日本高中《化學Ⅰ》教材中實驗設計的特色及啟示

[摘要]本文分析了日本高中《化學Ⅰ》教材中實驗設計具有注意聯系生活實際，重視實驗的定量性，重視實驗的探究性，增強實驗的趣味性，強調安全意識和環保意識的特色，結合我國現行人教版高中化學必修教材進行同類比較，為我國化學教材改革提供參考依據。

[關鍵詞]日本高中化學教材 化學實驗 實驗設計

日本歷來就是一個重視教育的國家，當前正值日本第三次教育改革，變革范圍涉及到國民教育的各個方面。1999年日本文部省發表了高中各學科新學習指導要領，其中化學學習要領闡述了化學學習的最終目的是培養學生全面的科學素養。當前我國化學課程改革也是以培養學生科學素養為目標，而化學實驗教學又是培養學生科學素養的重要途徑。因此，借鑒日本在化學實驗改革中的成果，對促進我國化學課程改革是十分有益的。本文將分析日本高中《化學Ⅰ》教材中實驗設計的特色，并與我國現行人教版高中化學必修教材進行比較，找出值得我們借鑒之處。

由日本株式會社三省堂于2003年出版發行的日本高中《化學Ⅰ》教材是供日本高中化學使用的教科書，全書分為物質的構成、物質的變化、無機化合物、有機化合物四篇，共13章。全書的知識結構體系體現了學科中心課程理論的編排思想，但在內容選取與闡述上又綜合了學生、社會與問題中心等多種課程融合的理論，充分考慮了學生的認知心理，強調學生的探究學習。全書圖文并茂，語言生動，實驗內容豐富。教材共設計了56個實驗，分為實驗觀察和探究活動兩種類型。其中實驗觀察穿插編排在教材的某一章節中，側重于讓學生通過觀察、質疑、操作來體會實驗中所蘊含的原理和知識。它具有現象明顯、操作簡單的特點。而探究活動側重于對學生分析問題、解決問題能力的培養，一般編排在每章結束后。

一、日本高中《化學Ⅰ》教材實驗設計的特色

1．注意聯系生活實際

《化學Ⅰ》教材中非常重視從生活中挖掘素材，無論是實驗選題還是實驗用品都注重體現生活化，引導學生認識到化學就在自己的身邊，激發他們進行實驗探究的興趣。例如探究活動“日常生活中的化學成果”就將化學與生活實際聯系起來，讓學生查閱資料、調查研究來了解食品及日用品中的化學成分及其作用。又如實驗觀察“碳的同素異形體的性質”讓學生觀察和比較玻璃刀和鉛筆芯劃過紙和玻璃時的現象，從而掌握同素異形體的性質。

2．重視實驗的定量性

《化學Ⅰ》中安排了10個定量實驗，主要集中編排在“物質的構成”和“物質的變化”這兩篇中。其涉及的內容廣泛、思路開放，通過獲取具體的實驗數據來說明問題，而不是通過個人的感覺來認識問題。如第二章第一節的“燒杯中的放熱與吸熱反應”就通過燒杯溫度的變化來說明熱敷袋和冷卻袋的原理。另外還特別重視對學生科學方法的培養，把抽象的化學概念加以量化，使學生在分析處理數據的過程中受到了嚴格的訓練。如第二篇第二章后的探究活動“電解與法拉第定理”，就是讓學生在電解CuSO4溶液的實驗中，用電流表測量電路中的電流強度和電解時析出的銅的質量來計算法拉第常數。除此之外，類似的還有“蓋斯定律”、“化學反應中量的關系”等實驗。

我國由于各方面條件的限制，現行高中教材中涉及的定量實驗很少。我國現行高中化學必修教材（人教版）只安排了4個定量實驗，分別為：一定物質的量濃度溶液的配制、雨水pH的測定、測量鋁與鹽酸反應中溫度的變化、測量中和反應中溫度的變化。而且這些定量實驗設計的思路比較簡單，對學生要求低，有關抽象內容很少，只是給出直觀的描述性認識，不利于學生科學素養的培養。因此我國教材在定量實驗的設計思路上還應加大力度。

