中国高中化学教材中的探究精神与创新精神

人民教育出版社出版的《普通高中课程标准实验教科书化学》（以下简称人教版《化学》）的必修中安排了大量的探究活动。各个章节都有探究活动，除必修1第一章“从实验室学化学”和必修2第四章“化学与自然资源的开发利用”这两章内容外，其他必修的六章内容设计的科学探究活动涵盖了全部类型的栏目，可见人教版《化学》必修将“科学探究”作为重点学习方式进行推进。其中必修1中的第三章“金属及其化合物”中的科学探究活动数量最多，其他如必修1第二章“化学反应与能量”和必修2第四章“非金属及其化合物”也都涉及多个科学探究活动。人教版《化学》中探究活动较多的章节与化学课程中的重点、难点部分吻合。在以上提及的设有探究活动的章节中，有关元素化学的章节占比较大，另一个为化学反应原理的相关内容。可见虽然在多年的课程改革过程中，元素化学的重要性被不断弱化，但其作为化学学习的重要组成部分，有着不可逾越的地位，元素化学作为化学学习的基础性知识，需要学生能够牢固掌握。当然，这与该类知识本身具有的特性有关，元素性质的学习会涉及更多的实验等。同时，教材中大量穿插各具功能的栏目，就是为了能够激发学生的学习探究兴趣，将较为繁琐的物质性质知识的学习变得更为生动形象，有趣味性。

（一）“探究精神与创新精神”在教材中的体现

人教版《化学》必修设计了多达五个栏目引导学生进行科学探究活动，其探究活动的组织形式丰富多彩。栏目的不同并不意味着其对应的科学探究活动类型一定不一致。通过上文中的理论研究部分，笔者将探究活动以两种不同的标准分类：按照探究活动完成的方式；按照探究活动完成的场所。第一种分类方式将科学探究活动分为实验类、调查类和交流类。第二种分类方式将科学探究活动分为课堂内进行和课堂外进行。

栏目“实验”的所有活动皆属于实验类科学探究活动。栏目“科学探究”除了一个活动为交流类的外，其他活动均属于实验类。栏目“思考与交流”涉及交流类科学探究活动和调查类科学探究活动。栏目“学与问”全部属于交流类科学探究活动。栏目“实践活动”中，包括了实验类科学探究活动、交流类科学探究活动和调查类科学探究活动。由此可以看到，栏目的设置具有目标性，特定的栏目采取的完成科学探究活动的方式基本一致。“实验”与“科学探究”以实验为主要呈现方式，“思考与交流”“学与问”主要以交流的方式在教材中出现，而“实践活动”更多地集中于调查类和实验类的科学探究活动。

必修中的三类科学探究活动数量从多到少依次为实验类科学探究活动、交流类科学探究活动、调查类科学探究活动。其中实验类科学探究活动个数最多，可见实验在化学学科学习中的重要作用：化学实验作为科学探究的主要方式，其地位和作用是其他任何方式和方法所无法替代的。实验作为化学学科的基础，推动着化学这个学科的发展，从化学这门学科诞生起，实验就成为其标志性的特点。若与人谈及化学，他们脑海中必有一个词汇是“实验”，可见实验在化学中的地位。在新课程中，对实验的要求不再是刻板地强调实验操作过程的模范化与对实验现象的精确描述，而是基于实验的方式开展探究活动，通过实验设计、操作、观察、记录现象、测定数据、分析处理数据、得到结论、交流汇报实验结果等一系列活动，既激发了学生学习化学知识的兴趣，调动了学生参与课堂的积极性，强化了学生学习的内在动力，又促进了学生对知识的记忆与理解，加强了科学思维的锻炼，同时加深了学生之间的相互合作与交流，并且使学生掌握一种重要的化学研究方法，培养科学探究能力。

交流类科学探究活动在整个探究活动中的占比也比较大，可见交流类科学探究活动在化学教材内的地位不断上升，体现新课程下的教育理念，强调合作学习，提倡交流共享。在讨论交流类的科学探究活动中，一般都有明确的问题或目标为导向，如：“思考与交流”中“请尝试对你所学过的化学物质和化学反应进行分类”，是以目标为导向的；“氧化反应与还原反应为什么一定是同时发生的？”是以问题为导向的。课堂内学生会以小组的形式围绕需要解决的任务，进行讨论交流，表达自己的主张或观点，通过彼此交流、讨论，促进学生的合作意识。通过积极参与、互相合作，学生能够将已有的知识与新知识联系起来，组成新的知识结构。学生通过交流能够修正、改进、完善自己的观点，认知自身知识存在的问题，深刻、深入地探究出事物或现象的本质。与教师直接授予知识相比，学生经过思考、发现、组织表达、纠错、改正、重新组织表达的过程，对知识的掌握将会更到位，同时学生的能力也得到了更为有效的锻炼。学生在小组内进行讨论时，面对同学，更容易表达自身想法。

