核心术语

◆义务教育〓◆实验内容〓◆实验探究活动〓◆内容体系

一、 义务教育化学课程标准实验内容

在《全日制义务教育化学课程标准》中，化学实验以分散的形式分布在“科学探究”、“身边的化学物质”、“物质构成的奥秘”、“物质的化学变化”和“化学与社会发展”等五个主题中。主要实验内容如表17所示。

表17〓全日制义务教育化学实验内容

主题实验内容

科学探究

药品的取用、简单仪器的使用和连接、加热等基本的实验操作练习

根据实验目的，选择实验药品和仪器

配制一定溶质质量分数的溶液

用酸碱指示剂、pH试纸检验溶液的酸碱性

检验和区分一些常见的物质

使用过滤和蒸发的方法对混合物进行分离

运用简单的装置和方法制取某些气体

身边的化学物质

实验探究空气中氧气的体积分数

实验： 氧气和二氧化碳的制取和性质

实验探究： 呼出的气体中二氧化碳的相对含量与空气中二氧化碳相对含量的差异

根据实验现象推断水的组成

试验活性炭和明矾的净水作用

了解吸附、沉淀、过滤和蒸馏等净化水的常用方法

配制一定溶质质量分数的溶液

实验： 氯化钠、硝酸铵、氢氧化钠三种物质在水中溶解时的放热(或吸热)现象

观察生产、生活中的乳化现象

配制某种植物无土栽培所需的无机盐营养液

实验： 金属的物理性质和某些化学性质

用实验方法将氧化铁中的铁还原出来

设计实验探究铁制品锈蚀的条件

试验某些植物花朵汁液在酸性和碱性溶液中的颜色变化

使用pH试纸测定唾液、食醋、果汁、肥皂水、雨水和土壤溶液等的酸碱性

自制汽水

常用铵态氮肥的检验

实验探究酸、碱的主要性质

续表

主题实验内容

物质构成的奥秘

实验： 水的电解

加热碘固体，观察发生的现象

实验： 粗盐中难溶性杂质的去除

实验： 比较空气和水压缩时的体积变化情况

观察并解释浓氨水和浓盐酸接近时的“空中生烟”现象

物质的化学变化

观察一组化学变化，讨论并归纳化学变化的一些特征

设计实验证明加热碱式碳酸铜有新物质生成

观察二氧化锰、硫酸铜溶液对双氧水分解反应的影响

观察铜锌原电池实验

实验： 镁条燃烧、高锰酸钾加热分解

设计实验证明： 氢氧化钠与盐酸能发生化学反应

实验探究： 酸溶液、盐溶液与金属发生置换反应及其规律

小组协作完成当地土壤酸碱性测定的实验，提出土壤改良的建议或适宜的种植方案

实验探究化学反应中的质量关系

化学与社会发展

观察某些燃料完全燃烧和不完全燃烧的现象

燃烧条件的实验探究

实验： 氢气的燃烧

观察少量的汽油、柴油、润滑油样品的燃烧现象

用简单的实验方法区分棉纤维、羊毛纤维和合成纤维（如腈纶）

设计实验，探究农药、化肥对农作物或水生生物的影响

二、 义务教育化学教材实验探究特点

2011年版义务教育化学课程标准在“课程性质”中特别新增了对化学实验的阐述，明确指出： “化学是一门以实验为基础的学科，在教学中创设以实验为主的科学探究活动，有助于激发学生对科学的兴趣，引导学生在观察、实验和交流讨论中学习化学知识，提高学生的科学探究能力。”也就是说，2011年版课程标准不仅重视化学实验对于激发学生化学学习兴趣的作用，而且更加强调化学实验对于转变学生化学学习方式和提高学生科学探究能力的功能。

（一） 提高了“实验探究活动”的质量

以北京科学、广东教育版的初中化学教科书为例，探究性实验被设置在“探究活动”这个栏目中，上册有11个，下册有22个。且每一章各有一个典型探究案例，表18列出了这10个典型实验探究。陈微，钱扬义，邓峰.解读北京科学、广东教育版义务教育课程标准化学教科书中的化学实验探究［J］.化学教育，2007（9）： 1517.

