本站小編為你精心準備了人教版初中化學教科書科學性研究參考范文，愿這些范文能點燃您思維的火花，激發您的寫作靈感。歡迎深入閱讀并收藏。

[摘要]

結合人教版《義務教育教科書化學》的教學實踐和教材培訓，對教材中圖文的科學性和教學中的常見相關問題進行了探討。

[關鍵詞]

初中化學；教科書；化學教學

目前在全國廣泛使用的初中人教版《義務教育教科書化學》[1]（以下簡稱“新教材”）是在原《義務教育課程標準實驗教科書化學》的基礎上，根據《義務教育化學課程標準（2011年版）》（以下簡稱“新課標”）進行修訂，于2012年出版的。新教材中的插圖以直觀的形式向讀者呈現了教材所敘述事物的形態及變化規律，與說明文字互相補充，使教材內容更加完善，有助于學生理解，在教學中發揮了獨特的教育功能。在近年來的教學實踐和教材培訓工作中，廣大師生對新教材中插圖及相關文字的科學性和教學處理提出了不少寶貴的意見和建議，涉及的某些問題具有一定普遍性。本文擬對人教版九年級上、下冊化學教材中師生普遍關心的圖文科學性及教學中的常見相關問題進行初步探討，僅做拋磚引玉，供教學和教材培訓參考。

一、對人體吸入的空氣和呼出的氣體的探究

在進行這個探究活動時，常有師生認為教材圖1-19所示用哈氣的方法來驗證呼出的氣體中含有較多水蒸氣有科學性問題。有的來信認為“哈氣后玻璃片上有小水珠，更大程度上只因為溫差大，而不是呼出的氣體中含水多”，“從嘴里出來的氣體由于溫度比外界高，所以遇到較冷的玻璃后水蒸氣發生液化，產生水霧，而空氣與玻璃溫度相同，其中的水蒸氣不會液化，因此沒有水霧”，等等。對產生這種現象的原因在理解上存在一些偏差。該現象可以用“露點”，即“飽和溫度”的概念進行解釋。在恒壓下多組分氣體混合物冷卻到開始冷凝時，出現第一個微小液滴時的溫度，稱為該氣體混合物在該壓力下的露點，即飽和溫度。[2]由于空氣中水的飽和蒸氣壓隨溫度升高而增加，因此對于空氣，在氣壓一定時，露點溫度的高低只與空氣中的水蒸氣含量有關，水蒸氣含量越多，露點越高。[3]反之亦然，因此可以用冷卻具有明亮拋光表面的容器，并測量此拋光表面因凝結水蒸氣而呈霧狀時的溫度（即露點）來測定空氣的濕度。[4]教材圖1-19中的學生對著干燥的玻璃片哈氣，玻璃片上出現水霧，表明人呼出氣體的露點高于室溫，而另一片放置在空氣中的玻璃片上未出現水霧，表明空氣的露點低于室溫，更低于人呼出的氣體的露點。因此人呼出的氣體中水的含量高于人吸入的空氣中水的含量。上述解釋涉及了過多的概念，初中學生顯然難以理解。而以上來信中的一些觀點可歸結為“人呼出的氣體溫度比體外空氣的高，所以即使二者的水蒸氣含量相同，人呼出的氣體遇冷也更容易產生冷凝水”。對此我們可以設計以下過程來說明問題：將一定量的常溫氣體加熱至人體體溫，這個過程沒有水的參與，則氣體中水的含量不會發生改變；再將該氣體冷卻至室溫，這是上述加熱過程的逆過程，顯然也不會有冷凝水產生。因此，如果氣體在冷卻后產生了冷凝水，那么該高溫氣體中水的含量，一定要大于常溫時相同質量的氣體中水的含量。

