實驗設計維度下‘‘鐵的腐蝕實驗”在三個版本教材中的呈現差異

景一丹 代海晴 羅田慧子

摘要：從實驗方案、實驗裝置圖、實驗活動方式三個維度比較人教版、蘇教版和魯科版三個版本教材對“鐵的腐蝕實驗”內容呈現的異同，希望能為一線教師和教學研究者提供一定的教學參考。

關鍵詞：鐵的腐蝕;實驗內容;實驗裝置圖;實驗活動方式

文章編號：1008-0546（2020）03-0078-03

中圖分類號：G632.41

文獻標識碼：B

doi： 10.3969/j.issn.1008-0546.2020.03.021

金屬的電化學腐蝕在我國高中化學內容中是重點難點之一，其中“鐵的吸氧腐蝕”實驗是學生建立金屬的腐蝕與防護知識模型形成知識結構的關鍵點所在[1]。對于該實驗的實驗內容，在我國目前通用的人教版、蘇教版和魯科版三個版本教材中的呈現各不相同，可以從實驗方案、實驗裝置圖、實驗活動方式等三個方面來進行分析。

一、實驗方案

三個版本教材對該實驗的設計方案各有不同，具體見表1。

在實驗教學形式上，人教版和蘇教版設置了獨立的鐵生銹實驗環節，而魯科版教材沒有獨立的實驗設計環節，表1中魯科版實驗設計內容僅為作者依據教材中涉及的展示的生活中的電化學腐蝕現象“銅板上的鐵鉚釘易生銹”進行的實驗設計分析。所以若要進行該實驗操作，需要自行進行潮濕實驗環境模擬設計。

在實驗用品上，人教版和魯科版教材的鐵釘生銹實驗用品較簡單易得，生活中常見，便于學生進行實驗，也符合生銹的客觀自然條件。蘇教版教材里的生銹實驗為對比實驗，要同時用到兩套實驗裝置，實驗藥品種類稍多，不過也都屬于化學中常見藥品。

從實驗條件與效果來看，魯科版和人教版教材的設計較符合生銹的客觀自然條件，實驗發生緩慢，無法在課堂上立即觀察到明顯的反應現象，分別需要大概數小時以上至一周的時間進行緩慢反應。根據客觀條件反應原理為析氫腐蝕或吸氧腐蝕，一般環境下為吸氧腐蝕，實驗可以反映客觀的生銹條件和現象。而蘇教版實驗設計條件較為理想化，與實際生活中鐵的腐蝕略有不同，同時模擬了鐵的吸氧腐蝕和析氫腐蝕兩個實驗原理，反應速度也較快，當時能看到實驗現象，便于課堂觀察。

二、實驗裝置圖與示意圖

人教版教材的實驗為鐵在飽和食鹽水浸泡后的反應，實驗裝置見圖1，實驗裝置圖簡潔易懂，便于進行實驗操作。為了彌補實驗效果不明顯和強調細微的實驗變化，教材還補充了一個實驗現象放大圖片，并配有鐵的析氫腐蝕和吸氧腐蝕示意圖（見圖2）。

魯科版教材只是對生活中發生的鐵生銹的現象提出了質疑，沒有獨立的實驗設計欄目，也沒有提供具體的實驗裝置圖片，師生進行自主實驗設計的空間較大。教材中僅提供了生活中現象“銅板上的鐵鉚釘處的電化學腐蝕示意圖”，由于彩色的示意圖模擬實物模型，比較形象具體，情境性強，便于學生實驗設計和原理分析。

蘇教版教材的實驗設計為還原鐵粉和碳粉分別在氯化鈉溶液和稀醋酸條件下反應，裝置見圖4。教材同時提供了實驗裝置圖和原理示意圖，便于學生進行實驗操作和原理分析。彩色實驗裝置圖結構清晰，便于進行實驗操作。且為兩組實驗裝置圖相同的對比實驗，方便學生觀察實驗現象并進行兩種實驗原理的對比分析，也有助于學生了解掌握科學的研究方法。彩色的“鐵吸氧腐蝕原理示意圖”具有一定的真實情境模擬，一定程度上彌補了前面實驗設計的抽象化。

對比來看，人教版和蘇教版教材均提供了實驗裝置圖和原理示意圖，實驗方案較清晰明了，便于課堂上開展實驗探究活動，同時運用了模型示意圖輔助講解，生動且便于理解。而魯科版教材沒有獨立的實驗設計欄目和具體的實驗裝置圖片，課堂自主實驗設計的空間較大，但給出了彩色的示意圖模擬實物模型，較形象具體，便于展開聯想分析。

