新人教版高中化学教材新增实验分析

李思璇 吴林

摘   要：实验是化学学科的基础，同时也是它的特色之处，实验的存在使化学这门学科变得绚丽多彩。与旧版（2007年版）人教版高中化学教材相比，新版（2019年版）人教版高中化学教材新增了许多实验内容，新增即是重点，文章将详尽讲解与分析新增实验。

关键词：新增实验;解析与分析;新版教材

1  新版教材新增实验讲解与分析

1.1  新增实验1——必修第一册第一章物质及其变化第二节离子反应[实验1-2]试验物质的导电性（P13）

本节课介绍两部分知识点：电解质的电离，离子反应。在旧版教材中，教材开门见山，直接给出了电解质及电离的定义。而对于高一的新生来说，电解质的概念是比较陌生而又抽象的，在初中并未接触，其定义也是比较复杂，不易理解。为了弥补此缺点，新版教材在引入电解质的概念之前设计了[实验1-2]。首先，教材结合生活常识（给电器通电时，湿手操作易发生触电事故）创设情境，以真实的问题引起学生思考，同时也激发了学生的兴趣。此实验表明：干燥的氯化钠固体，硝酸钾固体，蒸馏水都不导电，（严格地说，蒸馏水可以导电，只是导电能力非常弱，教材所用实验装置不能测出）但是，氯化钠溶液，硝酸钾溶液都可以导电，从而引出了电解质的概念，达到了本实验的目的之一。同时还可通过直观的实验现象让学生认识物质的导电性，也为之后学习电离的概念提供了实验依据。

1.2  新增实验2——必修第一册第二章铁、金属材料第一节铁及其化合物[探究]利用覆铜板制作图案（P70）

旧版教材中并未提及此部分内容，但同学们在教辅材料及习题册上常看到相关内容及练习题。新版教材在做此部分实验前先让同学们阅读[背景]，工业上运用氯化铁与铜反应的化学知识印刷电路板，这让学生不但学习了化学原理更深刻体会到了化学知识的用途，赞赏与敬佩化学对人类生产、生活所做出的巨大贡献，促使学生更加积极学习化学，培养了学生承担社会责任的共识。此外，学生通过完成思考与讨论（1）的相关化学方程式，达到了知识层面上的要求。而本实验的精彩之处还在于思考与讨论（2）所提出的问题：如何处理使用后的腐蚀液？学生可利用所学知识，用铁来还原废液中的铜离子，用氯水氧化废液中的亚铁离子，使得氯化铁再生。从而实现了腐蚀液的循环使用，大大提高了原料的利用率，在给学生渗透了“绿色化学”的理念的同时，也帮助了学生理解与完成化学工艺流程方面的相关问题。各省高考题中化学工业流程题向来都是重点，而工业流程题常出利用物质的氧化性去除目标物质或陌生氧化还原反应方程式的书写，及可循环利用物质的判断，均在本实验中有所体现。

1.3  新增实验3——必修第二册第五章化学工业生产中的重要非金属元素第二节氮及其化合物[实验5-5]二氧化氮溶于水的实验（P13）

氮的不同价态氧化物的物化性质是高中化学元素化合物知识的重头戏，尤其是氮氧化物和水反应的化学方程式及其定量计算，也是高一学生最头疼的一部分内容，最易失分的一类习题。而支撑这类计算的本质即是氮氧化物溶于水的实验，让学生了解本实验易于提高学生对这部分知识的掌握程度。可惜旧版教材对本实验的介绍并不多，新版教材填补了此漏洞，以全新的实验形式呈现，巧妙地使用先充入定量一氧化氮气体注射器，吸入定量水，学生可获得一氧化氮不溶于水的物理性质。又吸入定量空气后，可看到气体变为红棕色，一氧化氮与二氧化氮明显不同的颜色对高中生需要熟记二者气体的颜色有较大帮助。再次震荡后气体又变为无色，由于注射器体积小，刻度不易观察清楚，教师可利用投影仪放大让学生看清楚溶液及生成的气体具体所占体积。根据现象写出化学方程式可让学生深层次掌握了二氧化氮与水的反应，达到了事半功倍的效果。在此基础上再扩展其他的氮氧化物与水反应的化学方程式和讲解相关计算，学生会更易接受。此外，注射器在生活中并不罕见，方便灵活，微型环保，便于推广，既可以做演示实验还可以让学生做分组实验，非常符合现代的实验理念。

