教科书《最新中学教科书 化学》（[美]史砥尔著，谢洪赉译，商务印书馆，1903年）中已出现了记录化学实验操作和现象的文字。清末的中学化学教科书主要译自日本，其内容和呈现方式与当时的日本教科书一致，化学实验只是对实验过程和现象进行简单描述，不涉及具体仪器用品和操作注意事项。教科书不区分演示与学生实验，实验也未从正文中单独列出，其作用是配合教师的演示向学生呈现化学事实，学生难以据此进行独立实验操作。以当时影响较大的《中学化学教科书》（[日]龟高德平著，虞和钦译，文明书局，1910年）为例，书中编入了氧气、氢气、二氧化碳等的制备和氧气、氯气、钠等的性质实验，以及质量守恒定律的验证、测定水的组成等概念原理类实验；以非金属元素及化合物的实验为主，很少涉及金属和有机化学实验；多数实验配有示意性插图，以展示实验装置或原理。由于中学化学尚处于化学教育的启蒙阶段，使用仪器较为简单，而常见化学仪器在19世纪末已基本定型，故清末民国时期中学化学教科书中的实验仪器与现代教科书基本一致。 这一时期出现了少量与中学化学教科书配套的化学实验教科书，对教科书中各实验的具体操作进行详细说明，收录实验数量繁多，如《化学讲义实验书》（[日]龟高德平著，虞铭新译，上海普及书局，1909年）就收录了100多个实验。但这类书中没有编入专门面向学生的内容，未指出哪些实验适合学生自行操作，因此，其更接近于面向教师的实验准备书。民国初年出现了少量将化学实验作为栏目单独列出的中学化学教科书，如1916年商务印书馆出版的《共和国教科书 化学》将95个实验编号后单独列出，编者王季烈认为，这些实验“皆余十年来教授中学化学所屡经试验，不易谬误，且又不须繁复之器具者，俾经济艰难之学校，用此书亦无设备不全之憾”[1]，考虑了实验在实际教学中实施的可行性。 （二）我国中学化学教科书中化学实验的探索期（20世纪20年代～20世纪50年代） 20世纪20年代前，我国的化学课程文件尚未对学生实验进行过明确要求。1923年的《新学制课程纲要高级中学第二组必修的化学课程纲要》第一次明确规定了“实验纲要”，列出了20项实验要求，注明“但示其范围大概，各条中有非一二次所能作完者，其实际课程可临时酌定”[2]。此后的中学化学课程标准都列出了具体的“实验教材”，如1932年的高中课程标准列出了“过滤与蒸馏”、“硫酸”、“炭化轻（即碳化氢）”等28项实验内容；1936年的初中课程标准列出了“氧之制法及性质”、“酸碱之性质”、“食物之成分”等15项实验内容。为适应课程标准的要求，各出版机构并未在教科书内直接加入“学生实验”栏目，而是延续传统，单独出版与之配套的实验教程，帮助师生开展实验。 同时，早期中学化学教科书只记载操作步骤和结果等客观事实的单纯描述式的编写方式也得到了改观，教材更多考虑了实验教学实际，增加了实验安全和操作提示，并要求学生注意观察现象，思考成因。如阎玉振、王鹤清编写的《高级中学化学教科书》（文化学社，1931年）专门列出了制备氢气的注意事项，指出“氢气发生时，切勿接近灯火”，“氢之发生器，可用拭布包裹，以防危险”，强调实验安全；同时，教材不直接给出实验现象，而是向学生提问，留出空格，引导其适时观察，自行总结。另外，民国中后期的中学化学教科书改变了过去教科书中实验偏重于非金属的情况，普遍增加了金属及其化合物的相关实验，内容覆盖全面，更好地辅助了教学。以朱昊飞、吴冶民编写的《朱吴两氏高中化学》（世界书局，1948年）为例，该书涉及金属元素的各章均编入了较多实验，如“第十九章碱族元素”编入了钠的性质，苛化法、水银法制烧碱，苏尔维法制纯碱，碳酸钠、碳酸氢钠的化学性质，颜色反应（即焰色反应，笔者注），钾的性质，氢氧化钾、氯酸钾、碳酸钾和硝酸钾的化学性质等15个实验。 （三）我国中学化学教科书中化学实验的发展和稳定期（20世纪50年代～20世纪90年代） 新中国成立后，我国教育领域全面学习苏联，各地在20世纪50年代主要使用人民教育出版社根据奚尤什金所著的苏联7年级化学教科书和列夫钦科等所著的8～10年级化学教科书编译出版的教科书。与清末民国时期教科书相比，这套教科书体系严谨、内容丰富，在实验方面的明显变化是每册书后集中列出了“实验室实验”（即学生实验），加强对学生实验基本技能的训练，方便师生使用，这一做法为我国此后大多数中学化学教科书所继承。20世纪50年代中期后，教育主管部门通过制定教学大纲规范教学，教科书严格依照大纲进行编制，二者具有极高的一致性。1954年的《中学化学教学大纲（草案）》指出，“大纲中所规定的教师演示和学生实验都是完成大纲所规定的教学任务的重要组成部分，教师应切实遵照规定进行讲授，作好演示，并指导学生进行实验”[1]，同时还明确了与各部分知识同步对应的实验内容。 此后至20世纪90年代，除去“大跃进”、“文革”特殊时期，我国初、高中化学教科书均根据教学大纲要求，在教科书最后集中编入“学生实验”，在教材正文将演示实验作为栏目单独列出，化学实验的呈现方式已基本定型，实验内容则随教学大纲对教学内容的调整而相应变化。以《高级中学课本（甲种本）化学》（人民教育出版社，1984年）为例，该书“氮族”一章编入了氨的喷泉实验、氨与酸的反应、氨的催化氧化、氨的制备、氯化铵受热分解、硝酸与铜的反应、硝酸盐受热分解、红磷与白磷着火点的比较等8个演示实验。书后根据大纲的规定编写了“氨的制备和性质，铵离子的检验”“硝酸和硝酸盐的性质”两个学生实验，明确给出实验目的、用品和操作步骤，并设置问题和讨论，帮助学生深入理解相关知识。 （四）我国中学化学教科书中化学实验的改革期（20世纪90年代至今） 随着课程改革的不断深入和素质教育理念的提出，20世纪90年代末人民教育出版社出版了《义务教育三/四年制初级中学教科书 化学（实验本）》和《全日制普通高级中学教科书（试验本）化学》，其中的实验不再只是为配合化学知识教学而单纯进行的化学事实的展示，而是更注重从教学和学生的角度进行编排，使之成为提高学生能力素养的有力工具。教科书设立“化学实验方案的设计”一章，让学生综合运用所学知识，深入思考实验实施过程，进行思维方法训练，并在演示实验后普遍增加“讨论”栏目，针对观察到的现象引导学生深入思考。同时，教科书增加了“家庭小实验”栏目，让学生在课后利用生活中的物品开展实验，提高学生学习兴趣，倡导学以致用。 进入新世纪以来，实验稿课程标准在高中化学教学中引入了“科学探究”的概念，强调“通过以化学实验为主的多种探究活动，使学生体验科学探究过程”[3]。据此编写的各版本教科书都相应增加了科学探究、活动与探究等栏目，或以学案形式呈现，包含科学探究的一般过程；或给出研究课题，要求学生查阅资料自行实验，写出探究报告。书中的实验整合了多个知识点，综合性显著提高。如《义务教育课程标准教科书 化学》（人民教育出版社，2012年）中“活动与探究”——我们吸入的空气和呼出的气体有什么不同，整合了气体的收集、储存和二氧化碳检验等多项基本化学实验。另外，高中化学还根据课程设置增加“实验化学”选修模块，通过多种类型的探究活动，使学生了解化学研究的一般过程，初步形成应用化学实验解决实际问题的能力，培养其创新精神和实践能力。与此同时，各版本教科书都淡化了演示实验与学生实验的区别，不再单独列出学生实验，但在实际教学中由于受考试评价方式等条件的制约，化学实验在学校的开展受到了一定影响。 二、我国中学化学教科书中化学实验变迁的特点 （一）实验与课程内容关系密切 我国中学化学教科书中化学实验的内容和形式主要由课程标准、教学大纲决定，课程内容对知识点的调整直接影响教科书中相应实验数量和内容的变化，这在新中国成立后表现得尤为明显。