沪科版高中化学教科书实验探究特色解读及建议

王海富 经志俊

摘要：  基于“强化实验探究，落实课程标准要求”“引领实验创新，提升实验育人价值”的视角，解读“新仪器改进实验装置；新视角优化探究效果；绿色化聚焦环境保护；数字化凸显现代技术；重对比加强证据推理；重开放关注方案设计”等沪科版高中化学教科书实验探究的特色。并提出“梳理探究主题，理解实验探究意义”“聚焦学习主题，适度整合探究实验”“基于课标要求，规划学生必做实验”“结合实验条件，合理采用创新素材”等实施建议。

关键词：  实验探究； 实验创新； 沪科版； 高中化学教科书； 实验教学建议

文章编号： 1005-6629（2024）05-0022-05

中图分类号： G633.8

文献标识码： B

化学实验有助于激发学生学习化学的兴趣，创设生动活泼的教学情境，帮助学生理解和掌握化学知识和技能，启迪学生的科学思维，训练学生的科学方法，培养学生的科学态度和价值观［1］。

1  沪科版教科书实验探究的编排特色

1.1  强化实验探究，落实课程标准要求

实验探究是一种重要的科学实践活动，是化学学科核心素养的构成要素之一［2］。

基于“重视实验探究与实践活动”的教材编写建议，沪科版教科书大力开发实验教学资源、充分发掘实验教学价值，共安排63个实验探究（见表1）及4个以实验探究为核心的项目化学习活动，充分落实课程标准要求。

教科书内容安排

必修第一册实验探究（20个）：胶体的丁达尔现象；实验室制备氯气；从碘水中萃取碘；配制100mL 1.000mol·L-1氯化钠溶液；电解饱和食盐水；氯气的化学性质；探究氯气与水反应；物质的导电性；溶液中的离子反应；比较氯、溴、碘单质的活泼性；卤素离子与银离子反应；硫与铁反应；二氧化硫的性质；二氧化硫的还原性；浓硫酸使蔗糖脱水；浓硫酸与铜反应；氨的喷泉实验；氨与氯化氢反应；铵盐的性质；钠、镁、铝元素性质的递变。项目化学习（2项）：如何测定气体摩尔体积；如何测定硫酸铜晶体中结晶水的含量［3］。

必修第二册实验探究（15个）：不同条件下钠在空气中的反应；过氧化钠性质的探究；氢氧化钠与铝的反应；氢氧化铁和氢氧化亚铁的制备；比较碳酸钠、碳酸氢钠的化学性质；铝热反应；铜-锌原电池；大理石与盐酸反应的速率；影响化学反应速率的因素；化学平衡的移动；制作甲烷等分子空间结构的模型；乙烯的性质；乙醇、水与钠反应的实验对比；乙醇的催化氧化；葡萄糖的检验。项目化学习（2项）：如何测定菠菜中铁元素的含量；如何利用数据库探究有机分子的空间结构［4］。

选择性必修1

实验探究（11个）：碳酸氢钠与柠檬酸反应的热效应；用简易量热计测定中和反应的反应热；压强对化学平衡的影响；强酸与强碱的中和滴定；盐溶液酸碱性的测定；AgCl与AgI沉淀的转化；锌与CuSO4溶液反应的能量变化；自制燃料电池；电解CuCl2溶液；电镀锌；模拟钢铁腐蚀［5］。

选择性必修2实验探究（3个）：分子的极性；简单配位化合物的生成；晶体的各向异性［6］。

选择性必修3

实验探究（14个）：苯的性质；苯的硝化反应；甲苯的性质；1-溴丁烷的取代反应；苯酚的物理性质；苯酚的弱酸性；苯酚的取代反应；乙醛的氧化反应；乙酸与乙醇的酯化反应；乙酸乙酯的水解反应；葡萄糖的还原性；蔗糖的水解；检验氨基酸的方法；有机物中常见官能团的检验［7］。

聚焦“形成结构决定性质，性质决定应用的观念；揭示各类变化的特征和规律；能依据探究目的设计并优化实验方案，完成实验操作，能对观察记录的实验信息进行加工并获得结论；具有绿色化学观念和可持续发展意识”等课程目标，沪科版教科书聚焦“物质结构与性质”“物质性质与应用”“物质制备与分离”“反应原理与规律”等4大主题展开实验探究。

1.2  引领实验创新，提升实验育人价值

实验创新是一种典型的学习资源开发，是高中学生创新能力的重要提升途径。基于“尽可能设计多样化的实验探究学习任务”的教学与评价建议和“有条件的地方和学校应逐步引进一些现代化仪器设备”的实验室建设建议［8］，沪科版教科书积极探索实验创新、丰富传统化学实验的育人价值，着力从“新仪器、新视角、绿色化、数字化、重對比、重开放”等6个维度对实验探究进行优化和创新。