3.重視實驗的探究性

《化學Ⅰ》教材中實驗的探究性是分為三個層次體現的：第一層次是在“實驗觀察”中的驗證性實驗里融入了實驗探究的成分，讓學生初步感受科學研究的一般思路和方法。第二個層次是在每章結束后專門設置了2～3個“探究活動”。其實施程序是按“課題—假說—準備—操作—結果整理—考察—發展—拓展課題”的思路進行，目的是讓學生借助于觀察和實驗獲得感性知識，再經過科學抽象、假說、模型以及比較、分析等科學方法上升為理論知識，最后再把得到的理論知識成果用于解決問題。由于《化學Ⅰ》教材面對的學生沒有太多的知識基礎和探究經驗，所以探究活動中的實驗課題、設計實驗步驟等都是由教材提出，然后教材再把實驗的發現權交給學生，讓學生獨立操作，教材會給以相應的指導和幫助。第三個層次是在章末的某些“探究活動”進行完畢后，增設了“發展課題”，讓學生運用在“探究活動”中學習的科學研究的方法，自行設計實驗方案，從而體驗完整的科學探究的過程。例如第二篇第二章的探究活動“中和滴定”，該實驗測定了市售食醋中的醋酸含量，學生從中學習了中和滴定的方法和實驗數據的處理等方法。教材又在“探究活動”后設置了“測定市售乳酸菌飲料中乳酸的含量”的發展課題，用以鞏固學生對科學方法的掌握和提高設計實驗的能力。

4．增強實驗的趣味性

《化學Ⅰ》中的實驗編入了很多題材新穎、趣味性較濃的實驗，從而體現了實驗能增強化學趣味性的功能。例如第一篇第一章的實驗觀察“高吸水性高分子的保水性”，該實驗就取出了尿褲中一定質量的白色粉末，將其置于燒杯中，再往燒杯內注入水，測出最多能吸收多少毫升水。另外，“制作石膏模型”、“制黃銅”、“由Cl2引起的花瓣褪色”等實驗都能使學生在掌握知識的同時體驗到學習化學的樂趣。

5．強調安全意識和環保意識

《化學Ⅰ》教材不僅在實驗操作進行中及時提示注意事項和處理措施，時刻提醒學生注意安全，而且在后面附錄資料中列出的“實驗時的注意事項”中還詳細介紹了基本心理素質、實驗基礎知識、對事故的處理方法這三部分內容，供學生查閱。另外，實驗的大部分內容均不對環境產生危害，即使有可能產生危害也采取必要的措施加以避免。例如，“鹵族元素的性質”實驗就要求在通風櫥內進行，并將剩余的Cl2通入NaOH溶液中加以吸收來減少對環境的污染。此外，教材還在實驗進行中提醒學生規范處理化學品的方法。

而我國現行高中化學必修教材（人教版）雖然在必修Ⅰ的第一章“從實驗學化學”的第一節“化學實驗基本方法”中提到了化學實驗安全，但在具體的每個實驗的操作進行中很少提到安全注意事項以及規范化學品的處理方法。因此我們在此方面仍需加強。

二、啟示

通過對日本高中《化學Ⅰ》教材中實驗的分析，筆者認為無論從素材選擇、內容設計上都給我國的實驗改革帶來了很多啟示。我們在今后的實驗改革中一是應加強優化實驗內容結構，對于演示實驗應該開發對教學而言十分必要又限于條件未能開設的項目，而學生實驗應將部分低難度、易操作的演示實驗加以改進。在實驗題材的選擇上應盡可能廣泛，密切結合生產生活，注重體現STS教育；二是要從學生的已有知識經驗出發合理設計探究性實驗，由易到難逐漸擴展和深入。另外還要加大實驗設計訓練的比重，使學生在實驗設計中掌握科學方法，提高學生的科學素養。

參考文獻：

[1]細矢治夫．日本高中《化學Ⅰ》．株式會社三省堂，2003．

（作者單位：遼寧師范大學化學化工學院，遼寧省大連開發區第一中學；遼寧師范大學化學化工學院；遼寧師范大學化學化工學院）