1.4  新增实验4——必修第二册第六章化学反应与能量变化第一节原电池[探究]简易电池的设计与制作（P37）

在旧版教材中并未提及水果实验，而新版教材将水果电池的设计与制作做为探究活动。第一，学生在自己设计实验的过程中可体会到构成原电池的要素有哪些，自己主动获得知识而不是像之前一样通过教师的讲授被动的学习。第二，在此实验中学生还可体会到实验探究中非常重要的一种研究方法——“控制变量”，学会正确的研究方法，严谨认真的科学态度才能获得正确的实验结论。第三，让学生了解到传统废旧电池中含有汞、砷、铅等有毒物质，对土壤环境有较大的污染，倡导学生不要随意丢弃废旧电池，应正确回收处理。而本节课使用的水果电池非常环保，符合现代社会的节能要求，利于环境保护，达到绿色化学。第四，水果中含有大量糖类，蛋白质，生物酸等物质，其中的生物酸起到电解质的作用[ 1 ]。这样学生了解了水果中含有电解质，既开拓了他们的视野，拓宽了知识面，又复习了电解质的概念，一举多得。第五，本次实验还体现了跨学科教学理念，化学跨学科教学是指以化学学科为主体， 以解决问题为导向， 融合其他学科内容的教学[ 2 ]。另外，学生连接电路组装电池是物理教学方面的内容，对物理的学习也有很大意义。

1.5  新增实验5——必修第二册第七章有机化合物第四节基本营养物质[实验7-9]（1）蛋白质的变性（3）蛋白质的灼烧气味（P86）

蛋白质是组成人体一切细胞，组织的重要成分。蛋白质的三大主要性质所对应的实验在旧版教材中只提及了蛋白质的显色反应，并未提及蛋白质的变性与蛋白质的灼烧气味两个实验。新版教材加以补充，其中蛋白质的变性实验，是学生通过观察实验现象，发现产生白色沉淀后，加蒸馏水不能再溶解，此与蛋白质的盐析产生的沉淀不同。可见二者的实验原理也是不一样的，教师可在此详细解析，将蛋白质两个易混淆的性质——变性与盐析区分开来。蛋白质的变性在实际生活中有非常多的应用，例如，用酒精棉球消毒、利用紫外光线的照射杀死棉被中的螨虫等。为了帮助学生对教学难点的理解，教师还可与学生一起展开“水果捞里捞蛋白”的实验活动。水果捞是当下非常流行的一款美食，在牛奶中加入各种各样的水果，既好吃又营养，还非常简单易做。但是当把菠萝加入到牛奶中时，牛奶凝结成固体析出，“水果捞”中捞出了固体蛋白质，那是因为菠萝中的有机酸使蛋白质发生了变性[ 3 ]。此外，蛋白质的灼烧气味实验是鉴别纯毛织品和纯棉制品最简单的方法。在酒精灯火焰上分别灼烧一小段头发和棉织品，头发的主要成分是角质蛋白，含硫蛋白質灼烧时会产生烧焦的羽毛气味，棉织品主要成分是纤维素，纤维素灼烧时会产生烧纸气味。实验方便简捷，易于操作，本着让学生多尝试、多动手的实验思想，尽可以让学生自己完成，在有趣活泼的实验氛围中学到知识。