1.2.1  新仪器改进实验装置，感受仪器迭代价值

在实验探究中引入“恒压漏斗、电子天平、低压发热器、石英蒸发皿、点火枪、双连球、塑料活塞、发光二极管、磁力搅拌器”等新仪器，改进实验装置、优化实验手段，保障实验探究更简便、更可靠，引导学生感受技术进步的意义。

如，“苯的硝化反应”实验探究中“向加有磁力搅拌子的大试管中加入1.5mL浓硝酸，并将大试管放在冷水浴中，启动搅拌，然后慢慢加入2mL浓硫酸，再慢慢加1mL苯。在55～60℃水浴中加热并搅拌10min，……”，使用恒温磁力搅拌器，无须在配制试剂与反应过程中，反复振荡试管（见图1）。

1.2.2  新视角优化探究效果，启迪创新思维发展

在实验探究中引入“希夫试剂、葡萄糖试纸、茚三酮”等新试剂、“熔融盐导电、BaCl2+H2O2验证SO2还原性、图像呈现实验数据、折叠甲烷分子模型”等新方法，打破常规思维，拓展实验视野，保障实验探究更新颖、更有趣，启迪学生创新思维的发展。如，“物质导电性”实验探究中“在V形玻璃管里装入少量硝酸钾固体，加热玻璃管，待固体熔化时，再插入电极，……”，简单的实验装置、明显的实验现象为学生认知熔融离子化合物的导电性提供了直观的视觉感受（见图2）。

1.2.3  绿色化聚焦环境保护，强化社会责任意识

在实验探究中采用“三通阀、封管、气袋、针筒、塑料瓶”等器具，通过阻断实验中的污染物扩散途径、增强污染物的吸收效果，保障实验探究更安全、更环保，强化学生社会责任意识。

如，“氨与氯化氢反应”的实验探究中“向容积约500mL的塑料瓶中滴入几滴浓氨水，在瓶盖内侧贴一小张滤纸，向滤纸上滴几滴浓盐酸后，立即将瓶盖拧上，观察现象”比“用蘸浓盐酸的玻璃棒与蘸浓氨水的玻璃棒相互靠近，观察有白烟生成”的实验方案更加生动、环保（见图3）。

1.2.4  数字化凸显现代技术，激发技术创新动力

在实验探究中借助“压强传感器、色度传感器、温度传感器”等数字化技术，直观呈现化学变化过程中的体系相关物理量的变化曲线，保障实验探究更准确、更科学，激发学生技术创新的欲望。

如，“用簡易热量计测定中和反应的反应热”实验探究“使用磁力搅拌器，通过温度传感器测量盐酸、NaOH溶液的温度，跟踪反应过程的温度变化”，自动生成反应过程中温度随时间变化的关系曲线（见图4）。

1.2.5  重对比加强证据推理，深化科学方法体验

在实验探究中采用不同研究对象、不同试剂或试剂添加顺序的实验方案，基于不同实验现象的对比，推理得出相应的实验结论。对比实验，既增强了实验结论的说服力，又能更好地培养学生的证据推理能力，深化对科学方法的体验。

如，“苯酚的弱酸性”的实验探究“①在环己醇和苯酚的水溶液中分别滴加紫色石蕊试液；②在环己醇和苯酚的浊液中滴加5%氢氧化钠溶液，振荡试管；③向实验②所得的溶液中分别通入过量二氧化碳气体”。比单独对“苯酚进行实验探究”更具有说服力。

1.2.6  重开放关注方案设计，促进探究能力发展

在实验探究中运用开放的实验情境，在明确实验目的的同时，提供可选择的试剂，要求学生自主设计实验方案。开放实验有助于深层次评价学生宏观辨识、实验探究、证据推理等化学学科核心素养的发展水平。

如，“有机物中常见官能团的检验”实验探究“某无色液体可能是无水乙醇、冰醋酸、苯酚溶液、乙醛溶液、乙酸乙酯、环己烯或1-溴丁烷中的一种，请设计实验方案进行确认。所提供试剂：待测无色液体、金属钠、溴的四氯化碳溶液、酸性高锰酸钾溶液、稀硝酸、氢氧化钠溶液、氨水、硫酸铜溶液、氯化铁溶液、硝酸银溶液、碳酸氢钠溶液、蒸馏水”。

2  沪科版教科书实验探究的教学建议

2.1  梳理探究主题，理解实验探究意义

沪科版教科书的实验探究，依据教学内容安排，涉及实验基本操作、科学方法和科学态度，但不同类型的实验探究往往侧重不同的教学目标且内隐于实验方案之中。基于“物质结构与性质”“物质性质与应用”“物质制备与分离”“反应原理与规律”等4大探究主题梳理实验内容和教学意义（见表2），有助于一线教师明确实验探究重点，理解实验探究意义，从而保障实验探究效果。

