滬科版高中化學教科書實驗探究特色解讀及建議

王海富 經志俊

摘要：? 基于“強化實驗探究，落實課程標準要求”“引領實驗創新，提升實驗育人價值”的視角，解讀“新儀器改進實驗裝置；新視角優化探究效果；綠色化聚焦環境保護；數字化凸顯現代技術；重對比加強證據推理；重開放關注方案設計”等滬科版高中化學教科書實驗探究的特色。并提出“梳理探究主題，理解實驗探究意義”“聚焦學習主題，適度整合探究實驗”“基于課標要求，規劃學生必做實驗”“結合實驗條件，合理采用創新素材”等實施建議。

關鍵詞：? 實驗探究； 實驗創新； 滬科版； 高中化學教科書； 實驗教學建議

文章編號： 1005-6629（2024）05-0022-05

中圖分類號： G633.8

文獻標識碼： B

化學實驗有助于激發學生學習化學的興趣，創設生動活潑的教學情境，幫助學生理解和掌握化學知識和技能，啟迪學生的科學思維，訓練學生的科學方法，培養學生的科學態度和價值觀［1］。

1? 滬科版教科書實驗探究的編排特色

1.1? 強化實驗探究，落實課程標準要求

實驗探究是一種重要的科學實踐活動，是化學學科核心素養的構成要素之一［2］。

基于“重視實驗探究與實踐活動”的教材編寫建議，滬科版教科書大力開發實驗教學資源、充分發掘實驗教學價值，共安排63個實驗探究（見表1）及4個以實驗探究為核心的項目化學習活動，充分落實課程標準要求。

教科書內容安排

必修第一冊實驗探究（20個）：膠體的丁達爾現象；實驗室制備氯氣；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；氯氣的化學性質；探究氯氣與水反應；物質的導電性；溶液中的離子反應；比較氯、溴、碘單質的活潑性；鹵素離子與銀離子反應；硫與鐵反應；二氧化硫的性質；二氧化硫的還原性；濃硫酸使蔗糖脫水；濃硫酸與銅反應；氨的噴泉實驗；氨與氯化氫反應；銨鹽的性質；鈉、鎂、鋁元素性質的遞變。項目化學習（2項）：如何測定氣體摩爾體積；如何測定硫酸銅晶體中結晶水的含量［3］。

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

選擇性必修1

實驗探究（11個）：碳酸氫鈉與檸檬酸反應的熱效應；用簡易量熱計測定中和反應的反應熱；壓強對化學平衡的影響；強酸與強堿的中和滴定；鹽溶液酸堿性的測定；AgCl與AgI沉淀的轉化；鋅與CuSO4溶液反應的能量變化；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實驗探究（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

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

聚焦“形成結構決定性質，性質決定應用的觀念；揭示各類變化的特征和規律；能依據探究目的設計并優化實驗方案，完成實驗操作，能對觀察記錄的實驗信息進行加工并獲得結論；具有綠色化學觀念和可持續發展意識”等課程目標，滬科版教科書聚焦“物質結構與性質”“物質性質與應用”“物質制備與分離”“反應原理與規律”等4大主題展開實驗探究。

1.2? 引領實驗創新，提升實驗育人價值

實驗創新是一種典型的學習資源開發，是高中學生創新能力的重要提升途徑。基于“盡可能設計多樣化的實驗探究學習任務”的教學與評價建議和“有條件的地方和學校應逐步引進一些現代化儀器設備”的實驗室建設建議［8］，滬科版教科書積極探索實驗創新、豐富傳統化學實驗的育人價值，著力從“新儀器、新視角、綠色化、數字化、重對比、重開放”等6個維度對實驗探究進行優化和創新。

1.2.1? 新儀器改進實驗裝置，感受儀器迭代價值

在實驗探究中引入“恒壓漏斗、電子天平、低壓發熱器、石英蒸發皿、點火槍、雙連球、塑料活塞、發光二極管、磁力攪拌器”等新儀器，改進實驗裝置、優化實驗手段，保障實驗探究更簡便、更可靠，引導學生感受技術進步的意義。

