高中化學新舊教材中元素化合物實驗內容對比分析

馬思怡 李秀華 胡志剛

摘要：通過對人教版新舊教材高中必修第一冊“海水中的重要元素——鈉和氯”的實驗內容對比（包括增加的實驗、刪去的實驗、改動的實驗、實驗教學注意事項、實驗圖表的對比）。分析新版教材改動元素化合物實驗的優缺點，提出了教師在進行元素化合物教學時應提高課堂演示實驗次數，結合課標及新舊教材進行實驗教學，設計表格進行實驗教學，培養學生化學核心素養的建議。

關鍵詞：人教版化學新舊教材；實驗內容；鈉和氯；對比分析

文章編號：1008-0546（ 2022）11-0072-06

中圖分類號：G632.41

文獻標識碼：Bdoi：10.3969/j.issn.1008-0546.2022.11.016

為適應化學實驗教學的需要，化學教材也進行了更新換代。2019年修訂完成并出版了人教版高中化學新教材（以下簡稱新教材），相較于2004年版的高中化學教材（以下簡稱舊教材），在實驗方面進行了不小的調整和改動，教師應及時把握這種改動以便應用于教學提升學生的相關能力。本文以新舊教材第一冊“海水中的重要元素——鈉和氯”為例，分析新舊教材元素化合物實驗教學內容的變化。

“海水中的重要元素——鈉和氯”在新教材中處于必修第一冊第二章的位置。學生已經學習完了第一章“物質及其變化”相應的內容，掌握了氧化還原反應、離子反應等重要原理，也理解了物質的分類及轉化等知識點，第二章學習專門的元素化合物是對第一章原理及知識進行展開和應用。同時，第二章也是元素化合物學習的重要開端。本章節從原子的結構人手，確定單質具有的化學性質，再結合元素化合價，分析它們的氧化物、酸、堿及其鹽的相關性質，其重要性在于幫助學生養成學習元素及其化合物的邏輯思維及方法，為之后學習鐵、氮、硫等元素打下堅實的基礎。本章節體現了化學學習中“結構決定性質”的重要思想，該思想也是學生快速理解和掌握相應知識的重要方法，通過總結結構規律來學習物質的性質，能夠幫助學生形成化學學科思維及相關的化學學科核心素養。實驗是化學教學的主要內容，鈉和氯的實驗對于掌握鈉和氯及其化合物的性質具有重要作用，是培養學生形成學習元素化合物實驗邏輯思維的重要出發點，也與“科學探究與創新意識”等化學核心素養構建有密不可分的作用。由此可見，本章節在學生學習過程中具有舉足輕重的地位。本文將進行新舊教材中“鈉和氯”相關實驗內容的對比，分析教師如何利用新教材的實驗教學突破元素化合物的重要知識，培養學生的化學學科核心素養。

一、元素化合物實驗內容編排

新舊教材鈉、氯、鐵、硫、氮元素的實驗內容設置對比見表1所示。由表1可知，舊教材按照物質類別來學習，而新教材關于元素化合物的學習順序有所調整，由某一元素為中心展開學習其相應的單質、氧化物、酸、堿、鹽等的物理性質和化學性質。相對于舊教材，這樣的編排順序更符合學生的認知順序，螺旋向上地加深對元素化合物的性質和變化的認識。學生能形成學習重要元素化合物知識的重要方法，也加深了其對于離子反應、氧化還原反應重要原理的深入理解。

二、鈉和氯實驗內容對比分析

鈉和氯章節新舊教材內容中的實驗對比見表2所示。按照增加、刪減、修改的實驗為統計依據，分析各實驗調整的優缺點所在，以鈉和氯元素的實驗調整為例，探索元素化合物實驗內容學習的規律。

1．增加的實驗

第一節“鈉及其化合物”增加了過氧化鈉與水的反應（見圖1），學生通過演示實驗直觀地看到實驗現象，根據實驗現象推測反應產物并寫出化學方程式，能進一步延伸拓展到過氧化鈉與二氧化碳化學反應方程式的書寫，對突破過氧化鈉的性質相關知識點有所幫助。增加該實驗能培養學生“宏觀辨識與微觀探析”的化學核心素養，學生也能盡快熟知“宏—微—符”三重表征的化學學習觀念。第二節“氯及其化合物”中，在“科學·技術·社會”欄目中增加了次氯酸光照分解產物的數字化實驗（見圖2），本欄目詳細介紹了數字化實驗及實驗步驟，這是學生首次在教材中接觸數字化實驗，在體會物質的微觀變化過程中也學會剖析處理不常見的信息數據圖示或表格，深刻理解化學、技術、社會和環境之間的關系，增強了課堂的信息化數字教學，有利于落實科學態度與社會責任的核心素養，[1]同時培養學生“宏一微一符一曲”四重表征的基礎思維。在正文中增加了氯氣的實驗室制法（見圖3），在“思考與討論”和“方法導引”中對實驗裝置進行討論解讀，學習制取氣體裝置的設計要求。由于氯氣的劇毒性，制備氯氣的實驗不適合作為演示實驗，但制取氯氣的實驗對于學生在高中階段回顧總結初中學過的氣體制備相關實驗要求具有重要作用，學生能對初中知識進一步深入探索，學會根據實際情況及注意事項設計或完善裝置的方法，實驗思維得以開拓和深化。因此，氯氣的制備的學習要求有所提升，相關的思考與討論也培養學生的創新思維、動手操作及總結歸納的能力。