表18〓北京科学、广东教育版化学教科书中的10个典型实验探究

章探究实验名称探究类型活动目的

一金属铜受热发生变化的实验探究策略探究介绍科学探究，使学生对科学探究过程有一个基本的认识

二吸入和呼出气体成分的实验探究设计探究让学生知道氧气、二氧化碳的主要性质和用途

三实验室制氧气的探究方法探究让学生初步学习在实验室制取氧气的方法

四水由什么元素组成的实验探究理论探究让学生认识水的组成

五实验室制取二氧化碳的探究方法探究让学生初步学习在实验室制取二氧化碳的方法

六金属化学性质的实验探究性质探究是“金属与金属矿物”中的重点内容

七硫酸铜晶体溶解快慢的实验探究性质探究加深学生对溶解现象的认识

八酸、碱化学性质的实验探究性质探究让学生知道常见酸碱的主要性质

九甲烷元素组成的实验探究理论探究让学生了解使用天然气对环境的影响，懂得选择对环境污染较小的燃料

十吸烟危害健康的实验探究实践探究以其与生活联系紧密的优点引起学生的兴趣，使学生知道某些物质有损人体健康

科学探究作为课程目标和重要的学习内容已成共识，以此将知识与学生能力发展联系在一起。新版教材精选探究内容，从学科发展、学生认知和教师教学等因素综合考虑，注意遵循学科的逻辑规律、学生学习的可接受性，以及教师教学的适应性，加强科学性、趣味性和教学性。从多种形式和不同水平层次，加强对学生实验与探究活动中的方法指导。提供科学研究方法、学习方法及实验方法指导，增强探究性和思考性。

（二） 突出了科学探究过程和科学方法的训练

该版本教科书中的探究活动一般是按照“设置具体情境或观察实验—提出关键问题—假设与预测—实验与事实—解释与结论—表达与交流—拓展与迁移”方式处理，其中有些探究性实验包含了以上所有步骤，有些仅涉及其中几个，但无论是完整步骤还是不完整步骤，都一改往常传统教材中将知识结论直接呈现出来的这种被动接受式的学习，转为以学生为主体，教师为引导，让学生思考，自主建构知识，交流讨论，找出知识之间的内在联系，从而形成概括性结论。为此，编写者设计了一些填空或未完成的表格，要求学生自己记录、归纳、整理，并与其他同学交流讨论，培养其分析总结、回顾反思、自我评价的习惯和能力。

由于培养学生的探究能力需要遵循“内容由易到难、指导由多到少”的原则，因此，在第一章“大家都来学化学”中编写者首先提供一个完整步骤的原创探究性实验——“金属铜受热发生变化的实验探究”，在书中我们看到这个实验的空白处较少，假设与实验设计都已经给出，只需要学生观察并填写实验现象即可。正是因为编写者考虑到师生们刚接触探究活动，先给出一个完整的探究范例，既让教师们熟悉完整的科学探究步骤该怎样实施，又让学生们认识和了解科学探究的过程和方法。

（三） 解决了教学课时不足和探究费时的矛盾

由于现有的教学课时不足，不可能每一个探究活动都经历探究的8个步骤，同时也是为了有的放矢地培养学生科学探究某方面的能力，因此教科书针对具体的实验内容在探究过程的某些环节上有所取舍和侧重。表19为10个典型实验探究所侧重培养的能力。

