“人类教育版九年级化学教材”几个典型实验的研究_九年级论文

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      《义务教育化学课程标准（2011年版）》（以下简称《课程标准》）明确规定，化学是一门以实验为基础的科学，在教材编写中首先应围绕核心知识内容精选有关的实验内容，或提供给学生感性认识，增强知识的直观性，或为学生的科学探究和意义建构提供直接或间接的证据[1]。现行使用的九年级化学教材是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依据教育部《课程标准》编写的。

      中国著名的化学家傅鹰先生说过：只有实验才是化学的“最高法庭”。教材中“探究”“实验”等栏目都是重要的教学资源，但在平时使用教材中的这些资源时，不能只是一味地“拿来”，还应该学会去分析实验内容编写与实际教学中存在的“不一致”，这样既是对教材更加合理、有效的使用，也会让课堂变得更精彩。

      一、内容与教学存在的“不一致”

      1.结论、现象等的不一致性

      教材中提供了科学探究和实验等内容，不仅丰富了教学内容，而且激发了学生对科学的兴趣，提高了学生的科学探究能力。在课堂教学中，根据教材上的实验提供的药品进行实验时，实验现象与结论往往跟教材编写内容存在不一致性。

      （1）结论的不一致性。九年级上册第二单元《课题1空气》实验2-1测定空气里氧气的含量（图1）。该实验的原理是在一个密闭容器中，利用可燃物燃烧耗尽空气中的氧气，冷却后，瓶中压强小于外界大气压，导致烧杯中液体倒流进入集气瓶中。

      

      教材中选用红磷作为反应物，一是红磷燃烧生成的是白色固体，没有气体生成；二是红磷燃烧只消耗空气中的氧气。但在使用氧气传感器测定红磷燃烧耗氧时发现，氧气的量还剩余8.0%时就不再减少（图2）。尽管教材中该实验不是精确的“定量”实验，但是根据耗氧情况应该不能得出如下结论：“集气瓶内水平面上升约1/5，说明空气中的氧气被消耗了，消耗的氧气约占空气体积的1/5。”[2]

      

      通过传统实验与数字化实验相结合，发现了教材中结论与事实的不一致性。

      （2）现象的不一致性。九年级下册第八单元《课题2金属的化学性质》探究金属活动性顺序。该探究实验通过活泼金属将不活泼金属从其化合物溶液中置换出来，从而探究出比较金属活动性的依据之一。

      教材中选用“把一根用砂纸打磨过的铝丝浸入硫酸铜溶液中，过一会儿取出，观察，有什么现象发生？”[2]学生在探究后发现，“铝丝浸入硫酸铜溶液中，没有明显现象”。其他小组也都反映实验中没有明显的现象出现。下页图3是教材中现象的照片和学生实验现象的对比。课后笔者选取铝片与不同浓度、温度的硫酸铜溶液反应，短时间内现象也不是很明显（图4）。

      

      科学探究可以通过实验、观察等多种手段获取事实和证据。对于这突如其来的意外现象，学生眼中充满了疑惑。教材选用的实验达到了“易做”，但没有做到“简明”，实验现象与内容编写存在不一致性。

      2.实验设计与环保的不一致性

      教材中选用的实验应具有教育价值，力求简明易做、安全环保。实验教育功能对促进学生发展所起的作用是非常重要的，但在肯定它的正功能的同时，也不能忽视实际教学中产生负功能的可能性[3]。教材中所选取和设计的一些实验与环保缺乏一致性，在教学中如果只是一味地根据教材的实验内容“照葫芦画瓢”、机械的操作和模仿，就会降低实验教学的可信度。

      九年级上册第七单元《课题1燃烧和灭火》实验7-1燃烧的条件（图5）。

      

      教材中选取用滤纸吸取表面上水的白磷和干燥的红磷分别放在一片薄铜片上，根据实验现象可以得出燃烧需要的一个条件：达到可燃物的着火点。教材选取该装置进行探究现象的确很明显，也容易让学生得出燃烧的条件，但如果在课堂上按这种方式来演示实验，白磷燃烧产生的大量白烟会造成环境的污染。