2．刪去的實驗

本章節僅刪去了“氯水的漂白作用”實驗，不再演示次氯酸的漂白性，學生可根據氯氣使有色鮮花及濕潤有色紙條褪色，不使干燥的有色紙條褪色和氯氣溶于水的反應方程式對比分析推測出褪色是因為次氯酸的漂白作用，使用氯水進行漂白實驗對知識點的闡述有點累贅和重復，刪掉后利用現有實驗也能對學生的“證據推理”核心素養有所提升。

3．改動的實驗

新教材將“金屬鈉與水的反應”從“實驗”欄目調整為“探究”欄目（見圖4、圖5），從實驗假設、實驗操作、觀察記錄、總結歸納、得出結論的步驟來培養學生探究能力，相較于舊教材中觀察并記錄教師實驗現象的活動更具有思維提升的作用。舊教材中的實驗提示部分也移到了“探究”正文中，提供學生觀察實驗的角度，本次實驗探究意識的形成促進后續各實驗、實踐活動的開展。[2]本實驗亦是同主族、同周期元素性質的遞變規律的重要知識材料，能幫助學生形成“結構決定性質，性質反映結構”的化學思想并進行應用，教師需好好利用本實驗的改動提升學生相應的學科核心素養。相應地，舊教材“科學探究碳酸鈉及碳酸氫鈉的性質比較”改成了新教材中兩個“實驗”欄目，舊教材中此實驗的科學探究意味較少，新教材的欄目調整較為合理，不同欄目的特點和功能有顯著的區分和體現。

新教材將“焰色反應”的闡述都改成了“焰色試驗”，為的是讓學生能區分該試驗是物理變化而不是化學變化，[3]教師在進行相關講解時也要注意使用最新的表述。新教材將舊教材中“將鉑絲在外焰上灼燒至沒有顏色”的表述改成了“將鉑絲在外焰上灼燒至與原來的火焰顏色相同”，灼燒后是會呈現出顏色的，更改后的表述更為準確，實驗操作表述更為嚴謹。

4．實驗教學注意事項

新教材在實驗操作的相關描述中更加準確嚴謹，使用實驗藥品的量有明確表示，對教師及學生進行實驗操作時的指導性更強，體現出鼓勵教師提高課堂演示實驗或學生動手實驗頻次的理念，這對學生的化學學科思維培養也更有效果。使用金屬鈉進行實驗操作時，舊教材的“一小塊”改成新教材中的“綠豆大小”；配制一定物質的量濃度的溶液時，容量瓶的模擬圖增加了容量及溫度的示數顯示，實驗操作表述得更為嚴謹，學生能得出更為準確的結論，培養學生嚴謹求實的化學實驗思維。

新課標在元素化合物學習中選擇了鈉、鐵、氯、氮、硫作為五種核心元素。[4]在本章節比較過程中發現對鈉、鋁元素的相關實驗學習要求有所提高，學習深度比舊教材更進一步，學生的科學探究與創新意識、宏觀辨識與微觀探析等化學學科核心素養都能在本章節的學習過程中得到針對性地培養和提升。

新教材在本章節中的實驗總數是12，而舊教材是9個。從內容和數目來看，新教材對學生掌握本章節實驗是加大了難度和廣度，實驗內容不僅緊扣知識本身，還延伸至社會生活及工業生產等方面，學生能深人體會化學與生活的息息關聯。新教材中的實驗在“實驗”“探究”“科學·技術·社會”“實驗活動”欄目中都有所呈現，舊教材的實驗集中在“實驗”和“科學探究”欄目。新教材增加了不少欄目來講解實驗，體現了實驗提升學生的觀察動手能力、化學學科思維、科學探究能力、創新思維、討論交流等方面及了解科學、社會、技術之間關系上的重要功能，[5]實驗在每個欄目的作用發揮更為明確且深刻，豐富了實驗的表現形式，學生學習過程也更為多樣精彩。