表19〓10个典型实验探究所侧重培养的能力

章探究实验名称侧重培养的能力

一金属铜受热发生变化的实验探究观察与交流能力

二吸入和呼出气体成分的实验探究猜想与假设能力、实验设计能力

三实验室制氧气的探究分析比较和推断能力、讨论与交流能力

四水由什么元素组成的实验探究搜集证据能力、拓展与迁移能力

五实验室制取二氧化碳的探究分析比较能力、讨论与交流能力

六金属化学性质的实验探究实验设计能力、归纳与概括能力

七硫酸铜晶体溶解快慢的实验探究猜想与假设能力、讨论与交流能力

八酸、碱化学性质的实验探究归纳与概括能力、拓展与迁移能力

九甲烷元素组成的实验探究猜想与假设能力、实验设计能力

十吸烟危害健康的实验探究搜集证据能力

如“吸入和呼出气体成分的实验探究”，由于涉及的内容比较贴近学生生活，相关的化学知识和实验技能难度并不大，所以可以放手让学生自行提出假设和进行实验设计，此处编写者设置的提示信息很少，因而学生思维上受到的拘束较少，能够最大限度地发挥他们的想象力去设计实验方案。

又如“实验室制氧气的探究”，实验相对来说比较复杂，且学生刚接触化学不久，如果让学生自行设计实验来制备氧气，难度之大可想而知。为此教科书将这个活动的探究能力训练重点放在讨论与交流环节上，即在实验结束后，组织学生讨论制备氧气的实验原理以及为何要控制变量，重点培养学生讨论与交流能力和分析比较、推断能力。

在“酸、碱化学性质的实验探究”中不涉及提出问题、猜想与假设、制订计划等环节，因为在该活动中，编写者的目的是要让教师带领学生回顾学过的内容，在这些化学知识的基础上进行拓展与迁移，举一反三，培养学生的形象思维和归纳演绎的能力，其实是对学生的要求不断地拔高。

（四） 提供了化学实验小组合作学习的平台

教科书很重视培养学生在实验过后的讨论与交流环节，意在通过合作学习培养学生反思与评价、表达与交流这两种能力。如“实验室制氧气的探究”要求学生在实验结束后讨论“说明过氧化氢分解放出氧气需要什么条件？”学生通过表达自己的观点和倾听他人的意见达成对问题的理解和解决，最终回答所提出的探究问题“怎样用过氧化氢分解的方法制备氧气？”体验实验探究活动的乐趣和学习成功的喜悦。

在“实验室制取二氧化碳的探究”中要求学生讨论能否用教科书给出的仪器去代替反应装置？如果改用还需添加什么仪器？为什么要用向上排空气法收集气体？若用排水法或向下排空气法结果又怎样？学生在彼此交流时，能发现实验探究中存在的问题，获得新的发现和改进建议，学生的比较能力、评价能力能得到很大的锻炼。

教科书只是提出思考的问题，并没有在后面附上答案或太多的提示，因此，教师要尽可能鼓励学生们开动脑筋去思考以及交流看法，而不能指望从教材中找答案。

（五） 保证了化学实验探究的可操作性

可操作性是指探究活动不需要太复杂的条件，学生在学校、实验室就能够完成；探究活动安全、可靠，学生经过一定的努力能得到一定的收获。在这10个主要的探究实验中，金属铜加热实验、吸入和呼出气体成分的实验探究、物质溶解性实验、吸烟危害健康的实验探究对仪器和操作的要求都不高，氧气、二氧化碳的制备，水的电解实验，金属、酸碱盐的性质实验，甲烷燃烧等实验是传统教科书中就呈现过的实验，所以一般中学都能够配备这样的实验条件。

在教科书中还特别设置了“操作指引”提醒学生做实验时需要注意的事项，帮助学生形成正确的实验操作习惯和安全意识。如在“金属铜受热发生变化的实验探究”中有“酒精灯在正确使用”；在“实验室制氧气的探究”中有“从试剂瓶内量取一定量液体药品、往试管里装入固体粉末”；在“金属化学性质的实验探究”中有“液体的正确倾倒方法”等。