三、實驗活動方式

人教版教材在鐵的腐蝕實驗上，設計的活動方式是學生觀察思考，且更加貼切于生活實際，更符合生活中鐵腐蝕的原型。但是該實驗使用的是鐵釘，實驗反應速度較慢，不太適合在課堂上進行演示或學生實驗，在課堂上展示很難達到明顯的實驗效果，更適合學生課余的實驗探究。如果要在課堂上展示，需要提前一周左右進行實驗準備。

魯科版教材對于鐵的腐蝕內容，首先以“聯想質疑”欄目的形式提出“為什么銅板上的鐵鉚釘特別容易生銹？”的質疑，然后直接在此基礎上進行原理探析。但由于需要在潮濕的空氣中，反應緩慢，實驗時間也較長，若非提前一段時間進行實驗，課堂上很難觀察不到具體的實驗現象。由于魯科版教材未提供明確的實驗設計并建議進行實驗，進行實驗時自主實驗設計的空間較大[3]。

蘇教版教材對于鐵的腐蝕實驗，是以“活動與探究”欄目進行實驗探究。在介紹電化學腐蝕后，即給出實驗方案探究其原理。通過實驗活動進行探究，觀察現象提出問題進而進行原理探析[4]。雖然實驗藥品較多，與實際生活中鐵的腐蝕略有不同，但此探究性實驗教學便于課堂操作，即時觀察效果較好，學生可以進行實驗探究、動手操作、現象觀察和思考交流。

比較而言，人教版教材是以學生觀察生活中的實驗現象展開探究，可以較好地培養學生的問題意識，鍛煉學生們思考問題的能力。魯科版教材注重與生活實際聯系，有難度適中的探究過程，讓學生體驗探究的樂趣，能夠培養學生的獨立思考能力，提高學生學習化學的興趣。蘇教版教材中討論、交流、研究、探究的環節較多，能充分地鍛煉學生們獨立思考能力和團結協作能力，在實驗環節設計了一個效果較好的探究性實驗，提高學生們科學探究的能力同時也提高了學生們的動手能力，為其提供了發揮主觀能動性的空間。

四、結語

從我國新課程標準對實驗教學的要求來看，2017版新課程標準特別強調教學的問題情境創設，同時提倡中學以多種形式盡可能開展實驗探究，學生能盡可能參與實驗。從這兩點來看，一方面，魯科版與人教版教材對金屬的電化學腐蝕內容強調與生活原型的聯系，基于問題情境的引導方面做的較充分;另一方面，人教版與蘇教版教材對金屬的電化學腐蝕都有較明晰的實驗探究和實驗分析，便于學生和教師展開實驗，蘇教版課堂即時探究效果最好，但實驗情境未強調生活原型。

所以，整體上來看，魯科版教材其形象化電化學腐蝕原理示意圖對實驗開展和探究有一定的直觀啟示，但因為并沒有以獨立實驗的形式呈現，進行實驗時自主實驗設計的空間較大。雖然基于生活的問題情境設計得比較到位，但學生是否會進行實驗以及實驗的參與度很大程度上取決于教師的教學安排和引導;人教版和蘇教版除了給出實驗裝置圖還給出了實驗原理示意圖，便于學生開展實驗探究，蘇教版還設計了較科學的對比實驗，實驗現象較明顯，易于實驗原理推導。不過蘇教版教材實驗設計條件較為理想化，問題情境創設稍顯不足，在教學中教師最好由真實生活情境引入實驗;人教版教材和魯科版在生活化實驗情境設計上比較相似，較接近生活中金屬腐蝕原型，但是實驗過程較長，都更適合課外探究不方便課堂即時操作與觀察，不過人教版給出了具體的實驗欄目和實驗裝置圖，學生課下自主進行實驗和觀察的可行性更大。

參考文獻

[1]袁振東，喬騰，葛麗麗，胡晶茹.“金屬的電化學腐蝕”教學設計創新[J].化學教育（中英文），2018，39（11）：28-33

[2] 羅田慧子，景一丹，代海晴，龍云開，李夢穎，“金屬的電化學腐蝕”在不同教材中的設計差異——以人教版、蘇教版和魯科版為例[J].中學化學教學參考，2018（19）：24-26

[3]周瑤，劉克文，我國現行“魯科版”高中化學教材研究現狀分析[J].化學教育（中英文），2016，37（17）：9-13

[4]徐楠，肖小明，謝祥林等，三版本九年級一化學一第一單元教材比較及建議[J].化學教與學，2011（7）：2-4