实验类与交流类的科学探究活动主要在课堂内进行，调查类科学探究活动主要在课堂外进行。考虑各项探究活动所属的栏目，可知五项栏目中有四项主要是在课堂内进行的：“实验”“科学探究”“思考与交流”“学与问”，只有调查类的“实践活动”和部分“思考与交流”涉及学生在课外进行部分资料查询、整理的活动。可见人教版《化学》必修中设计的绝大部分活动是在课堂内，在教师的一定干预下进行的。而课外依靠学生自身具备的能力进行自我决策的科学探究活动在数量上较少。一般而言，在课外进行的探究活动主要为调查类的探究活动，该类探究活动要求学生能够自行根据调查目的，通过收集资料、实地考察、沟通访问等途径获得有效信息，而后在此基础上能够自行制定操作计划，完成任务要求，因此课堂外的探究活动对于学生的探究能力提出了较高的要求，对于学生今后的学习生涯，将会起到深远的作用，特别是当他们进入更高层的学习（如大学学习），学生的自学能力成为其学业成就的重要影响因素时，这些在课堂外科学探究活动中习得的能力将会发挥重要作用。而且课堂外的科学探究活动（调查类科学探究活动）所选课题一般较为贴近学生生活，能够激发学生对于化学的学习兴趣，在相应的活动中，切身认识到化学与周围生活有着密切的联系，明白化学是一门实用的学科，了解化学知识是可以应用到生活中的。因此可以考虑适当增加该类活动的数目。

（二）“探究精神与创新精神”在实验教学中的体现

必修中“实验”一般只涉及1个知识点。例如在必修1第三章“金属及其化合物”中，有关金属Na的性质实验共有三个，分别为：实验3-1在空气中与氧气反应、实验3-2在加热条件下与氧气的反应和实验3-3与水的反应。每一个实验只涉及与一种物质的反应。涉及2个或3个以上知识点的实验在人教版化学教材必修中较少。

必修“实验”栏目的组织风格较为统一，探究水平要求也比较一致。其中“实验”栏目包含较多的探究要素为制定计划、实验和解释与结论，基本上没有猜想与假设、收集资料、反思与评价和表达与交流。

下文将对“实验”栏目的特点根据所涉及的科学探究要素进行举例说明。

（1）“实验”栏目以栏目名“实验”为标志，一般没有实验标题，只有实验序号。少数情况下有问题引导这一要素，且都是以教材直接提供明确问题的形式呈现，如必修1实验3-3前，教材设计问题“：实际生活中，有很多使用金属器材进行水的加热，也就是说这些金属器材并不会与水在加热条件下发生反应，那么是不是所有的金属都不会与水发生反应呢？”

大部分情况下，“实验”栏目前仅以陈述性语句引导，如必修2中化学能与热能之间相互转化的实验2-1前，教材引导语为“我们通过下面的实验来认识和感受化学能与热能的相互转化”。

人教版《化学》实验的另一特点是，当“学与问”和“实验”这两个栏目编排在一起时，“学与问”起到提出问题的功能。例如：学习苯的性质时，首先以“学与问”引导学生思考苯可能有的化学性质。后接实验来验证学生先前的猜想。

“学与问”：(www.xing528.com)

1.比较苯与烷烃、烯烃的结构式，分析苯分子中碳原子的成键特点，你认为苯可能有哪些化学性质？

2.如何设计实验证明你的推测？

“实验3-1”：

1.向试管中加入少量苯，再加入溴水，振荡后，观察现象。

2.向试管中加入少量苯，再加入酸性高锰酸钾溶液，振荡后，观察现象。

（2）“实验”栏目中的实验都有具体操作步骤，但现象并不一定给出。在所有的实验中，大部分的实验由教材提供了具体现象，而有一小部分实验给出部分或简单实验现象，仍需要学生进行补充或推断，如：

实验现象：

向盛有2 mL Na2SO4溶液的试管里加入2 mL稀KCl溶液。

向盛有2 mL Na2SO4溶液的试管里加入2 mL稀BaCl2溶液。

教材中明确给出了实验的详细现象，说明Na2SO4溶液与KCl溶液混合无现象，并解释了原因，两种溶液只是单纯混合而不发生化学反应。而Na2SO4溶液与BaCl2溶液混合后，发生了化学反应，出现白色沉淀。

（3）“实验”在解释与结论这一环节的处理上，并不使用单一的方式。有的实验不要求结论，且教材也不提供结论，这类实验主要集中在实验操作性知识的学习，如分离方法——萃取的实验；有的实验的结论在教材中明确给出，包括对于实验过程的分析；有的实验在教材中只提供了简单或部分结论，需要学生在此基础上自行推理、完善；有的实验完全需要学生自己总结分析得出结论。

（4）鉴于“实验”栏目缺少提出问题这一环节，相应地也没有猜想与假设的部分。即使有问题提出，也并不要求学生先做出猜想再进行实验。因此，也无需对实验的结果与猜想进行比较评价，交流结论环节也相应省略。

总的来说，人教版《化学》“实验”栏目包含的知识点较少，多为单个知识点；探究要素较少；探究水平要求不高，多为水平1～2之间；有确定的实验内容或目标（在栏目之前的教材正文中），有明晰的操作步骤，实验现象多数给出，实验结论也基本在教材中指明。