滬科版高中化學(xué)教科書實(shí)驗(yàn)探究特色解讀及建議

王海富 經(jīng)志俊

摘要：? 基于“強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)探究，落實(shí)課程標(biāo)準(zhǔn)要求”“引領(lǐng)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新，提升實(shí)驗(yàn)育人價值”的視角，解讀“新儀器改進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置；新視角優(yōu)化探究效果；綠色化聚焦環(huán)境保護(hù)；數(shù)字化凸顯現(xiàn)代技術(shù)；重對比加強(qiáng)證據(jù)推理；重開放關(guān)注方案設(shè)計(jì)”等滬科版高中化學(xué)教科書實(shí)驗(yàn)探究的特色。并提出“梳理探究主題，理解實(shí)驗(yàn)探究意義”“聚焦學(xué)習(xí)主題，適度整合探究實(shí)驗(yàn)”“基于課標(biāo)要求，規(guī)劃學(xué)生必做實(shí)驗(yàn)”“結(jié)合實(shí)驗(yàn)條件，合理采用創(chuàng)新素材”等實(shí)施建議。

關(guān)鍵詞：? 實(shí)驗(yàn)探究； 實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新； 滬科版； 高中化學(xué)教科書； 實(shí)驗(yàn)教學(xué)建議

文章編號： 1005-6629（2024）05-0022-05

中圖分類號： G633.8

文獻(xiàn)標(biāo)識碼： B

化學(xué)實(shí)驗(yàn)有助于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣，創(chuàng)設(shè)生動活潑的教學(xué)情境，幫助學(xué)生理解和掌握化學(xué)知識和技能，啟迪學(xué)生的科學(xué)思維，訓(xùn)練學(xué)生的科學(xué)方法，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和價值觀［1］。

1? 滬科版教科書實(shí)驗(yàn)探究的編排特色

1.1? 強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)探究，落實(shí)課程標(biāo)準(zhǔn)要求

實(shí)驗(yàn)探究是一種重要的科學(xué)實(shí)踐活動，是化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的構(gòu)成要素之一［2］。

基于“重視實(shí)驗(yàn)探究與實(shí)踐活動”的教材編寫建議，滬科版教科書大力開發(fā)實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源、充分發(fā)掘?qū)嶒?yàn)教學(xué)價值，共安排63個實(shí)驗(yàn)探究（見表1）及4個以實(shí)驗(yàn)探究為核心的項(xiàng)目化學(xué)習(xí)活動，充分落實(shí)課程標(biāo)準(zhǔn)要求。

教科書內(nèi)容安排

必修第一冊實(shí)驗(yàn)探究（20個）：膠體的丁達(dá)爾現(xiàn)象；實(shí)驗(yàn)室制備氯氣；從碘水中萃取碘；配制100mL 1.000mol·L-1氯化鈉溶液；電解飽和食鹽水；氯氣的化學(xué)性質(zhì)；探究氯氣與水反應(yīng)；物質(zhì)的導(dǎo)電性；溶液中的離子反應(yīng)；比較氯、溴、碘單質(zhì)的活潑性；鹵素離子與銀離子反應(yīng)；硫與鐵反應(yīng)；二氧化硫的性質(zhì)；二氧化硫的還原性；濃硫酸使蔗糖脫水；濃硫酸與銅反應(yīng)；氨的噴泉實(shí)驗(yàn)；氨與氯化氫反應(yīng)；銨鹽的性質(zhì)；鈉、鎂、鋁元素性質(zhì)的遞變。項(xiàng)目化學(xué)習(xí)（2項(xiàng)）：如何測定氣體摩爾體積；如何測定硫酸銅晶體中結(jié)晶水的含量［3］。

必修第二冊實(shí)驗(yàn)探究（15個）：不同條件下鈉在空氣中的反應(yīng)；過氧化鈉性質(zhì)的探究；氫氧化鈉與鋁的反應(yīng)；氫氧化鐵和氫氧化亞鐵的制備；比較碳酸鈉、碳酸氫鈉的化學(xué)性質(zhì)；鋁熱反應(yīng)；銅-鋅原電池；大理石與鹽酸反應(yīng)的速率；影響化學(xué)反應(yīng)速率的因素；化學(xué)平衡的移動；制作甲烷等分子空間結(jié)構(gòu)的模型；乙烯的性質(zhì)；乙醇、水與鈉反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)對比；乙醇的催化氧化；葡萄糖的檢驗(yàn)。項(xiàng)目化學(xué)習(xí)（2項(xiàng)）：如何測定菠菜中鐵元素的含量；如何利用數(shù)據(jù)庫探究有機(jī)分子的空間結(jié)構(gòu)［4］。

