人教版化学新课标教科书新增实验的要素分析，本文主要内容关键词为：教科书论文,人教版论文,新课标论文,要素论文,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。
传统教科书中化学实验的选材，大部分是多年一贯制流传下来的，其来源主要有以下几个方面：(1)科学家做过的经典实验；(2)模拟工业生产原理的实验；(3)某些新的实验研究成果的引入；(4)大学中的部分实验下放到中学阶段；(5)中学化学教师自己设计或改进的实验；(6)以学科知识为中心编选的实验。这些实验侧重于化学基本原理、基本概念及元素化合物基础知识的传授，过分强调实验的验证性和培养基本操作技能，实验方法和技术落后，不利于学生综合实验能力的提高。
人教版化学新课标教科书实验的选材既面向未来，又考虑现实条件，适当地更新了实验内容和方法。新教科书编写过程中考虑了对于形成重要的化学概念、规律所必需的实验；在促进形成学生科学素养和科学方法上有重要特点的实验；在训练技能上有重要意义的实验；在联系现代生活和科学技术方面有价值的实验；以及学时、仪器设备和师资的可能条件，在内容与化学教学目标上和教学内容相适应，形成一定的实验体系。以下通过人教版新课标教科书的新增实验案例说明实验内容选材的要素及取向。
一、目的性设计
人教版化学新课标教科书实验选材极为重视实验目的达到目标。每一个实验的选材充分体现其明确的目的性，如通过实验帮助学生学习新的化学知识；为正确认识物质及其变化规律提供实验事实；通过学习和实践培养学生实验能力和科学素养；通过学生动手实验掌握实验的方法和技能；在“做中学”中体验实验探究的艰辛，感受发现的乐趣和科学的魅力。为了达到预期目的，新教科书选择了最佳的实验方法和实验内容。
【案例1】
离子的氧化性[1]
［科学探究］在盛有2mL 
溶液的试管中，加入少量铁粉，振荡试管。充分反应后，滴入几滴KSCN溶液，观察并记录实验现象。再加入几滴氯水，又发生了什么变化？
【要素分析】
(1)此案例让学生通过实验
之间的相互转化，从鲜明的实验现象中得到结论：离子具有氧化性。实验直接证明需要探究的结论，目的性、指向性和针对性很强。
(2)通过实验培养学生在实验探究中得出实验结论的能力，结合实验事实和资料进行分析、概括、综合和总结从而发现新的知识，培养学生的观察能力、思维能力以及实事求是的科学态度。
二、探究性设计
新教科书大大加强了探究式实验和动手实践等各种实验方式的运用，专题实验也受到重视，从而为创新精神和实践能力的培养打下坚实基础，克服了“知识中心”的片面倾向。为此，新课标教科书尝试采用了将验证性实验与探索性、研究性实验相结合的选材方法，主要从以下几方面改革：①增加探索性和研究性实验；②在验证性实验中融入探索和研究的成分，增强验证性实验的探索性和研究性；③将验证性实验作为探究活动的一种活动形式，配合思考与分析，以达到探究的目的。
【案例2】铁与水蒸气反应[1]
［科学探究］铁不能与冷、热水反应，但能否与水蒸气反应？
请设计一套简单的实验装置，使还原铁粉与水蒸气反应。这套装置应包括水蒸气发生、水蒸气与铁粉反应、检验产生的气体等部分。（也可用干净的铁丝代替还原铁粉进行实验。）
(1)如果提供给你3支试管、水槽、蒸发皿、胶塞、导管、酒精喷灯及其他必要的仪器和物品，画出你设计的装置简图。
(2)有人设计了如图2所示的装置，用1支稍大一些的试管代替3支试管就能完成实验，想想其中的原理，你愿不愿意试一试？
(3)任选一种方案进行实验。
(4)在下表中记录实验现象。
【要素分析】
(1)“铁不能与冷、热水反应，但能否与水蒸气反应？”本实验在传统的验证性实验的基础上，把验证性实验转变为探究性实验，是一种教学观念的转变。本案例探究方式为：先提出问题，再带着问题引导、组织学生探讨（猜测），让学生自己设计实验方案，再与已知的方案进行比较，通过实验得出最客观的答案。让学生在探究的过程中自主地学习，留给学生更多的发挥创造性思维的空间。
(2)探究性学习是学生自主获取知识和技能、体验和了解科学探究过程和方法、形成和提高创新意识、树立科学价值观的学习活动过程。化学实验是学生化学学习中能动的实践活动形式，新教科书中的化学实验为学生创设了亲身参与实践的情境，具有获知、激趣、求真、循理、育德等教育功能。
三、改进型设计