三、實驗圖表對比

根據實驗相關圖表3的記錄可知，本章節中的實物圖新舊教材相差不多。新教材刪去了碳酸鈉、碳酸氫鈉在水中溶解呈堿性的圖，教師在說明這兩種鹽顯堿性時可補充相關的圖片或實驗操作進行講解；增加了干燥的氯氣使有色鮮花褪色的圖，鮮花圖片素材較為新穎，能激發學生的學習興趣和好奇心。模擬圖則增加了與新增實驗相對應的過氧化鈉與水反應、實驗室制取氯氣裝置圖，為新增的實驗補充直觀素材。

實驗現象記錄表或數據信息表的數目變化較大。在舊教材中的表格大多是用來記錄實驗現象，使實驗步驟、現象、實驗結論和化學方程式之間的聯系更為緊密（見圖6），相互之間有所對應，對學生觀察實驗現象的注意力、總結陳述的文字表達能力、化學方程式的正確書寫都有所要求，[6]表格的使用也有利于學生理解、掌握和記憶重要知識點。但是在新教材中實驗現象記錄表格大幅減少，實驗現象及化學方程式直接在正文中表述（見圖7），學生觀察實驗現象并白行描述總結的能力培養較為欠缺，這種改動使現象及方程式的表述更為完整和準確，但是會使學生在觀察實驗時少了探究的趣味。表格能彌補文字敘述的不足，促進學生深度理解教科書中的知識內容，對學生記憶相近的知識點及提高歸納總結能力都有所幫助，教師在實驗教學中可多加利用表格讓學生自行補充，提高學生整理總結知識點的能力，并協助學生進行記憶。

四、結論

1．把握元素化合物實驗知識的學習邏輯

通過以上比較分析可知，鈉和氯實驗內容相比舊教材有所增多，相關的實驗隨教材內容的調整而系統地編排在一起，元素化合物實驗數目及排序也有以上規律。第二章“海水中的重要元素——鈉和氯”是元素化合物學習的開端，對培養學生今后學習元素化合物知識的分析思維有舉一反三的作用。教師在進行教學時，應利用好鈉和氯章節中實驗安排順序及內容調整刪改之處，培養學生形成元素化合物實驗學習的模型，甚至根據學生的學習水平及能力開拓更具創新性、實用性的元素化合物學習邏輯，整合實驗內容，減輕學生學習負擔。

2．教師應提高課堂演示實驗次數

新教材的元素化合物實驗部分有不小的調整與改動，教師應體會教材設計者改動后的意圖，并思考如何更有效地利用實驗教學。現今不少教師白行創新設計實驗，將各化學性質表現得更有新意，牢牢抓住學生的興趣和注意力，對學生創新思維也有所提升，但也有不少教師在教學過程中不進行演示實驗，而是選擇播放視頻讓學生觀察，演示實驗或學生動手實驗所產生的效果是視頻實驗無法比擬的，教師及學校應盡力完善化學實驗條件，在課堂演示實驗次數增加的基礎上談實驗創新。新教材已經減少了部分實驗且實驗操作的指導性有所提高，教師和學生的操作難度和不確定性有所降低，部分化學教師應盡快轉變思維及教學方法，重視實驗在教學中的作用，培養和提升學生“科學探究與創新意識”等化學學科素養。

3．結合課標及新舊教材進行實驗教學

針對教材中增刪的實驗，教師們也要結合新課標把握好元素化合物實驗教學的難度和廣度。綜合新舊教材分析哪些實驗可以利用起來協助教學，刪掉的實驗或許也能對教學起到如虎添翼的作用。重拾舊教材的閃光之處，最大限度發揮新教材的優點。教師應閱讀各欄目的說明以便實驗教學效果在學生身上充分展現，例如：在“實驗”欄目中的內容中教師應在課堂進行演示，“探究”欄目的內容要發展學生的科學探究、創新思維、動手實操等能力。

4．設計表格進行實驗教學

針對新教材中實驗記錄表格減少的情況，教師在實驗教學過程中應鍛煉學生白行描述表達實驗現象、正確寫出化學方程式和分析實驗結論的能力。不同元素化合物實驗具有許多可比較的地方，如比較堿金屬與水反應的強弱，硫酸和硝酸與銅的反應等。可以增加實驗現象記錄表格讓學生總結歸納和分析，布置學生白行設計表格的各維度和視角，增加學生對實驗的領會和感悟，提高創新及設計思維，將實驗的功能發揮盡致，也能方便學生理解實驗重要現象及結論。

5．培養學生化學核心素養

經過以上分析可以看出，新教材的元素化合物實驗內容調整與培養學生的化學核心素養密不可分，如增加過氧化鈉與水的反應的實驗與圖片等內容，增強了對學生“宏觀辨識與微觀辨析”素養的培養；增加數字化實驗，有助于培養學生的科學態度與社會責任的素養。教師在進行實驗教學時也應注意往培養、提高、完善學生學科核心素養的方向努力。

參考文獻

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