新人教版高中化學教材新增實驗分析

李思璇 吳林

摘 ? 要：實驗是化學學科的基礎，同時也是它的特色之處，實驗的存在使化學這門學科變得絢麗多彩。與舊版（2007年版）人教版高中化學教材相比，新版（2019年版）人教版高中化學教材新增了許多實驗內容，新增即是重點，文章將詳盡講解與分析新增實驗。

關鍵詞：新增實驗;解析與分析;新版教材

1 ?新版教材新增實驗講解與分析

1.1 ?新增實驗1——必修第一冊第一章物質及其變化第二節離子反應[實驗1-2]試驗物質的導電性（P13）

本節課介紹兩部分知識點：電解質的電離，離子反應。在舊版教材中，教材開門見山，直接給出了電解質及電離的定義。而對于高一的新生來說，電解質的概念是比較陌生而又抽象的，在初中并未接觸，其定義也是比較復雜，不易理解。為了彌補此缺點，新版教材在引入電解質的概念之前設計了[實驗1-2]。首先，教材結合生活常識（給電器通電時，濕手操作易發生觸電事故）創設情境，以真實的問題引起學生思考，同時也激發了學生的興趣。此實驗表明：干燥的氯化鈉固體，硝酸鉀固體，蒸餾水都不導電，（嚴格地說，蒸餾水可以導電，只是導電能力非常弱，教材所用實驗裝置不能測出）但是，氯化鈉溶液，硝酸鉀溶液都可以導電，從而引出了電解質的概念，達到了本實驗的目的之一。同時還可通過直觀的實驗現象讓學生認識物質的導電性，也為之后學習電離的概念提供了實驗依據。

1.2 ?新增實驗2——必修第一冊第二章鐵、金屬材料第一節鐵及其化合物[探究]利用覆銅板制作圖案（P70）

舊版教材中并未提及此部分內容，但同學們在教輔材料及習題冊上?？吹较嚓P內容及練習題。新版教材在做此部分實驗前先讓同學們閱讀[背景]，工業上運用氯化鐵與銅反應的化學知識印刷電路板，這讓學生不但學習了化學原理更深刻體會到了化學知識的用途，贊賞與敬佩化學對人類生產、生活所做出的巨大貢獻，促使學生更加積極學習化學，培養了學生承擔社會責任的共識。此外，學生通過完成思考與討論（1）的相關化學方程式，達到了知識層面上的要求。而本實驗的精彩之處還在于思考與討論（2）所提出的問題：如何處理使用后的腐蝕液？學生可利用所學知識，用鐵來還原廢液中的銅離子，用氯水氧化廢液中的亞鐵離子，使得氯化鐵再生。從而實現了腐蝕液的循環使用，大大提高了原料的利用率，在給學生滲透了“綠色化學”的理念的同時，也幫助了學生理解與完成化學工藝流程方面的相關問題。各省高考題中化學工業流程題向來都是重點，而工業流程題常出利用物質的氧化性去除目標物質或陌生氧化還原反應方程式的書寫，及可循環利用物質的判斷，均在本實驗中有所體現。

1.3 ?新增實驗3——必修第二冊第五章化學工業生產中的重要非金屬元素第二節氮及其化合物[實驗5-5]二氧化氮溶于水的實驗（P13）

氮的不同價態氧化物的物化性質是高中化學元素化合物知識的重頭戲，尤其是氮氧化物和水反應的化學方程式及其定量計算，也是高一學生最頭疼的一部分內容，最易失分的一類習題。而支撐這類計算的本質即是氮氧化物溶于水的實驗，讓學生了解本實驗易于提高學生對這部分知識的掌握程度?？上f版教材對本實驗的介紹并不多，新版教材填補了此漏洞，以全新的實驗形式呈現，巧妙地使用先充入定量一氧化氮氣體注射器，吸入定量水，學生可獲得一氧化氮不溶于水的物理性質。又吸入定量空氣后，可看到氣體變為紅棕色，一氧化氮與二氧化氮明顯不同的顏色對高中生需要熟記二者氣體的顏色有較大幫助。再次震蕩后氣體又變為無色，由于注射器體積小，刻度不易觀察清楚，教師可利用投影儀放大讓學生看清楚溶液及生成的氣體具體所占體積。根據現象寫出化學方程式可讓學生深層次掌握了二氧化氮與水的反應，達到了事半功倍的效果。在此基礎上再擴展其他的氮氧化物與水反應的化學方程式和講解相關計算，學生會更易接受。此外，注射器在生活中并不罕見，方便靈活，微型環保，便于推廣，既可以做演示實驗還可以讓學生做分組實驗，非常符合現代的實驗理念。