新教科书根据新课程标准的要求，结合学生的实际情况，对实验进行了删增和改进。改进了实验的方法，具体包括实验的仪器、药品、装置和操作等等，新实验更加科学化、绿色化、现代化。改进后的实验体现简约性、经济性、安全性、环保性等要求，使实验成功率更高、现象更明显、更能凸现实验目标。并且使学生实验能力的培养更科学化、系统化、阶段化、综合化和明确化。
【案例3】钠与氯气反应[2]
取一块绿豆大的金属钠（切去氧化层），用滤纸吸尽煤油，放在石棉网上，用酒精灯微热。待钠熔成球状时，将盛有氯气的集气瓶迅速倒扣在钠的上方。观察现象。（见图3）
图3 钠与氯气反应
【要素分析】
原教科书中采用的是瓶口向上，将钠置于盛氯气的瓶中燃烧，实验中有氯气及生成物从瓶口逸出，造成的污染较严重。新教科书的实验设计安全、环保，并且易于操作，渗透了绿色化学实验的思想。
四、绿色化设计
在反应原料、反应条件的选择，化学反应产物，化学实验的操作等实验选材中，新课标教科书都贯彻了绿色化学的思想，主要体现在这样几个方面：①开发绿色实验，如实验室以
分解制氧气取代氯酸钾分解法，实现原料和反应过程的绿色化；②防止实验过程中尾气、废物等对环境的污染，实验中有危害性气体产生时要加强尾气吸收，对实验产物尽可能再利用等；③在保证实验效果的前提下，尽量减少实验试剂的用量（如降低试剂浓度，减少用量等），使实验小型化、微型化；④对于危险或反应条件苛刻，污染严重或仪器、试剂昂贵的实验，可采用计算机模拟化学实验或观看实验录像等办法；⑤妥善处理实验产生的废物，防止环境污染。
【案例4】乙炔的实验室制取及性质[3]
在圆底烧瓶里放入几小块电石。旋开分液漏斗的活塞，逐滴加入饱和食盐水，便可产生乙炔气体。
图4 乙炔的实验室制取及性质
【要素分析】
此实验从设计、操作和对废弃物的处理都体现了绿色化学的思想。例如，用硫酸铜溶液除
，并用高锰酸钾酸性溶液和溴的四氯化碳溶液进行乙炔性质检验和尾气吸收，强化了学生的安全、环保意识，渗透了绿色化学的理念，最大限度地降低了实验对环境的污染。
五、趣味型设计
化学是以实验为基础的科学，化学实验是增强学生学习化学兴趣的一种手段。以往，中学化学实验在内容上存在较强的学术性，加上过分强调规范的操作，大大削弱了实验能增强化学趣味性的功能。
新教科书在实验趣味性方面的改革，没有局限在家庭小实验上，而是从课堂实验入手，在课堂实验中引入一些有趣的实验，如燃烧条件的探索、水果电池、自制微型导电测试笔、蓝瓶子实验、饮料的研究等。并且，还通过有趣味性的实验来进行探究活动。新课标教科书在实验中针对学生的特点、兴趣爱好来设计，寓教于乐，力求实验能够生动、形象、具体，从而极大地激发了学生学习化学的兴趣。
【案例5】水果电池[2]
［实践活动］利用水果如苹果、柑橘、柠檬或番茄等制作原电池。装置见图5。
图5 水果电池
【要素分析】
(1)学生也是重要的实验教学资源，这些身边的实验内容让学生切身体会到化学就在身边，激发了他们强烈的好奇心与求知欲，感受化学在日常生活和社会各方面的应用。
(2)充分利用日常生活周围环境中的材料和废弃物，代替实验仪器和用品。一方面可以解决实验仪器药品短缺，实验经费不足的问题；另一方面还可以丰富实验资源，养成学生节约和废物利用的习惯，强化环境保护意识，提高学生的动手能力和创新意识。
六、微型化设计
人教版新课标化学教科书从微型化的角度设计实验，既节约实验经费、降低环境污染，又不影响实验现象和结果。这种设计药品用量少、环境污染小，不仅具有良好的经济效益，还体现出“绿色化学”和“环境友好化学”的精神，给学生灌输了环保知识。
新教科书中的微型化实验试剂用量少，实验成本低，环境污染小，安全系数高，实验更容易开展，节约时间，教学效果好，比起常规实验更加简单易行、安全可靠、仪器精巧。再者，微型化学实验趣味性一般都很浓，节省了时间，实验现象更易观察，因此学生们的积极性更高，更乐于进行化学实验，从而获得了更多的化学知识，更大地提高了动手能力和实验能力。
【案例6】水的电解与氢氧混合气爆鸣实验[4]
用塑料多用滴管吸入5%NaOH溶液，两侧各斜插入一个大头针（互不接触）作电极，弯曲滴管斜置于6孔井穴板上（如图6），管口所在的井穴内加入 4～5mL水和2滴洗涤剂。把9V电池两极与大头针电极连通，电解开始。待井穴水面布满气泡时，用点着的火柴靠近气泡，可以听到尖锐的爆鸣声。
图6 水的电解与氢氧混合气爆鸣的微型实验.