二、測定空氣中氧氣含量的實驗

實驗2-1“測定空氣里氧氣的含量”是仿照拉瓦錫研究空氣成分實驗的原理進行的一個半定量原理性實驗。圖2-3展示了該實驗所使用的儀器裝置。由于實際操作中可能難以得到進入瓶中水的體積占總體積1/5的精確結果，因此在一些課堂上常會看到圍繞這個1/5展開的誤差分析。例如，水的體積小于1/5，可能是：（1）紅磷的量不足或沒有充分燃燒；（2）沒有冷卻到室溫就打開止水夾；（3）裝置氣密性不好。大于1/5，則可能是：（1）止水夾沒有夾緊或者沒有用夾子；（2）塞瓶塞的動作過慢。這些分析具有相當的思維深度，對于競賽備考也許是適用的。但在新課的教學中，學生初學化學，知識儲備有限，類似的誤差分析容易沖淡教學主題，影響大多數學生的學習興致。因此除非學生接受程度合適，否則初次講授時建議不涉及誤差分析，可留待復結時適當提高。同時，目前對該實驗的很多改進，主要著眼于提高測量精度，保證進入瓶內水的體積是1/5。作為初中階段的演示實驗，應在明確教學目的的基礎上突出原理，淡化細節，最好使用標準化通用儀器，使裝置簡單明了，避免儀器過于復雜，分散學生注意力，偏離教學主題。

三、硫在氧氣中的燃燒

教材中的圖2-11顯示了硫在氧氣中燃燒使用的儀器和部分實驗現象。一些實驗改進為消除產物SO2的污染，將裝置設計得較為復雜。我們在操作中，在集氣瓶中預先盛入少量氫氧化鈉溶液，適當減少硫粉用量，并及時熄滅火焰，就能夠避免產生明顯的空氣污染。過于復雜的裝置改進違背了演示實驗的簡明性原則，會增加學生的理解負擔，影響教學效率。同時，強調實驗安全和環保也不應絕對化，宜轉變思路，通過多種方式靈活進行。[5]例如，結合教師的上述操作設計簡單習題，讓學生討論這樣做的目的，既拓展了化學知識，又向其滲透了綠色化學思想；同時，讓學生通過該實驗聞到極少量SO2的味道，對健康并不會產生影響，反而有利于提高其環保和自我保護意識。

四、原子結構模型與核外電子運動狀態

有讀者來信反映，圖3-9“原子的體積很小”中地球、乒乓球和原子的大小比例嚴重失真，需要按比例畫準確，否則會給學生甚至教師帶來誤導。地球直徑約為1.3×107m，乒乓球直徑為4.0×10-2m，原子直徑在10-10m數量級，故地球直徑約為乒乓球直徑的108倍，乒乓球直徑也約為原子直徑的108倍。這便是教材中“如果將一個原子跟一個乒乓球相比，就相當于將一個乒乓球跟地球相比”這個說法的由來。圖3-9考慮到印刷上清晰度的要求，其中的地球、乒乓球和原子都是卡通圖片，僅起示意作用，顯然沒有嚴格按照實際的尺寸比例繪制。新課標在“微粒構成物質”的情景素材中，將實驗版課標“原子結構的發現”改為“原子結構模型”，降低了課標要求。因為原子結構的發現過程涉及原子的湯姆生模型、盧瑟福模型、玻爾模型等內容。要理解α粒子散射實驗，涉及動量守恒定律、庫侖定律等內容，對學生的物理基礎要求甚高。初中學生在剛接觸原子、電子、原子核等概念時很難理解這些內容。向初中學生描述原子結構模型和核外電子的運動狀態，對教師和教材都是一個具有挑戰性的課題。原實驗教科書中的描述是“核外電子的運動有自己的特點，它不像行星繞太陽旋轉有固定的軌道，但卻有經常出現的區域”，相對比較準確，接近量子力學對核外電子運動狀態的描述，然而學生根據常識很難去想象。為了描述核外電子的運動狀態，揭示其與元素性質的關系，教材引入離核遠近、能量高低來說明核外電子的分層排布。教材圖3-10的核外電子分層排布示意圖，相當于給出了一個并不十分精確、但比較形象化、直觀的原子結構模型，便于學生理解。在本課題的“原子核外電子的排布”標題下，教材不可能繼續深入，更不是要與高中內容接軌，教學中只要求能夠讓學生初步了解電子分層排布的原因，并認識到最外層電子的數目與金屬、非金屬和稀有氣體元素化學性質之間的大致關系。原實驗教科書僅給出6種元素的原子結構示意圖，不易說明規律，新教材在圖3-12給出了1-18號元素的原子結構示意圖，有利于學生自行尋找核外電子的排布規律，引導其分析和認識典型元素核外電子（最外層電子數目）的變化特點。并配合教材的相關敘述，理解最外層電子的數目與元素化學性質之間的關系。這樣能使學生意識到認識原子的結構是認識物質性質、結構和變化規律的基礎，從而體會到結構決定性質的化學思想。