1.4 ?新增實驗4——必修第二冊第六章化學反應與能量變化第一節原電池[探究]簡易電池的設計與制作（P37）

在舊版教材中并未提及水果實驗，而新版教材將水果電池的設計與制作做為探究活動。第一，學生在自己設計實驗的過程中可體會到構成原電池的要素有哪些，自己主動獲得知識而不是像之前一樣通過教師的講授被動的學習。第二，在此實驗中學生還可體會到實驗探究中非常重要的一種研究方法——“控制變量”，學會正確的研究方法，嚴謹認真的科學態度才能獲得正確的實驗結論。第三，讓學生了解到傳統廢舊電池中含有汞、砷、鉛等有毒物質，對土壤環境有較大的污染，倡導學生不要隨意丟棄廢舊電池，應正確回收處理。而本節課使用的水果電池非常環保，符合現代社會的節能要求，利于環境保護，達到綠色化學。第四，水果中含有大量糖類，蛋白質，生物酸等物質，其中的生物酸起到電解質的作用[ 1 ]。這樣學生了解了水果中含有電解質，既開拓了他們的視野，拓寬了知識面，又復習了電解質的概念，一舉多得。第五，本次實驗還體現了跨學科教學理念，化學跨學科教學是指以化學學科為主體， 以解決問題為導向， 融合其他學科內容的教學[ 2 ]。另外，學生連接電路組裝電池是物理教學方面的內容，對物理的學習也有很大意義。

1.5 ?新增實驗5——必修第二冊第七章有機化合物第四節基本營養物質[實驗7-9]（1）蛋白質的變性（3）蛋白質的灼燒氣味（P86）

蛋白質是組成人體一切細胞，組織的重要成分。蛋白質的三大主要性質所對應的實驗在舊版教材中只提及了蛋白質的顯色反應，并未提及蛋白質的變性與蛋白質的灼燒氣味兩個實驗。新版教材加以補充，其中蛋白質的變性實驗，是學生通過觀察實驗現象，發現產生白色沉淀后，加蒸餾水不能再溶解，此與蛋白質的鹽析產生的沉淀不同?？梢姸叩膶嶒炘硪彩遣灰粯拥?，教師可在此詳細解析，將蛋白質兩個易混淆的性質——變性與鹽析區分開來。蛋白質的變性在實際生活中有非常多的應用，例如，用酒精棉球消毒、利用紫外光線的照射殺死棉被中的螨蟲等。為了幫助學生對教學難點的理解，教師還可與學生一起展開“水果撈里撈蛋白”的實驗活動。水果撈是當下非常流行的一款美食，在牛奶中加入各種各樣的水果，既好吃又營養，還非常簡單易做。但是當把菠蘿加入到牛奶中時，牛奶凝結成固體析出，“水果撈”中撈出了固體蛋白質，那是因為菠蘿中的有機酸使蛋白質發生了變性[ 3 ]。此外，蛋白質的灼燒氣味實驗是鑒別純毛織品和純棉制品最簡單的方法。在酒精燈火焰上分別灼燒一小段頭發和棉織品，頭發的主要成分是角質蛋白，含硫蛋白質灼燒時會產生燒焦的羽毛氣味，棉織品主要成分是纖維素，纖維素灼燒時會產生燒紙氣味。實驗方便簡捷，易于操作，本著讓學生多嘗試、多動手的實驗思想，盡可以讓學生自己完成，在有趣活潑的實驗氛圍中學到知識。