如，“苯的硝化反應”實驗探究中“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過程中，反復振蕩試管（見圖1）。

1.2.2? 新視角優化探究效果，啟迪創新思維發展

在實驗探究中引入“希夫試劑、葡萄糖試紙、茚三酮”等新試劑、“熔融鹽導電、BaCl2+H2O2驗證SO2還原性、圖像呈現實驗數據、折疊甲烷分子模型”等新方法，打破常規思維，拓展實驗視野，保障實驗探究更新穎、更有趣，啟迪學生創新思維的發展。如，“物質導電性”實驗探究中“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，……”，簡單的實驗裝置、明顯的實驗現象為學生認知熔融離子化合物的導電性提供了直觀的視覺感受（見圖2）。

1.2.3? 綠色化聚焦環境保護，強化社會責任意識

在實驗探究中采用“三通閥、封管、氣袋、針筒、塑料瓶”等器具，通過阻斷實驗中的污染物擴散途徑、增強污染物的吸收效果，保障實驗探究更安全、更環保，強化學生社會責任意識。

如，“氨與氯化氫反應”的實驗探究中“向容積約500mL的塑料瓶中滴入幾滴濃氨水，在瓶蓋內側貼一小張濾紙，向濾紙上滴幾滴濃鹽酸后，立即將瓶蓋擰上，觀察現象”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”的實驗方案更加生動、環保（見圖3）。

1.2.4? 數字化凸顯現代技術，激發技術創新動力

在實驗探究中借助“壓強傳感器、色度傳感器、溫度傳感器”等數字化技術，直觀呈現化學變化過程中的體系相關物理量的變化曲線，保障實驗探究更準確、更科學，激發學生技術創新的欲望。

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

1.2.5? 重對比加強證據推理，深化科學方法體驗

在實驗探究中采用不同研究對象、不同試劑或試劑添加順序的實驗方案，基于不同實驗現象的對比，推理得出相應的實驗結論。對比實驗，既增強了實驗結論的說服力，又能更好地培養學生的證據推理能力，深化對科學方法的體驗。

如，“苯酚的弱酸性”的實驗探究“①在環己醇和苯酚的水溶液中分別滴加紫色石蕊試液；②在環己醇和苯酚的濁液中滴加5%氫氧化鈉溶液，振蕩試管；③向實驗②所得的溶液中分別通入過量二氧化碳氣體”。比單獨對“苯酚進行實驗探究”更具有說服力。

1.2.6? 重開放關注方案設計，促進探究能力發展

在實驗探究中運用開放的實驗情境，在明確實驗目的的同時，提供可選擇的試劑，要求學生自主設計實驗方案。開放實驗有助于深層次評價學生宏觀辨識、實驗探究、證據推理等化學學科核心素養的發展水平。

如，“有機物中常見官能團的檢驗”實驗探究“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、環己烯或1-溴丁烷中的一種，請設計實驗方案進行確認。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? 滬科版教科書實驗探究的教學建議

2.1? 梳理探究主題，理解實驗探究意義

滬科版教科書的實驗探究，依據教學內容安排，涉及實驗基本操作、科學方法和科學態度，但不同類型的實驗探究往往側重不同的教學目標且內隱于實驗方案之中。基于“物質結構與性質”“物質性質與應用”“物質制備與分離”“反應原理與規律”等4大探究主題梳理實驗內容和教學意義（見表2），有助于一線教師明確實驗探究重點，理解實驗探究意義，從而保障實驗探究效果。

探究主題實驗內容教學意義［9］

物質性質與應用膠體的丁達爾現象，氯氣的化學性質，物質的導電性等34個實驗探究。? 通過實驗現象推理物質性質，基于特征反應實現物質檢驗，基于物質性質理解物質用途；訓練并規范實驗基本操作，認識并重視物質轉化條件。建構基于探究目的設計實驗方案的認知模型。

物質制備與分離實驗室制備氯氣，從碘水中萃取碘等5個實驗探究。基于實驗方案理解制備原理，結合實驗裝置辨識各自功能，基于物質性質選擇分離方法，基于實驗目的規范實驗操作。