五、電解水實驗

教材圖4-25的“電解水實驗”使用了霍夫曼水電解器。在教材培訓工作中，有學校反映使用電解器進行實驗時效果不很理想：電解過程中溶液會顯淡黃色，得到的氧氣量相對較少。原因可能在于目前的一些水電解器為降低成本，沒有使用Pt電極，而采用不銹鋼或錳鋼等代替。由于電極中存在Fe、Cr、Mn等活潑元素，電解時易被氧化，導致溶液變色。同時也消耗了電量和新生成的部分氧氣，使收集到的氧氣量減少，致使實驗結果很難達到氫氣和氧氣2:1的體積比。

六、質量守恒定律的驗證實驗

圖5-2顯示的“紅磷燃燒前后質量的測定”在原實驗教科書中使用白磷，實驗效果明顯。但白磷作為危險品，受公安部門嚴格管控，目前很多學校難以獲得。同時也出于安全和環保方面考慮，新教材改用了紅磷。有教師反映實驗時紅磷難以引燃。由于紅熱的玻璃管的溫度遠高于紅磷的著火點200℃，不能引發燃燒的主要原因是所用紅磷不夠干燥。實驗室久置的紅磷試劑瓶中，常有一層“水”在紅磷固體上方。這實際是紅磷在存放時產生的氧化物吸水后形成的磷酸、亞磷酸等的混合溶液。濕潤的紅磷在使用前應先用水洗凈，然后過濾或抽濾，經干燥后才能使用。圖5-3“鐵釘與硫酸銅溶液反應前后質量的測定”將實驗容器由燒杯改為帶橡膠塞的錐形瓶，主要是出于操作嚴謹性而進行的改進。這樣也將該探究活動中的兩個實驗裝置都設計成封閉體系，構建出典型、簡化的模型，排除了其他因素的干擾。而接下來圖5-5、圖5-6顯示的鹽酸與碳酸鈉反應及鎂條燃燒兩個實驗，都是在開放體系中進行的化學反應，也是非典型、非模型化的體系，更接近實際情況下發生的大多數化學反應。第一個由于氣體逸出造成體系的質量減小，第二個則可能由于鎂條氧化而增重或產物在空氣中飛散而減重，稱量結果并不確定。因此教材在這里新增了兩個“想一想”欄目，引導學生在實驗前預先思考，帶著問題來觀察實驗，最后再結合“討論”欄目對實驗結果做出解釋。通過對具體問題的分析，深化學生對質量守恒定律的認識。

七、C60、碳納米管和單層石墨片（石墨烯）的結構

圖6-4、圖6-5和圖6-6分別顯示了C60、碳納米管和單層石墨片（石墨烯）的結構。教材中的文字和插圖有可能讓學生誤認為三者的實際外觀就呈足球狀、管狀和片狀。在教學時要注意引導學生區分物質的宏觀聚集狀態與微觀結構之間的區別，指出足球狀、管狀和片狀只是物質分子的微觀結構，用肉眼無法直接觀察到。并可結合圖片或實物展示，讓學生了解到這3種物質在宏觀上都是黑色粉末狀的固體。

八、酸與金屬氧化物反應

新教材下冊的探究活動“酸的化學性質”在進行酸與金屬氧化物的反應時，使用了生銹的鐵釘。取材于身邊的常見物質，能夠聯系生產生活實際，同時也是為了保證有較好的實驗效果。因為普通試劑Fe2O3實際上不易溶于冷的稀鹽酸，與濃鹽酸加熱較長時間才有明顯反應。而鐵銹是含Fe2O3的復雜混合物，質地疏松，較易與稀酸反應。[6]類似的情況還有Al2O3，自然界中的剛玉為α-Al2O3，不溶于酸或堿，而Al(OH)3脫水得到的γ-Al2O3能溶于酸和堿，是典型的兩性氧化物。該探究活動除了用生銹的鐵釘外，也可使用氧化銅，它較易與稀鹽酸反應，實驗效果比較明顯。但要注意氧化銅的用量要少，而且鹽酸要稀一些，否則得到的溶液呈綠色，對初中學生而言不易從形成混合物的角度來進行解釋。