      3.实验设计中变量控制的不一致性

      九年级上册第一单元《课题1化学是一门以实验为基础的科学》探究人体吸入的空气和呼出气体有什么不同。

      探究环节1：比较人体吸入的空气和呼出气体中氧气的含量

      教材中“将燃着的小木条分别插入空气样品和呼出气体的样品中，观察现象并记录”（图6）。

      该实验设计简单，现象也比较明显，但作为探究，变量的控制没有明确，如小木条的粗细、干燥程度、伸入集气瓶中位置、火焰大小伸入的时间以及空气湿度的影响等。

      探究环节2：比较人体吸入的空气和呼出气体中水蒸气的含量

      

      教材中“取两块干燥的玻璃片或镜片，对着其中一块哈气（图7），对比观察两块玻璃片或镜片上发生的现象”。

      该实验涉及的变量也不止一个，如空气和呼出气体不同、气体接触玻璃片时温度不同气体接触玻璃的量不同（接触玻璃时速率不同）等。

      

      二、改进化学实验教学的对策

      根据教材内容与实验教学存在的“不一致”，在教学中应采取以下改进实验教学的对策。

      1.优化实验方案，让实验结论更科学、有力

      实验教学除了教会学生基本的实验操作方法、探究的一般步骤外，还有一个重要的使命，那就是培养学生科学的态度、科学的方法、科学的习惯。不能为了达到想要的目的而不顾实验现象与结论等的不一致性。

      （1）可燃物燃烧一般都要达到最低的氧气浓度，由于红磷在氧气浓度不足8.0%的时候，会停止燃烧，这样测定空气中氧气的含量就不可能得出准确的结论。可以选用耗氧能力更强的物质取代红磷，依据数字化实验测定，活性铁粉耗氧能够达到0-0.1%。在教学中可以用图8所示实验方案替代教材实验（改进实验中药品有：活性铁粉、活性炭和食盐水）。

      

      （2）根据金属活动性，金属铝可以将铜离子从其盐溶液中置换出来，但由于受铝表面的氧化膜、铝的取材、溶液的浓度、温度的影响，实验现象与编写内容存在不一致性。在教学中可以分别探究铝条（或铝箔）是否打磨对实验的影响，不同铜盐溶液于铝反应（图9）时酸根离子对反应速率等的影响[4]。另外，可建议教材编写者采用现象更明显的实验来证明活泼金属能与某些盐溶液发生反应[5]。

      

      通过对教材中实验方案的改进，可以充分利用化学实验创新的教育功能，对学生引趣、激趣；引导他们思考、解惑；鼓励他们大胆质疑和掌握改进实验方案的方法，全面推进实验的创新教育。

      2.改进实验装置，让实验更加绿色、环保

      九年级目前大多数实验都是在课堂上完成，在有限的空间中，实验的绿色化就显得特别重要。

      （1）教材中关于燃烧条件的探究实验，可以改进为如图10所示的实验装置，使其更绿色、环保。这样改进后，无论是在课堂上还是学生自己探究都不用担心“大量白烟”的伤害。

      

      （2）对“分子运动现象”的探究，使用教材中的装置进行实验，虽现象明显，但药品用量大，污染也比较严重。可以用生活中吃完的果冻塑料和盛药的塑料凹槽替代烧杯完成实验探究（图11），这样就不仅微观化、生活化，也节约了药品，减少了污染。

      

      通过对教材中实验装置的改进，培养学生爱护环境的科学态度，充分体会实验装置改进后的设计美、和谐美，让实验教育的育人功能真正得以体现。

      3.精心预设要素，让科学探究名副其实

      人教版九年级化学教材上有20个探究栏目，这些栏目为我们实施科学探究提供了很好的素材。教师需要对课堂的探究要素进行精心预设，尤其是在实验方案设计中对变量的控制。例如，在“比较人体吸入的空气和呼出气体有什么不同”的探究实验中，设置了对比实验来比较氧气、二氧化碳和水蒸气含量，但仔细“咀嚼”，发现也存在“瑕疵”，需要考虑变量的控制。宋心琦老先生曾说过：应建立“符合探究目标而且不确定因素最少的化学反应体系”。

      科学探究没有固定的教学模式，只有通过对实验探究要素精心预设，在“做科学”的探究实践中培养学生的创新精神和实践能力，教育功能才会实现。

      总之，教育家叶圣陶先生说：“教材只能作为教课的依据，要教得好，使学生受益，还要靠老师的善于运用。”因此，教师在研究教材时要努力挖掘化学实验的教育功能，让化学课堂成为学生更加喜欢的课堂，让化学课堂充满活力，更加精彩。

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