反應原理與規律電解飽和食鹽水，比較氯、溴、碘單質的活潑性等18個實驗探究。探究物質轉化規律與影響因素，掌握控制變量進行對比實驗、依據實驗現象得出結論的研究方法，提升學生的科學探究和證據推理等學科核心素養。

物質結構與性質制作甲烷等分子空間結構的模型，鈉、鎂、鋁元素性質的遞變等6個實驗探究。通過模型搭建形成從分子結構和化學鍵的視角來探析有機化合物的結構特點。訓練實驗基本操作。

2.2? 聚焦學習主題，適度整合探究實驗

滬科版教科書的實驗探究，既豐富了實驗教學資源，又拓寬了師生探究視野。但部分實驗探究的設計趨于碎片化，如“苯酚的物理性質”“苯酚的弱酸性”“苯酚的取代反應”等3個實驗探究，探究對象都是苯酚的性質，在教學實施中宜將其整合為一個系列探究實驗（見表3）。對碎片化實驗的適度整合有助于提升學生的實驗探究能力，誘發深度學習的發生。

2.3? 基于課標要求，規劃學生必做實驗

滬科版教科書的實驗探究，雖覆蓋了學生必做實驗，且豐富了學生實驗資源。但學生必做實驗的安排缺乏統一性，如“鐵及其化合物的性質”“用化學沉淀法去除粗鹽中的雜質離子”“有機化合物中常見官能團的檢驗”等課標明確要求的18個學生必做實驗，在教學實施中宜精心選擇和設計學生實驗方案（見表4）。對學生必做實驗的精心設計有助于學生增強探究物質性質和變化的興趣，增進學生對科學探究的理解，發展科學探究能力。

2. 學會鐵離子的檢驗方法

3. 認識可通過氧化還原反應實現含有不同價態同種元素的物質間的相互轉化

實驗用品試管、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。

實驗步驟1. 鐵及其化合物性質

（1） 鐵單質的還原性

（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

問題與討論以鐵屑為原料，如何制備硫酸亞鐵晶體？

2.4? 結合實驗條件，靈活采用創新素材

滬科版教科書的實驗探究，既聚焦于實驗裝置創新，又著力于現代技術應用。對新儀器的功能解讀、新技術的應用分析，有助于學生拓展實驗創新的視野、明晰方案評價的方向，為創新能力的培養與批判性思維的開發奠定基礎。但部分實驗儀器的配備追求高規格，如“氯氣的實驗室制備”“中和熱的測定”“苯的硝化”等，在教學實施中宜基于學校實驗條件，合理應用教科書資源。

如，氯氣的實驗室制備，條件許可則采用創新實驗裝置（圖5），并引導學生解讀新儀器（恒壓滴液漏斗）的功能；條件受限可采用傳統實驗裝置（圖6）。

滬科版普通高中化學教科書對實驗探究教學內容的開發、實驗方法的創新為一線教師提供了豐富的資源，但如何基于課程標準的理念和要求用好實驗教學資源、充分發揮實驗的教學功能，還有待于一線教師的創造性實踐。

參考文獻：

［1］［2］［8］中華人民共和國教育部制定. 普通高中化學課程標準（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： 上海科學技術出版社， 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： 上海科學技術出版社， 2021： 13， 57， 92， 102.

［5］麻生明， 陳寅主編. 普通高中教科書·化學反應原理［M］. 上海： 上海科學技術出版社， 2023： 30， 47， 76， 91.

［6］麻生明， 陳寅主編. 普通高中教科書·物質結構與性質［M］. 上海： 上海科學技術出版社， 2023： 13， 16， 33， 42， 87.

［7］麻生明， 陳寅主編. 普通高中教科書·有機化學基礎［M］. 上海： 上海科學技術出版社， 2023： 25， 32， 39， 105.

［9］［10］王廣揚， 經志俊. 江蘇高中化學學業水平等級考試化學實驗評價的要求及教學啟示［J］. 化學教學， 2023， （2）： 28～32.