20世纪50年代的教学大纲明确指出“实验分为教师演示和学生实验”两大类，指出了每一知识点下教师演示和学生实验的具体内容。这些规定作为编写教科书中化学实验的权威依据，被完整地体现于当时的教科书中。例如，随着有机高分子化合物在1963年《全日制中学化学教学大纲（草案）》中的出现，教科书相应增加了与之相关的15个演示实验和1个学生实验。而20世纪80年代“甲种本”高中教科书中与络合物有关的实验，随着教学大纲对“络合物的概念只作常识性介绍”降低要求，相应的演示实验和学生实验都被精简。 民国时期，政府颁布过多个课程标准，对化学实验也作出了明确的规定和要求，如南京国民政府时期的化学课程标准在“教材大纲”中列入“实验教材”，规定了需要学生自己动手进行的实验。但由于社会动荡、经济落后，学校教学设施不完备，加之师资薄弱，实际上难以落实课程标准所规定的实验教学任务。加之教科书审查相对宽松，不少教科书没有很好地落实课程标准要求，未将演示实验单独列出，且将学生实验另册出版，尚未把这两部分内容看作是化学教科书必备的要素。 （二）实验内容逐步成熟完善 我国早期中学化学教科书中的实验只简单记述实验现象等化学事实，而后逐渐加入了对装置和实验操作的具体介绍，在不断改进的过程中提高实验的安全性和成功率。同时，教科书中的实验日益重视教学和学生因素，试图从不同角度帮助学生深化对化学知识的认识。例如，氧气的制取实验在1903年出版的《最新中学教科书 化学》中已有记载，相关叙述夹杂于教材正文，内容十分简单：“二质（即氯酸钾与二氧化锰）既已匀和，贮入瓶内，加热，即放气，可令入取气箱内，过水收之”[4]，同时以插图展示所用实验仪器。1916年出版的《共和国教科书化学》仍采用了同样的图片，但同时给出了药品用量和仪器名称。1938年的《朱氏初中化学》对实验步骤叙述更加细致，增加了实验操作层面上的具体指导，适于学生自主学习。1956年《初级中学课本 化学》进一步对装置安装方式进行改进，提高了实验安全性。而1978年的《全日制十年制学校初中课本全一册（试用本）化学》对氧气的制法这一课题安排了4个演示实验和1个学生实验：首先用3个系列实验证实氯酸钾受热分解可放出氧气及二氧化锰的催化作用，接下来展示二氧化锰催化氯酸钾分解制氧气的实验装置和操作方法，最后在学生实验中使用高锰酸钾分解来制备氧气。 又如，高中化学中乙酸乙酯的制取实验，不同时期的教科书都对实验装置进行了改进：20世纪50年代的教科书使用带回流导管的试管进行反应，产物不脱离体系，需反应后另行分离；20世纪80年代教科书使用弯导管将产物蒸气直接导入碳酸钠溶液进行冷却分离，提高了可逆反应的产率；20世纪90年代的教科书则将接收装置中的导管由插入液面改为悬在液面上方，防止倒吸，也增强了实验结果的可视性。同时，相关试剂的用量和加入顺序也不断进行了优化，书中实验的安全性和操作简便性都有了很大提高。 （三）实验呈现形式逐渐多样化 我国中学化学教科书中的化学实验从最早正文中的现象描述发展为独立的实验栏目；从单纯的教师演示变为演示与学生实验并重；从单纯的动手实验分化出科学探究、实践活动等形式；从课堂实验延伸到课外，出现课外实验、家庭实验。其呈现形式的多样化体现了实验教学功能从单一走向全面的过程。新时期教科书中的不少实验结合化学概念原理，选取身边的现象和社会问题进行综合设计，使实验的面貌焕然一新，促进了学生多方面能力的发展。例如，教材中原有的测定土壤酸碱性和雨水pH的两个实验，在新课标教科书中以“调查与研究”的形式出现，前者要求学生在测定本地土壤酸碱度的基础上，结合生物课所学知识，提出土壤改良和适宜的种植方案；后者先让学生测定本地雨水的pH，绘制时间-pH关系图，分析其变化情况，再在此基础上分析酸雨的成因并提出防治建议。