1.6  新增实验6——选择性必修一第三章水溶液中的离子反应与平衡第一节电离平衡[实验3-1]同浓度同体积的盐酸和醋酸的导电能力比较（P56）

在旧版教材中比较了同浓度、同体积的盐酸和醋酸的pH值及与镁条反应的剧烈程度2个试验内容，新版教材又新添加了一个实验即比较二者的导电能力，导电能力的测定可借助小灯泡来完成。此对比试验再次提醒学生控制变量的重要性，如电压要相同，两电极间的距离要相同等等。此外，教师还可以借此扩展溶液的导电能力与哪些因素有关的问题，对后续的学习及习题训练都有较大的帮助。再者，通过实验现象的比较还可以顺理成章的引出强电解质与弱电解质的概念，便于学生理解与区分。

1.7  新增实验7——选择性必修一第四章化学反应与电能第三节金属的腐蚀与防护[实验4-3]（P108）

金属材料在日常生活中被腐蚀的现象十分普遍，被腐蚀的原因可分为化学腐蚀和电化学腐蚀，其中大部分的金属被腐蚀都是因为电化学腐蚀引起的，所以电化学的腐蚀与防护也是本章电化学部分的重要内容。在旧版教材中，只设计了铁钉的吸氧腐蚀实验，而新版教材又在此基础上添加了实验（2）模拟化学腐蚀和电化学腐蚀，将其作为对比试验。学生发现加入硫酸铜的试管中产生气体的速度更快，这让他们认识到构成原电池会大大增加金属被腐蚀的速率。此外，当学生发现了金属易被腐蚀，自然会联想到应探寻保护金属的方法，从而激发了学生学习新课的兴趣，为下节课的学习埋下伏笔。

1.8  新增实验8——选择性必修一第四章化学反应与电能第三节金属的腐蚀与防护[试验4-4（2）]牺牲阳极法试验（2）（P110）

[试验4-4（1）]模拟了牺牲船体上镶嵌的锌块而使船体免遭腐蚀，让学生认识了电化学防护方法——牺牲阳极的阴极保护法的意义和价值。在此基础上，新增的[实验4-4（2）]做了一组对照试验，（a）时将裹有锌皮的铁钉放入一个培养皿中，发现铁钉被保护锌被腐蚀。[实验4-4（2）]进一步介绍怎样具体的措施才能实现金属的保护，即需要用比被保护金属活泼的金属与其连接，才可以避免被腐蚀，更深入地研究了本节课的内容。此外，让学生多动手参与实验，可将电化学这部分抽象、难以理解的内容吸收的轻松一些。该实验是在探究钢铁腐蚀原理的基础上的应用探究。由学生根据电化学原理设计防腐蚀装置，培养学生进行系统设计和模型建构的高级思维能力，实现认知发展的“平衡化”，培养学生“科学精神与社会责任”这一核心素养[ 4 ]。

1.9  新增实验9——选择性必修2第三章晶体结构与性质第一节物质的聚集状态与晶体的常识[实验3-1]经不同途经得到的晶体（P71）

选择性必修二第三章的主要内容即是围绕晶体展开的，固体有晶体和非晶体之分，晶体和非晶体的本质差异在教师的口头讲授下学生并没有真切的感受，只能机械记忆。所以，为了让学生对晶体有更多的感性认识，教材介绍了形成晶体的3条途经。旧版教材只介绍了通过凝华得到碘晶体这一条途经的实验，新版教材又继续补充了另外两条途经对应的实验。其中[实验3-1]（1）（2）分别对应图3-5前两幅图片，通过学生动手完成实验，用肉眼观察晶体外形，便会增加学生对晶体的熟悉感，为后续开展深入学习晶体的教学有很大的帮助。此外，[实验3-1]（3）实验得到的是氯化钠晶体，并不是硫酸铜晶体，与图3-5第三幅图片并不对应。教师可启发学生依据[实验3-1]（3），自己设计一个实验以获得硫酸铜晶体，并以此检验学生对实验（3）是否完全掌握。同时可让学生们享受自己设计实验，完成实验，得到正确实验结果的喜悦之情。