1.6 ?新增實驗6——選擇性必修一第三章水溶液中的離子反應與平衡第一節電離平衡[實驗3-1]同濃度同體積的鹽酸和醋酸的導電能力比較（P56）

在舊版教材中比較了同濃度、同體積的鹽酸和醋酸的pH值及與鎂條反應的劇烈程度2個試驗內容，新版教材又新添加了一個實驗即比較二者的導電能力，導電能力的測定可借助小燈泡來完成。此對比試驗再次提醒學生控制變量的重要性，如電壓要相同，兩電極間的距離要相同等等。此外，教師還可以借此擴展溶液的導電能力與哪些因素有關的問題，對后續的學習及習題訓練都有較大的幫助。再者，通過實驗現象的比較還可以順理成章的引出強電解質與弱電解質的概念，便于學生理解與區分。

1.7 ?新增實驗7——選擇性必修一第四章化學反應與電能第三節金屬的腐蝕與防護[實驗4-3]（P108）

金屬材料在日常生活中被腐蝕的現象十分普遍，被腐蝕的原因可分為化學腐蝕和電化學腐蝕，其中大部分的金屬被腐蝕都是因為電化學腐蝕引起的，所以電化學的腐蝕與防護也是本章電化學部分的重要內容。在舊版教材中，只設計了鐵釘的吸氧腐蝕實驗，而新版教材又在此基礎上添加了實驗（2）模擬化學腐蝕和電化學腐蝕，將其作為對比試驗。學生發現加入硫酸銅的試管中產生氣體的速度更快，這讓他們認識到構成原電池會大大增加金屬被腐蝕的速率。此外，當學生發現了金屬易被腐蝕，自然會聯想到應探尋保護金屬的方法，從而激發了學生學習新課的興趣，為下節課的學習埋下伏筆。

1.8 ?新增實驗8——選擇性必修一第四章化學反應與電能第三節金屬的腐蝕與防護[試驗4-4（2）]犧牲陽極法試驗（2）（P110）

[試驗4-4（1）]模擬了犧牲船體上鑲嵌的鋅塊而使船體免遭腐蝕，讓學生認識了電化學防護方法——犧牲陽極的陰極保護法的意義和價值。在此基礎上，新增的[實驗4-4（2）]做了一組對照試驗，（a）時將裹有鋅皮的鐵釘放入一個培養皿中，發現鐵釘被保護鋅被腐蝕。[實驗4-4（2）]進一步介紹怎樣具體的措施才能實現金屬的保護，即需要用比被保護金屬活潑的金屬與其連接，才可以避免被腐蝕，更深入地研究了本節課的內容。此外，讓學生多動手參與實驗，可將電化學這部分抽象、難以理解的內容吸收的輕松一些。該實驗是在探究鋼鐵腐蝕原理的基礎上的應用探究。由學生根據電化學原理設計防腐蝕裝置，培養學生進行系統設計和模型建構的高級思維能力，實現認知發展的“平衡化”，培養學生“科學精神與社會責任”這一核心素養[ 4 ]。

1.9 ?新增實驗9——選擇性必修2第三章晶體結構與性質第一節物質的聚集狀態與晶體的常識[實驗3-1]經不同途經得到的晶體（P71）

選擇性必修二第三章的主要內容即是圍繞晶體展開的，固體有晶體和非晶體之分，晶體和非晶體的本質差異在教師的口頭講授下學生并沒有真切的感受，只能機械記憶。所以，為了讓學生對晶體有更多的感性認識，教材介紹了形成晶體的3條途經。舊版教材只介紹了通過凝華得到碘晶體這一條途經的實驗，新版教材又繼續補充了另外兩條途經對應的實驗。其中[實驗3-1]（1）（2）分別對應圖3-5前兩幅圖片，通過學生動手完成實驗，用肉眼觀察晶體外形，便會增加學生對晶體的熟悉感，為后續開展深入學習晶體的教學有很大的幫助。此外，[實驗3-1]（3）實驗得到的是氯化鈉晶體，并不是硫酸銅晶體，與圖3-5第三幅圖片并不對應。教師可啟發學生依據[實驗3-1]（3），自己設計一個實驗以獲得硫酸銅晶體，并以此檢驗學生對實驗（3）是否完全掌握。同時可讓學生們享受自己設計實驗，完成實驗，得到正確實驗結果的喜悅之情。