这不仅应用了课堂所学知识，还提高了学生的环境意识和社会责任感。与传统实验相结合的家庭小实验、调查与研究等栏目，将课内教学和课外活动联系起来，实现了理论与实践的结合，对课堂教学进行了有益的延伸与补充。 （四）基本实验内容得以传承并逐步现代化 我国基础教育阶段使用的普通化学仪器在百年前已基本成熟定型，并且由于物质性质的客观性，各时期化学教科书中的化学仪器和试剂与现在几乎完全相同，不少实验原理和装置也未发生大的变化。除20世纪50年代学习苏联而在性质实验中较多使用曲管、玻璃片外，其余时期大都使用了通用的标准化学仪器。例如，1911年出版的《中学化学教科书》中的水电解器与1987年出版的《初级中学课本 化学》中的水电解器完全相同，常见气体的制备原理和装置也基本没有变化。早期教科书中的过滤与蒸馏、溶液的配制等基本操作实验，以及氢气、氧气、酸碱盐、金属等的性质实验，这些初等化学经典实验均被后来者所继承，使教科书实验的基本内容长期保持了稳定。 在保留与传承经典的基础上，我国中学化学教科书也同样关注时代发展，不断引入新的仪器和实验手段。例如，20世纪50年代的教科书引入了在玻璃片和曲管中进行的微型化学实验，20世纪80年代出现了层析法分离物质的实验，2000年后的教科书出现了使用传感器和pH计等仪器的化学实验，还介绍了质谱、红外光谱等现代仪器分析方法，使学生在掌握基本实验技能的基础上了解科技进展，通过实例认识实验技术在生产生活中的应用。 三、我国中学化学教科书中化学实验变迁总结 我国中学化学教科书中化学实验的变迁反映了教育理念和教科书编写理念的变革。早期中学化学教科书作为单纯的知识记录载体，着眼于物质性质的呈现，较少考虑实验的教学作用。而20世纪90年代以来，尤其是新世纪以来的教育改革倡导素质教育，重视培养学生的实践能力和创新精神，中学化学教科书中的化学实验在注重学科本体的基础上逐渐生活化、社会化，由注重结果向注重过程体验转化；同时又以科学探究为突破口，将其理念融入实验内容、教学方式和学习方法之中，使化学实验的面貌发生了巨大变化。基于科学探究的实验活动尊重学生的主体地位，改变了传统的实验模式，充分发挥了化学实验在培养学生知识、能力和情感态度等方面的功能。 我国近代化学知识和最早的化学教科书都源自国外[5]，对国外的学习借鉴促进了我国化学教育的变革，中学化学教科书中的化学实验也不例外。但外来经验与我国教育实际的结合过程也并非一帆风顺。清末民初的学制基本照搬了日本明治维新后的学制，中学化学教科书也以日译本居多。虽然日译本教科书中有大量使用正规仪器的化学实验，但由于我国当时缺乏相应条件，学校中实际上很难开展化学实验。“文革”后的拨乱反正时期，为尽快赶上被“文革”拉大的与先进国家的差距，中学化学教科书学习欧美和苏联，补充了不少理论性内容。其中的化学实验新增了阿伏伽德罗常数的测定、分子量的测定等定量实验，原理复杂，难度较大，未能充分考虑“文革”对当时学校、教师和学生水平的不利影响，因此这些内容在教材修订中被逐步精简，或改为选做实验。外来经验需根据国情进行适当选择，逐步消化吸收，才能较好地适应我国的教育实际。 我国中学化学教科书在发展过程中，其内容和形式都发生了巨大变化，然而不少百年前就已出现在教科书中的实验仍具有相当的生命力，虽然有的已进行了改进，或被改编为探究性实验，呈现方式更加多样，但其基本内容仍得以保留，在当代教科书中依然能够见到，充分印证了其原理的科学性和在教学中的重要作用。这些经典实验历经教科书发展各时期广大师生的验证和改进，具有很高的可靠性，对巩固化学知识、提高实验技能、培养科学素养至关重要，对化学教育影响深远。化学实验在中学化学教科书百年变迁中的“变”与“不变”，为我们在不断创新的过程中继承与发扬我国化学教育的优良传统提供了有益的启示。