選擇性必修1

實(shí)驗(yàn)探究（11個）：碳酸氫鈉與檸檬酸反應(yīng)的熱效應(yīng)；用簡易量熱計(jì)測定中和反應(yīng)的反應(yīng)熱；壓強(qiáng)對化學(xué)平衡的影響；強(qiáng)酸與強(qiáng)堿的中和滴定；鹽溶液酸堿性的測定；AgCl與AgI沉淀的轉(zhuǎn)化；鋅與CuSO4溶液反應(yīng)的能量變化；自制燃料電池；電解CuCl2溶液；電鍍鋅；模擬鋼鐵腐蝕［5］。

選擇性必修2實(shí)驗(yàn)探究（3個）：分子的極性；簡單配位化合物的生成；晶體的各向異性［6］。

選擇性必修3

實(shí)驗(yàn)探究（14個）：苯的性質(zhì)；苯的硝化反應(yīng)；甲苯的性質(zhì)；1-溴丁烷的取代反應(yīng)；苯酚的物理性質(zhì)；苯酚的弱酸性；苯酚的取代反應(yīng)；乙醛的氧化反應(yīng)；乙酸與乙醇的酯化反應(yīng)；乙酸乙酯的水解反應(yīng)；葡萄糖的還原性；蔗糖的水解；檢驗(yàn)氨基酸的方法；有機(jī)物中常見官能團(tuán)的檢驗(yàn)［7］。

聚焦“形成結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，性質(zhì)決定應(yīng)用的觀念；揭示各類變化的特征和規(guī)律；能依據(jù)探究目的設(shè)計(jì)并優(yōu)化實(shí)驗(yàn)方案，完成實(shí)驗(yàn)操作，能對觀察記錄的實(shí)驗(yàn)信息進(jìn)行加工并獲得結(jié)論；具有綠色化學(xué)觀念和可持續(xù)發(fā)展意識”等課程目標(biāo)，滬科版教科書聚焦“物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)”“物質(zhì)性質(zhì)與應(yīng)用”“物質(zhì)制備與分離”“反應(yīng)原理與規(guī)律”等4大主題展開實(shí)驗(yàn)探究。

1.2? 引領(lǐng)實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新，提升實(shí)驗(yàn)育人價值

實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新是一種典型的學(xué)習(xí)資源開發(fā)，是高中學(xué)生創(chuàng)新能力的重要提升途徑?；凇氨M可能設(shè)計(jì)多樣化的實(shí)驗(yàn)探究學(xué)習(xí)任務(wù)”的教學(xué)與評價建議和“有條件的地方和學(xué)校應(yīng)逐步引進(jìn)一些現(xiàn)代化儀器設(shè)備”的實(shí)驗(yàn)室建設(shè)建議［8］，滬科版教科書積極探索實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新、豐富傳統(tǒng)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的育人價值，著力從“新儀器、新視角、綠色化、數(shù)字化、重對比、重開放”等6個維度對實(shí)驗(yàn)探究進(jìn)行優(yōu)化和創(chuàng)新。

1.2.1? 新儀器改進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置，感受儀器迭代價值

在實(shí)驗(yàn)探究中引入“恒壓漏斗、電子天平、低壓發(fā)熱器、石英蒸發(fā)皿、點(diǎn)火槍、雙連球、塑料活塞、發(fā)光二極管、磁力攪拌器”等新儀器，改進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置、優(yōu)化實(shí)驗(yàn)手段，保障實(shí)驗(yàn)探究更簡便、更可靠，引導(dǎo)學(xué)生感受技術(shù)進(jìn)步的意義。

如，“苯的硝化反應(yīng)”實(shí)驗(yàn)探究中“向加有磁力攪拌子的大試管中加入1.5mL濃硝酸，并將大試管放在冷水浴中，啟動攪拌，然后慢慢加入2mL濃硫酸，再慢慢加1mL苯。在55～60℃水浴中加熱并攪拌10min，……”，使用恒溫磁力攪拌器，無須在配制試劑與反應(yīng)過程中，反復(fù)振蕩試管（見圖1）。