1.10 ?新增實驗10——選擇性必修3第一章有機化合物的結構特點與研究方法第一節有機化合物的結構特點[實驗1-1]鈉與水，鈉與無水乙醇的反應（P7）

學習有機化合物的要點即是弄清原子的成鍵特點，物質所含官能團的性質，舊版教材在介紹醇類性質時，鈉與無水乙醇的反應并沒有給出實驗方案，而是直接介紹二者可以發生反應，讓學生寫出化學方程式。而新版教材讓學生同時做鈉與蒸餾水和鈉與無水乙醇的實驗，啟發學生由已知推未知，通過兩個實驗現象的鮮明對比，說明乙醇和水的性質異同，再從本質出發，結合乙醇和水的結構做出解釋，這樣就可引入新的官能團——羥基。補充的實驗還有助于激發學生探究CH3CH2OH分子中-OH中的氫沒有H-OH中的H活潑的原因的興趣，再依照鈉與水反應的化學方程式就可寫出鈉與乙醇反應的化學方程式，在此基礎上再展開學習羥基的多種性質時，學生接受起來就容易的多了。

1.11 ?新增實驗11——選擇性必修3第三章烴的衍生物第三節醇、酚[實驗3-6]苯酚與氯化鐵的顯色反應（P64）

對于苯酚教材詳細介紹了關于它的三部分內容：酸性，取代反應，顯色反應。在舊版教材中苯酚的顯色反應僅僅在資料卡片中作為閱讀內容提到，以至于學生經常忽略它的重要性，忘記這個知識點，而新版教材將其設計成實驗內容，可見大大提高了它的地位。此外，苯酚與氯化鐵溶液作用顯紫色，顏色變化明顯，在學生的大腦中會形成深刻的印象。酚類物質一般都可以與氯化鐵溶液作用顯色，所以利用這一反應可方便快捷的檢驗苯酚的存在。

1.12 ?新增實驗12——選擇性必修3第四章生物大分子第一節糖類[實驗4-2]纖維素的水解實驗及其水解產物的檢驗（P106）

糖類物質是學生較為熟悉的廣泛存在于生活中的物質，它的用途很大并且十分廣泛。而纖維素是自然界中分布最廣泛的一種糖，因為它參與構成了植物的細胞壁。葡萄糖是糖類物質的基本結構，本節內容對葡萄糖的物理性質、分子結構、化學性質、用途這幾個方面均做了較為詳細的介紹。在舊版教材中關于纖維素的水解產物是葡萄糖，直接以文字呈現出來的，但新教材將纖維素的水解及其水解產物的檢驗設計為實驗，再一次復習鞏固了葡萄糖的相關性質，也再次突出了重點，加深了學生對葡萄糖性質的理解與記憶。

2 ?總結

實驗是進行科學探究的主要方式，是獲得真知的重要途徑，它的作用是其他教學手段難以替代的。高中化學學科核心素養包括“宏觀辨識與微觀探析”“變化觀念與平衡思想”“證據推理與模型認知”“科學探究與創新意識”“科學精神與社會責任”5個維度，在實驗探究的流程中均能充分體現與培養學生的核心素養[ 5 ]。在實驗探究過程中教師應注意多提供學生自己動手操作的機會，注意改進傳統的實驗模式——“教師演示，學生記錄現象”。并且，在實驗教學過程中，也要多鼓勵學生創造性的改進實驗裝置或設計更完美的實驗方案，不要拘泥于課本，從而開拓發展學生的思維，培養學生的創新創造能力。一切以學生為主體的實驗教學才是我們新課改后的正確方向。

參考文獻：

［1］ 楊玉琴.關于“水果電池”的實驗探究[J].化學教學，2008（1）：17-18.

［2］ 趙揚.基于課程標準的初中化學跨學科教學——以《DIY水果電池》為例[J].教育科學論壇，2018（34）：46-48，4.

［3］ 王麗，王艷芬.基于“蛋白質的變性”信息化教學設計的實施與反思[J].天津職業院校聯合學報，2019，21（10）：63-67.

［4］ 于文文.建構主義學習理論與化學核心素養培養目標的融合研究——以“金屬的腐蝕與防護”教學設計為例[J].科學咨詢（教育科研），2020（10）：240-241.

［5］ 王云生.基礎教育階段學科核心素養及其確定——以化學學科核心素養為例[J].福建基礎教育研究，2016（2）：7-9.