【要素分析】
(1)此实验是新教科书实验微型化的一个典型代表，实验装置简单，较低的电压使实验更安全，为使实验现象明显，用洗涤剂“放大”了实验现象，学生能清楚地看到有气泡冒出。为检验生成的气体，新教科书继续设计了一个氢氧混合气爆鸣的实验，生动有趣。
(2)该实验省时、省钱、省力，向学生介绍微型化学实验的理念，在微型实验中培养学生创新意识和环保意识。从发展的角度看，中学化学实验教学的多元化，实验的安全化等趋势也促进了微型实验的发展。微型化学实验已成为化学教育中实施素质教育的一条有效途径。
七、现代化设计
普通高中化学课程作为学校科学教育的重要组成部分，其根本目的是要提高学生的科学素养，促进学生的全面发展，满足21世纪科学技术和社会可持续发展对高素质人才的需求。
新教科书实验注重内容的开放性，体现鲜明的时代感。随着选修模块的开设，一些实验题材涉及到核磁共振仪、精密电子天平、数字式测温仪、数字式pH计、红外光谱仪、紫外可见光谱仪、气相色谱分析仪、质谱分析仪、溶解氧测定仪、COD测定仪等多种现代化、高性能的实验设备。加大了拓展教科书内容的来源和范围的力度，力求构筑开放的教科书内容体系，提供尽量丰富的与学生生活背景有关的素材；充分考虑学生的已有经验、兴趣和需要，从而呈现出新颖、即时性等新的特点，渗透出STS教育的理念，体现现代化的设计特点。
【案例7】微型导电测试笔实验设计；比色法测定抗贫血药物中铁的含量；组合化学实验装置新技术使用；应用pH传感器研究酸碱中和滴定……[4]
图7 应用pH传感器的酸碱滴定装置
【要素分析】
该案例应用了先进的仪器设备，充分体现出新教科书实验面向生活、学生、社会的现代化特点。面向生活，主要是指面向学生周围的日常生活环境和学生已有的生活经验；面向学生，主要是指面向学生（当前与未来）生活质量的提高；面向社会，主要指面向当代的社会问题，面向当今社会技术化信息化的发展实际，面向当今社会的现代化生产和经济建设实际，面向社会进步与可持续发展的需要。同时，这也大大地缩短了我国化学实验与发达国家实验现代化的差距。
八、创新型设计
对化学实验的选材而言，只有经过广泛而具体的创新，才能使实验教学更好、更切实际地实施素质教育。新课标教科书在大纲版教科书基础上重新设计一些大纲版教科书没有的而又有助于学生理解知识难点，融入了科学方法教育，且又与社会、生活实际联系比较紧密的实验。一些构思巧妙、效果较高、方法科学的研究成果被教科书采用，极大地提高了学科的教学成果。
化学实验的创新，可以是对实验装置、实验方案的创新，还可以是对实验原理、实验手段的创新，以达到提高实验效果、突破知识难点、体现安全环保功能等目的。从心理学方面分析，这些鲜活的实验所产生的各种现象和问题很容易使学生的大脑思维紧张地活动起来，产生各种想象、假设和推理。这就有利于教师有选择地给予积极正确的指导，帮助学生完成创造性思维的全过程。使学生在学习化学知识、操作化学实验的过程中，创造能力和逻辑思维能力得到锻炼和培养。
【案例8】合成氨的反应原理[5]
在一干燥的硬质试管中放入适量铁丝绒，按图8连接好实验装置。加热试管中的铁丝绒至红热后，用注射器抽取20mL干燥氮气和60mL干燥氢气，将混合气体通入试管，并用湿润的pH试纸置于导管出口处，观察试纸的变化。
图8 合成氨的实验装置
【要素分析】
(1)中学化学的演示实验通常无法选择高压条件，而合成氨反应在常压下即使选用最好的催化剂，在500℃温度下，其达到平衡时氨的产率也仅为0.1%。所以中学化学教科书一般不会安排合成氨的实验，而人教版新教科书之所以设计、编排了该实验，其用意显然也是为了向学生介绍化学领域中的一些特殊而精彩的科学方法、科学思想，这些科学思想和方法是人类社会不可多得的智慧结晶。另外，合成氨演示实验本身在设计和教学中也能闪耀出科学思想和方法的火花。
(2)在克服非高压条件对实验造成的困难方面，该演示实验使学生进一步认识到，一个化学反应如合成氨，由于实验和生产的目的、条件等不同，其实验的设计方法也会有差异。因此在解决许多化学实验的疑难问题时，我们应该因地制宜地、科学地选择适当的方法。使学生进一步认识到科学精神、态度和方法的重要意义。
尽管新课标教科书的实验内容较以往教科书中的实验内容更科学、合理，但其创新程度和科学水平总的看来仍不够高，在研究的方法、观念、角度等方面还存在一定的问题。实验创新题材有限，一些构思巧妙、方法科学、效果较好的实验研究成果被教科书选用较少；反映实验选题多元化和综合化的实验比例偏低；现代化、微型化、绿色化等在新教科书中尚未形成系统的实验体系。针对这些问题，建议新教科书编写者还应对现行教科书内容选材、要素及功能进行深入探索、研究。首先，可以根据教科书编写者以及教师的经验，自行创新设计好的实验；其次，还可以借鉴其他版本教科书中的一些新颖的实验案例，实现人教版教科书实验内容质和量的双重提升，这需要对新教科书中实验继续做一些多元、系统的科学研究。