1.2.2? 新視角優(yōu)化探究效果，啟迪創(chuàng)新思維發(fā)展

在實(shí)驗(yàn)探究中引入“希夫試劑、葡萄糖試紙、茚三酮”等新試劑、“熔融鹽導(dǎo)電、BaCl2+H2O2驗(yàn)證SO2還原性、圖像呈現(xiàn)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、折疊甲烷分子模型”等新方法，打破常規(guī)思維，拓展實(shí)驗(yàn)視野，保障實(shí)驗(yàn)探究更新穎、更有趣，啟迪學(xué)生創(chuàng)新思維的發(fā)展。如，“物質(zhì)導(dǎo)電性”實(shí)驗(yàn)探究中“在V形玻璃管里裝入少量硝酸鉀固體，加熱玻璃管，待固體熔化時，再插入電極，……”，簡單的實(shí)驗(yàn)裝置、明顯的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為學(xué)生認(rèn)知熔融離子化合物的導(dǎo)電性提供了直觀的視覺感受（見圖2）。

1.2.3? 綠色化聚焦環(huán)境保護(hù)，強(qiáng)化社會責(zé)任意識

在實(shí)驗(yàn)探究中采用“三通閥、封管、氣袋、針筒、塑料瓶”等器具，通過阻斷實(shí)驗(yàn)中的污染物擴(kuò)散途徑、增強(qiáng)污染物的吸收效果，保障實(shí)驗(yàn)探究更安全、更環(huán)保，強(qiáng)化學(xué)生社會責(zé)任意識。

如，“氨與氯化氫反應(yīng)”的實(shí)驗(yàn)探究中“向容積約500mL的塑料瓶中滴入幾滴濃氨水，在瓶蓋內(nèi)側(cè)貼一小張濾紙，向?yàn)V紙上滴幾滴濃鹽酸后，立即將瓶蓋擰上，觀察現(xiàn)象”比“用蘸濃鹽酸的玻璃棒與蘸濃氨水的玻璃棒相互靠近，觀察有白煙生成”的實(shí)驗(yàn)方案更加生動、環(huán)保（見圖3）。

1.2.4? 數(shù)字化凸顯現(xiàn)代技術(shù)，激發(fā)技術(shù)創(chuàng)新動力

在實(shí)驗(yàn)探究中借助“壓強(qiáng)傳感器、色度傳感器、溫度傳感器”等數(shù)字化技術(shù)，直觀呈現(xiàn)化學(xué)變化過程中的體系相關(guān)物理量的變化曲線，保障實(shí)驗(yàn)探究更準(zhǔn)確、更科學(xué)，激發(fā)學(xué)生技術(shù)創(chuàng)新的欲望。

如，“用簡易熱量計(jì)測定中和反應(yīng)的反應(yīng)熱”實(shí)驗(yàn)探究“使用磁力攪拌器，通過溫度傳感器測量鹽酸、NaOH溶液的溫度，跟蹤反應(yīng)過程的溫度變化”，自動生成反應(yīng)過程中溫度隨時間變化的關(guān)系曲線（見圖4）。

1.2.5? 重對比加強(qiáng)證據(jù)推理，深化科學(xué)方法體驗(yàn)

在實(shí)驗(yàn)探究中采用不同研究對象、不同試劑或試劑添加順序的實(shí)驗(yàn)方案，基于不同實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的對比，推理得出相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)論。對比實(shí)驗(yàn)，既增強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)結(jié)論的說服力，又能更好地培養(yǎng)學(xué)生的證據(jù)推理能力，深化對科學(xué)方法的體驗(yàn)。

如，“苯酚的弱酸性”的實(shí)驗(yàn)探究“①在環(huán)己醇和苯酚的水溶液中分別滴加紫色石蕊試液；②在環(huán)己醇和苯酚的濁液中滴加5%氫氧化鈉溶液，振蕩試管；③向?qū)嶒?yàn)②所得的溶液中分別通入過量二氧化碳?xì)怏w”。比單獨(dú)對“苯酚進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究”更具有說服力。

1.2.6? 重開放關(guān)注方案設(shè)計(jì)，促進(jìn)探究能力發(fā)展

在實(shí)驗(yàn)探究中運(yùn)用開放的實(shí)驗(yàn)情境，在明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡耐瑫r，提供可選擇的試劑，要求學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。開放實(shí)驗(yàn)有助于深層次評價學(xué)生宏觀辨識、實(shí)驗(yàn)探究、證據(jù)推理等化學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的發(fā)展水平。