探究主题实验内容教学意义［9］

物质性质与应用胶体的丁达尔现象，氯气的化学性质，物质的导电性等34个实验探究。  通过实验现象推理物质性质，基于特征反应实现物质检验，基于物质性质理解物质用途；训练并规范实验基本操作，认识并重视物质转化条件。建构基于探究目的设计实验方案的认知模型。

物质制备与分离实验室制备氯气，从碘水中萃取碘等5个实验探究。基于实验方案理解制备原理，结合实验装置辨识各自功能，基于物质性质选择分离方法，基于实验目的规范实验操作。

反应原理与规律电解饱和食盐水，比较氯、溴、碘单质的活泼性等18个实验探究。探究物质转化规律与影响因素，掌握控制变量进行对比实验、依据实验现象得出结论的研究方法，提升学生的科学探究和证据推理等学科核心素养。

物质结构与性质制作甲烷等分子空间结构的模型，钠、镁、铝元素性质的递变等6个实验探究。通过模型搭建形成从分子结构和化学键的视角来探析有机化合物的结构特点。训练实验基本操作。

2.2  聚焦学习主题，适度整合探究实验

沪科版教科书的实验探究，既丰富了实验教学资源，又拓宽了师生探究视野。但部分实验探究的设计趋于碎片化，如“苯酚的物理性质”“苯酚的弱酸性”“苯酚的取代反应”等3个实验探究，探究对象都是苯酚的性质，在教学实施中宜将其整合为一个系列探究实验（见表3）。对碎片化实验的适度整合有助于提升学生的实验探究能力，诱发深度学习的发生。

2.3  基于课标要求，规划学生必做实验

沪科版教科书的实验探究，虽覆盖了学生必做实验，且丰富了学生实验资源。但学生必做实验的安排缺乏统一性，如“铁及其化合物的性质”“用化学沉淀法去除粗盐中的杂质离子”“有机化合物中常见官能团的检验”等课标明确要求的18个学生必做实验，在教学实施中宜精心选择和设计学生实验方案（见表4）。对学生必做实验的精心设计有助于学生增强探究物质性质和变化的兴趣，增进学生对科学探究的理解，发展科学探究能力。

2. 学会铁离子的检验方法

3. 认识可通过氧化还原反应实现含有不同价态同种元素的物质间的相互转化

实验用品试管、胶头滴管。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、蒸馏水、锌片、铜片、铁粉、铁丝。

实验步骤1. 铁及其化合物性质

（1） 铁单质的还原性

（2） 铁盐的氧化性

（3） 亚铁盐的氧化性和还原性

2. 铁离子的检验

问题与讨论以铁屑为原料，如何制备硫酸亚铁晶体？

2.4  结合实验条件，灵活采用创新素材

沪科版教科书的实验探究，既聚焦于实验装置创新，又着力于现代技术应用。对新仪器的功能解读、新技术的应用分析，有助于学生拓展实验创新的视野、明晰方案评价的方向，为创新能力的培养与批判性思维的开发奠定基础。但部分实验仪器的配备追求高规格，如“氯气的实验室制备”“中和热的测定”“苯的硝化”等，在教学实施中宜基于学校实验条件，合理应用教科书资源。

如，氯气的实验室制备，条件许可则采用创新实验装置（图5），并引导学生解读新仪器（恒压滴液漏斗）的功能；条件受限可采用传统实验装置（图6）。

沪科版普通高中化学教科书对实验探究教学内容的开发、实验方法的创新为一线教师提供了丰富的资源，但如何基于课程标准的理念和要求用好实验教学资源、充分发挥实验的教学功能，还有待于一线教师的创造性实践。

参考文献：

［1］［2］［8］中华人民共和国教育部制定. 普通高中化学课程标准（2017年版2020年修订）［S］.北京：人民教育出版社， 2020： 58.

［3］麻生明， 陈寅主编. 普通高中教科书·必修第一册［M］. 上海： 上海科学技术出版社， 2021： 12， 15， 25， 45， 49， 130.

［4］麻生明， 陈寅主编. 普通高中教科书·必修第二册［M］. 上海： 上海科学技术出版社， 2021： 13， 57， 92， 102.

［5］麻生明， 陈寅主编. 普通高中教科书·化学反应原理［M］. 上海： 上海科学技术出版社， 2023： 30， 47， 76， 91.

［6］麻生明， 陈寅主编. 普通高中教科书·物质结构与性质［M］. 上海： 上海科学技术出版社， 2023： 13， 16， 33， 42， 87.

［7］麻生明， 陈寅主编. 普通高中教科书·有机化学基础［M］. 上海： 上海科学技术出版社， 2023： 25， 32， 39， 105.

［9］［10］王广扬， 经志俊. 江苏高中化学学业水平等级考试化学实验评价的要求及教学启示［J］. 化学教学， 2023， （2）： 28～32.