1.10  新增实验10——选择性必修3第一章有机化合物的结构特点与研究方法第一节有机化合物的结构特点[实验1-1]钠与水，钠与无水乙醇的反应（P7）

学习有机化合物的要点即是弄清原子的成键特点，物质所含官能团的性质，旧版教材在介绍醇类性质时，钠与无水乙醇的反应并没有给出实验方案，而是直接介绍二者可以发生反应，让学生写出化学方程式。而新版教材让学生同时做钠与蒸馏水和钠与无水乙醇的实验，启发学生由已知推未知，通过两个实验现象的鲜明对比，说明乙醇和水的性质异同，再从本质出发，结合乙醇和水的结构做出解释，这样就可引入新的官能团——羟基。补充的实验还有助于激发学生探究CH3CH2OH分子中-OH中的氢没有H-OH中的H活泼的原因的兴趣，再依照钠与水反应的化学方程式就可写出钠与乙醇反应的化学方程式，在此基础上再展开学习羟基的多种性质时，学生接受起来就容易的多了。

1.11  新增实验11——选择性必修3第三章烃的衍生物第三节醇、酚[实验3-6]苯酚与氯化铁的显色反应（P64）

对于苯酚教材详细介绍了关于它的三部分内容：酸性，取代反应，显色反应。在旧版教材中苯酚的显色反应仅仅在资料卡片中作为阅读内容提到，以至于学生经常忽略它的重要性，忘记这个知识点，而新版教材将其设计成实验内容，可见大大提高了它的地位。此外，苯酚与氯化铁溶液作用显紫色，颜色变化明显，在学生的大脑中会形成深刻的印象。酚类物质一般都可以与氯化铁溶液作用显色，所以利用这一反应可方便快捷的检验苯酚的存在。

1.12  新增实验12——选择性必修3第四章生物大分子第一节糖类[实验4-2]纤维素的水解实验及其水解产物的检验（P106）

糖类物质是学生较为熟悉的广泛存在于生活中的物质，它的用途很大并且十分广泛。而纤维素是自然界中分布最广泛的一种糖，因为它参与构成了植物的细胞壁。葡萄糖是糖类物质的基本结构，本节内容对葡萄糖的物理性质、分子结构、化学性质、用途这几个方面均做了较为详细的介绍。在旧版教材中关于纤维素的水解产物是葡萄糖，直接以文字呈现出来的，但新教材将纤维素的水解及其水解产物的检验设计为实验，再一次复习巩固了葡萄糖的相关性质，也再次突出了重点，加深了学生对葡萄糖性质的理解与记忆。

2  总结

实验是进行科学探究的主要方式，是获得真知的重要途径，它的作用是其他教学手段难以替代的。高中化学学科核心素养包括“宏观辨识与微观探析”“变化观念与平衡思想”“证据推理与模型认知”“科学探究与创新意识”“科学精神与社会责任”5个维度，在实验探究的流程中均能充分体现与培养学生的核心素养[ 5 ]。在实验探究过程中教师应注意多提供学生自己动手操作的机会，注意改进传统的实验模式——“教师演示，学生记录现象”。并且，在实验教学过程中，也要多鼓励学生创造性的改进实验装置或设计更完美的实验方案，不要拘泥于课本，从而开拓发展学生的思维，培养学生的创新创造能力。一切以学生为主体的实验教学才是我们新课改后的正确方向。

参考文献：

［1］ 杨玉琴.关于“水果电池”的实验探究[J].化学教学，2008（1）：17-18.

［2］ 赵扬.基于课程标准的初中化学跨学科教学——以《DIY水果电池》为例[J].教育科学论坛，2018（34）：46-48，4.

［3］ 王丽，王艳芬.基于“蛋白质的变性”信息化教学设计的实施与反思[J].天津职业院校联合学报，2019，21（10）：63-67.

［4］ 于文文.建构主义学习理论与化学核心素养培养目标的融合研究——以“金属的腐蚀與防护”教学设计为例[J].科学咨询（教育科研），2020（10）：240-241.

［5］ 王云生.基础教育阶段学科核心素养及其确定——以化学学科核心素养为例[J].福建基础教育研究，2016（2）：7-9.