如，“有機(jī)物中常見官能團(tuán)的檢驗(yàn)”實(shí)驗(yàn)探究“某無色液體可能是無水乙醇、冰醋酸、苯酚溶液、乙醛溶液、乙酸乙酯、環(huán)己烯或1-溴丁烷中的一種，請?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行確認(rèn)。所提供試劑：待測無色液體、金屬鈉、溴的四氯化碳溶液、酸性高錳酸鉀溶液、稀硝酸、氫氧化鈉溶液、氨水、硫酸銅溶液、氯化鐵溶液、硝酸銀溶液、碳酸氫鈉溶液、蒸餾水”。

2? 滬科版教科書實(shí)驗(yàn)探究的教學(xué)建議

2.1? 梳理探究主題，理解實(shí)驗(yàn)探究意義

滬科版教科書的實(shí)驗(yàn)探究，依據(jù)教學(xué)內(nèi)容安排，涉及實(shí)驗(yàn)基本操作、科學(xué)方法和科學(xué)態(tài)度，但不同類型的實(shí)驗(yàn)探究往往側(cè)重不同的教學(xué)目標(biāo)且內(nèi)隱于實(shí)驗(yàn)方案之中?；凇拔镔|(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)”“物質(zhì)性質(zhì)與應(yīng)用”“物質(zhì)制備與分離”“反應(yīng)原理與規(guī)律”等4大探究主題梳理實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和教學(xué)意義（見表2），有助于一線教師明確實(shí)驗(yàn)探究重點(diǎn)，理解實(shí)驗(yàn)探究意義，從而保障實(shí)驗(yàn)探究效果。

探究主題實(shí)驗(yàn)內(nèi)容教學(xué)意義［9］

物質(zhì)性質(zhì)與應(yīng)用膠體的丁達(dá)爾現(xiàn)象，氯氣的化學(xué)性質(zhì)，物質(zhì)的導(dǎo)電性等34個實(shí)驗(yàn)探究。? 通過實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象推理物質(zhì)性質(zhì)，基于特征反應(yīng)實(shí)現(xiàn)物質(zhì)檢驗(yàn)，基于物質(zhì)性質(zhì)理解物質(zhì)用途；訓(xùn)練并規(guī)范實(shí)驗(yàn)基本操作，認(rèn)識并重視物質(zhì)轉(zhuǎn)化條件。建構(gòu)基于探究目的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案的認(rèn)知模型。

物質(zhì)制備與分離實(shí)驗(yàn)室制備氯氣，從碘水中萃取碘等5個實(shí)驗(yàn)探究?；趯?shí)驗(yàn)方案理解制備原理，結(jié)合實(shí)驗(yàn)裝置辨識各自功能，基于物質(zhì)性質(zhì)選擇分離方法，基于實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊?guī)范實(shí)驗(yàn)操作。

反應(yīng)原理與規(guī)律電解飽和食鹽水，比較氯、溴、碘單質(zhì)的活潑性等18個實(shí)驗(yàn)探究。探究物質(zhì)轉(zhuǎn)化規(guī)律與影響因素，掌握控制變量進(jìn)行對比實(shí)驗(yàn)、依據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象得出結(jié)論的研究方法，提升學(xué)生的科學(xué)探究和證據(jù)推理等學(xué)科核心素養(yǎng)。

物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)制作甲烷等分子空間結(jié)構(gòu)的模型，鈉、鎂、鋁元素性質(zhì)的遞變等6個實(shí)驗(yàn)探究。通過模型搭建形成從分子結(jié)構(gòu)和化學(xué)鍵的視角來探析有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)基本操作。

2.2? 聚焦學(xué)習(xí)主題，適度整合探究實(shí)驗(yàn)

滬科版教科書的實(shí)驗(yàn)探究，既豐富了實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源，又拓寬了師生探究視野。但部分實(shí)驗(yàn)探究的設(shè)計(jì)趨于碎片化，如“苯酚的物理性質(zhì)”“苯酚的弱酸性”“苯酚的取代反應(yīng)”等3個實(shí)驗(yàn)探究，探究對象都是苯酚的性質(zhì)，在教學(xué)實(shí)施中宜將其整合為一個系列探究實(shí)驗(yàn)（見表3）。對碎片化實(shí)驗(yàn)的適度整合有助于提升學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究能力，誘發(fā)深度學(xué)習(xí)的發(fā)生。

2.3? 基于課標(biāo)要求，規(guī)劃學(xué)生必做實(shí)驗(yàn)