九、粗鹽中的難溶性雜質的去除

新教材下冊的“實驗活動8：粗鹽中難溶性雜質的去除”是根據新課標要求新增的實驗，對溶解、過濾、蒸發結晶等基本實驗操作進行訓練，同時又對溶液的知識進行了復習。該實驗本身是一個定性的操作性實驗，但教材在實驗操作中安排了3次稱量——稱粗鹽，稱剩下的粗鹽，稱提純后的精鹽。其目的是復習溶液的相關知識，并同時利用計算得出的精鹽產率讓學生進行實驗結果的比較，通過分析損失來源，讓學生在實驗和生產中樹立定量和經濟的觀念。在近幾年的教材培訓工作中，有不少教師對教材中的藥品用量和實驗操作的科學性提出了一些疑問，例如：（1）為什么使用10ml水和5g粗鹽？在這里粗鹽用量如果太多，不僅浪費藥品，更延長了溶解、過濾、蒸發等操作的時間，該實驗步驟較多，藥品用量過大會影響學生實驗進度；如粗鹽用量太少，如1g，溶解后剩余的粗鹽和最后得到的精鹽量很少，測量誤差也較大。同時教材為了簡化計算，在數字上盡量取整。（2）在第一步溶解的操作中為什么要“一直加到粗鹽不再溶解為止”？這樣是為了形成飽和溶液，以便接下來粗略估算食鹽的溶解度；同時由于粗鹽中的雜質量并不是很多，提高鹽水濃度可增加濾出雜質的量，便于觀察，使學生對難溶性雜質的去除產生直觀認識。（3）為什么不能先加粗鹽，再逐漸加水？這是因為溶液中有固體物質存在時，難以辨別食鹽能否繼續溶解，導致無法判斷溶液是否飽和。（4）為什么該實驗名稱不叫精鹽的制備？教材中實驗的最后一步操作是“利用蒸發皿的余熱使濾液蒸干”，因此粗鹽中的可溶性雜質并不能借此除去，所謂“精鹽”只是一個習慣性稱呼，將該實驗稱作“粗鹽中難溶性雜質的去除”也較為準確。

十、油脂類食品

隨著人們生活水平的提高和一些不健康飲食習慣的流行，目前社會上普遍“談油色變”。廣大學生也深受這些觀念的影響，認為平時飲食中正常攝入脂肪也會引起肥胖及高血壓、脂肪肝等疾病。這與媒體中對脂肪作用的宣傳誤導有很大關系，很多情況下總是過分強調了脂肪的危害性。其實人體中的脂肪具有重要的生理功能，它是人體的備用能源，有緩沖機械沖擊、保護內臟器官和保持體溫等重要作用。因此攝入脂肪過少不利于身體健康，青少年也有必要在飲食中攝入足夠量的脂肪。教材的圖12-7給出了植物油、奶油、肥肉、花生等食品的照片，并命名為“油脂類食品”，表明油脂不只是烹飪中的加熱介質，或是為了增加食品風味的添加劑，其本身就是重要的營養物質，可與圖12-6中的“糖類食品”相并列。我們在教學中應結合相關圖文幫助學生正確認識油脂的作用，使其養成綜合、全面地認識化學物質的科學態度。

參考文獻：

[1]王晶，鄭長龍.義務教育教科書•化學[M].北京：人民教育出版社，2012.

[2]中國石油學會，石油大學.石油技術辭典[M].北京：石油工業出版社，1996：474.

[3]農業大詞典編輯委員會.農業大詞典[M].北京：中國農業出版社，1998：1005.

[4]閻金鐸.中國中學教學百科全書•物理卷[M].沈陽：沈陽出版社，1990：144.

[5]張月梅.如何進行綠色化學教育[J].中小學教師培訓，2003(5):39-40.

[6]錢勝.例談克服教學中的“想當然”[J].化學教學,2013(7):17-19.

作者：郭震 單位：人民教育出版社化學室 課程教材研究所