（六） 创设了生动、有趣的探究情境

初中生反叛情绪比较强烈，如果直接要求他们就某一个题目进行探究，一般情况下，大部分学生不会产生强烈的探究欲望。因此要以生动的文字或简单有趣的实验精心设计出能促使学生进行探究活动的学习情境，注意情境的趣味性，然后再自然地引出问题。表110为北京科学、广东教育版化学教科书中情境设置示例。

表110〓北京科学、广东教育版化学教科书中情境设置示例

探究题目情境设置编写意图

吸入和呼出气体成分的实验探究我们一生中不断吸入空气和呼出气体，吸入和呼出的气体成分含量有没有差别呢？学生可能会想： 是啊，我每天都在呼吸，我现在居然就快可以用化学的方法来鉴定我吸入和呼出的气体，多神奇！

实验室制取二氧化碳的探究碳燃烧可以得到二氧化碳，但是这种方法所制得的二氧化碳既不纯净又难收集，所以，实验室常用稀盐酸跟大理石或石灰石（主要成分是碳酸钙）在常温下反应来制取二氧化碳。学生们会觉得探究酸和碳酸钙反应生成二氧化碳这个反应是有意义的。

金属化学性质的实验探究为什么金、银首饰总是光彩夺目，而铁器却容易锈迹斑斑呢？原来，这跟它们的化学性质的差异有关。对此，请你通过实验去做个探究。教科书采用一种对话的口吻，使学生产生亲切感，并最后鼓励学生去解开这个谜。

吸烟危害健康的实验探究吸烟会吸进许多有毒和有害的物质。信不信？以下是一个选做实验，这个实验有助于我们认识吸烟的危害性。吸烟有害，大家都知道，但如何通过实验来认识它的危害性呢，知识应用于生活的典型案例，能激发起学生很大的探究兴趣。

（七） 设置了化学拓展性课题余味无穷

美国高中化学教材《化学： 与变化着的世界相联系》设置了许多开放性习题和扩展性课题，不再把实验结果作为探究的最后一步，而是将其继续用于新的争论和解释。这一点在我们所讨论的教科书当中已有所体现。如，在“金属铜化学性质的探究”结束时编写者又提出“如果在完成实验18后，趁热打开试管的胶塞，你估计试管内铜片的红色部分会有什么变化？说明理由。”在“探究组成水的元素”结束时有拓展与迁移“请你设计另一种探究水的组成的方案。”这些都让学生觉得对知识的探究学习是没有终点的，鼓励他们深入地去研究问题和提出新的问题。

（八） 实现探究性实验与验证性实验的融合

根据实验在学生认识化学科学知识中的作用来划分，可以将实验分为探究性实验和验证性实验。探究性实验是学生在实验和观察的基础上，通过科学抽象来获得结论的一种实验，其功能主要是通过“问题—科学事实—科学抽象—结论—应用”这样一个过程来体现的。

验证性实验是对化学假说或所获得的化学理论进行检验的一种实验，其功能主要是通过“问题—化学假说或理论—实验验证—结论—应用”这样一个过程来体现的。

从理论上讲，验证性实验和探究性实验在化学教学认识中都有各自的作用，只不过是在认识的不同阶段发挥作用罢了，不存在谁代替谁的问题。诸如“告诉学生详细的实验步骤”、“告诉学生结论”、“教师依据学生接近结论的程度给予评价”等问题，并不是验证性实验自身存在的问题，而是在验证性实验的设计和实施中人为造成的问题。郑长龙.化学实验及其教学改革——化学实验改革的新特点［J］.中学化学教学参考，2001（11）： 1.要解决这一问题，首先要正确认识验证性实验的不可替代的作用；其次要系统规划，统筹考虑，将验证性实验作为实验探究活动的重要表现形式之一，与实验探究活动其他功能的发挥紧密结合起来；再次要改变验证性实验“照方抓药”式的设计，倡导结合所学知识对“验证性实验”进行探究，实现探究性实验与验证性实验的融合。