滬科版教科書的實(shí)驗(yàn)探究，雖覆蓋了學(xué)生必做實(shí)驗(yàn)，且豐富了學(xué)生實(shí)驗(yàn)資源。但學(xué)生必做實(shí)驗(yàn)的安排缺乏統(tǒng)一性，如“鐵及其化合物的性質(zhì)”“用化學(xué)沉淀法去除粗鹽中的雜質(zhì)離子”“有機(jī)化合物中常見官能團(tuán)的檢驗(yàn)”等課標(biāo)明確要求的18個學(xué)生必做實(shí)驗(yàn)，在教學(xué)實(shí)施中宜精心選擇和設(shè)計(jì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)方案（見表4）。對學(xué)生必做實(shí)驗(yàn)的精心設(shè)計(jì)有助于學(xué)生增強(qiáng)探究物質(zhì)性質(zhì)和變化的興趣，增進(jìn)學(xué)生對科學(xué)探究的理解，發(fā)展科學(xué)探究能力。

2. 學(xué)會鐵離子的檢驗(yàn)方法

3. 認(rèn)識可通過氧化還原反應(yīng)實(shí)現(xiàn)含有不同價態(tài)同種元素的物質(zhì)間的相互轉(zhuǎn)化

實(shí)驗(yàn)用品試管、膠頭滴管。CuSO4溶液、FeCl3稀溶液、FeCl2溶液、KMnO4酸性溶液、KSCN溶液、KI溶液、淀粉溶液、蒸餾水、鋅片、銅片、鐵粉、鐵絲。

實(shí)驗(yàn)步驟1. 鐵及其化合物性質(zhì)

（1） 鐵單質(zhì)的還原性

（2） 鐵鹽的氧化性

（3） 亞鐵鹽的氧化性和還原性

2. 鐵離子的檢驗(yàn)

問題與討論以鐵屑為原料，如何制備硫酸亞鐵晶體？

2.4? 結(jié)合實(shí)驗(yàn)條件，靈活采用創(chuàng)新素材

滬科版教科書的實(shí)驗(yàn)探究，既聚焦于實(shí)驗(yàn)裝置創(chuàng)新，又著力于現(xiàn)代技術(shù)應(yīng)用。對新儀器的功能解讀、新技術(shù)的應(yīng)用分析，有助于學(xué)生拓展實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新的視野、明晰方案評價的方向，為創(chuàng)新能力的培養(yǎng)與批判性思維的開發(fā)奠定基礎(chǔ)。但部分實(shí)驗(yàn)儀器的配備追求高規(guī)格，如“氯氣的實(shí)驗(yàn)室制備”“中和熱的測定”“苯的硝化”等，在教學(xué)實(shí)施中宜基于學(xué)校實(shí)驗(yàn)條件，合理應(yīng)用教科書資源。

如，氯氣的實(shí)驗(yàn)室制備，條件許可則采用創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)裝置（圖5），并引導(dǎo)學(xué)生解讀新儀器（恒壓滴液漏斗）的功能；條件受限可采用傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置（圖6）。

滬科版普通高中化學(xué)教科書對實(shí)驗(yàn)探究教學(xué)內(nèi)容的開發(fā)、實(shí)驗(yàn)方法的創(chuàng)新為一線教師提供了豐富的資源，但如何基于課程標(biāo)準(zhǔn)的理念和要求用好實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源、充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)的教學(xué)功能，還有待于一線教師的創(chuàng)造性實(shí)踐。

參考文獻(xiàn)：

［1］［2］［8］中華人民共和國教育部制定. 普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）［S］.北京：人民教育出版社， 2020： 58.

［3］麻生明， 陳寅主編. 普通高中教科書·必修第一冊［M］. 上海： 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社， 2021： 12， 15， 25， 45， 49， 130.

［4］麻生明， 陳寅主編. 普通高中教科書·必修第二冊［M］. 上海： 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社， 2021： 13， 57， 92， 102.

［5］麻生明， 陳寅主編. 普通高中教科書·化學(xué)反應(yīng)原理［M］. 上海： 上海科學(xué)技術(shù)出版社， 2023： 30， 47， 76， 91.

［6］麻生明， 陳寅主編. 普通高中教科書·物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)［M］. 上海： 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社， 2023： 13， 16， 33， 42， 87.

［7］麻生明， 陳寅主編. 普通高中教科書·有機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)［M］. 上海： 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社， 2023： 25， 32， 39， 105.

［9］［10］王廣揚(yáng)， 經(jīng)志俊. 江蘇高中化學(xué)學(xué)業(yè)水平等級考試化學(xué)實(shí)驗(yàn)評價的要求及教學(xué)啟示［J］. 化學(xué)教學(xué)， 2023， （2）： 28～32.