初中化学教材实验家庭化设计尝试

张恒

[摘   要]在初中化学教学中，尝试整理教材实验，把实验平台延伸至学生家中，引导学生设计实验流程，形成实验方案，指导学生用生活中常见的物品做实验，取得与教材实验相同或相似的效果，以此达到指导学生在家中体验化学实验和自主进行实验探究的目的。

[关键词]初中化学;教材实验;家庭化设计

[中图分类号]    G633.8        [文献标识码]    A        [文章编号]    1674-6058（2021）32-0078-03

一、背景与问题

《义务教育化学课程标准（2011年版）》中谈到在建设符合新课程标准的初中化学课堂中，化学实验具有不可取代的重要作用，特别是教材上安排的各級各类化学实验（简称“教材实验”）。教材实验包括教师演示实验、学生基础实验、学生课内外探究实验以及一些教材习题中涉及的实验。这些教材实验都是教材编写者经过深思熟虑合理安排在教材中的，是为了更具体、更科学地呈现教材内容，帮助学生更深层次地理解化学知识，使学生更好地在实践中检验理论知识。可见，学生通过操作实践证明理论知识的正确性，亲自体验化学实验是必要的。

但在实际化学实验教学中却存在着一些尚待解决的问题：（1）受到课程教学进度的影响以及实验条件的限制，重要的学生实验不能做到每个实验都做，也很难让每个学生都亲自动手。（2）教材上安排的教师演示实验都是现象明显，非常能体现所学化学知识点的实验，学生也非常希望能亲自动手做相关实验，却很少能够实现。（3）学生基础实验是在教师的安排和指导下在学校的实验室中进行的，由于学生的实验操作水平有限，所以不能保证实验一次成功，或者有学生希望能多次多角度尝试，但受到实验时间、实验条件、实验用品的限制，不能进行更多的探究性实验。（4）虽然课外书或网络资料也会提供一些家庭化学实验，但与教材内容没有系统性匹配，也缺乏系统性指导。

二、设想与尝试

为了解决以上问题，笔者就想，既然新课程目标体系提倡学生自主学习、探究学习、合作学习等新的学习方式，希望学生在参与和体验中学习，重视“过程与方法”，倡导建设开放课堂，那能否把以学校为主的化学实验平台迁移到学生家中呢？教师能否根据初中化学教材，对教材实验进行家庭化设计呢？以此指导学生在家庭成员的协助和保护下，用生活中常见的物品代替化学实验室中的仪器装置和药品，在家中体验化学实验，取得与教材实验相同或相似的效果。这样既能帮助学生在课外创设宽松的实验环境，有足够的空间和时间亲自体验各种因素对化学实验的影响，如反应物量的变化、条件的变化、实验步骤的变化等，又能让学生亲自体会到“化学是一门以实验为基础的学科”这一重要特征，还能使学校教育与家庭教育相衔接，弥补课堂教学的不足，加强化学教学与日常生活、生产的联系，提高学生学习化学的兴趣，加强学生对教材上所学化学知识的巩固。

于是，笔者与教学团队进行了一些尝试，对初中化学教材中的实验进行遴选，并结合学生生活经验，设计了一系列的家庭化学实验，让学生按照实验设计在家中进行实验，并做好详细记录。

三、实例与探索

1.过氧化氢制氧气及氧气的性质实验

（1）实验家庭化设计

实验用品：250 mL干净塑料饮料瓶2个（去包装），无纺布茶叶袋1个，胶带若干，一次性木筷1根，水桶1个（深水槽）。

实验试剂：市售3%的过氧化氢消毒液，红砖粉10 g，新鲜猪肝50 g。

实验步骤：

①在饮料瓶A的瓶盖上开一个2 mm左右的小口，将红砖粉装入无纺布茶叶袋，拉紧收口线，从饮料瓶盖小口内侧穿入，用胶带固定在饮料瓶盖上。

②向饮料瓶A中倒入100 mL左右的过氧化氢，盖上瓶盖。

③水桶中装水，水面高度要能没过饮料瓶并高出5 cm。将饮料瓶B装满水。

④揭开饮料瓶A瓶盖上的胶带，装有红砖粉的无纺布茶叶袋落入过氧化氢中，观察现象，同时把饮料瓶A正放入水桶中，看到气泡稳定后，把饮料瓶B倒置水中，收集气泡。

⑤饮料瓶B收满，或气泡停止后，在水中盖上瓶盖，取出，正放在桌面上。

⑥点燃木条，吹去火焰，把带火星的木条放入饮料瓶B中，观察现象。

⑦用新鲜猪肝代替红砖粉重复该实验。

（2）学生情况反馈

①多数学生做了多次实验依然兴趣未减。

②红砖粉催化效果不明显，反应慢，换成新鲜猪肝效果明显。

③猪肝越新鲜，催化作用的效果越明显;猪肝切片后的使用效果比一整块的明显。

④查阅资料得知，土豆对过氧化氢的分解也有催化作用，效果要好于红砖粉。

⑤在家长的协作下，学生尝试了多种物质在氧气中燃烧。

……

（3）点评

学生在教师设计的实验框架内，能根据实际情况分析问题，做一些有益的尝试。当学生把想法付诸实践并获得理想的效果时，不仅收获了实验快乐，还体验到了探究的乐趣。

2.溶液的性质实验

（1）实验家庭化设计

实验用品：400 mL以上容积的金属汤盆1个，市售[-50 ℃] ～ 150 ℃的玻璃温度计1支，750 mL一次性饮料杯1个，200 mL一次性塑料杯2个，保鲜膜若干，电池组（2节5号电池），LED发光组件1个（或小灯泡1个），导线若干。

实验试剂：市售纯净水2瓶，食盐若干，市售汽车防冻液（乙二醇的水溶液）400 mL。

实验步骤：

①阅读汽车防冻液的说明书，了解汽车防冻液的组成。

②金属盆中加入纯净水200 mL，加热至沸腾，用玻璃温度计测温度;金属盆中加入汽车防冻液200 mL，加热至沸腾，用玻璃温度计测温度，对比二者温度。

③把LED发光组件通过导线与电池组相连，观察现象;断开导线，把两端导线放入装有纯净水的200 mL一次性塑料杯中，观察现象;再在塑料杯中慢慢加入少量食盐，观察现象。

④在750 mL一次性饮料杯中加入汽车防冻液半杯，在200 mL一次性塑料杯中加入纯净水半杯。小杯放入大杯中，小杯浮于防冻液上，大杯用保鲜膜封口。将其小心放入冰箱冷藏盒中，6个小时后取出，观察现象。

（2）学生情况反馈

①多数学生测量所得的温度对比明显，证明了溶液的沸点比水高，溶液的凝固点比水低。

②有的学生把汽车防冻液和汽车玻璃水搞混了，但也得到了较好的效果。

③有的学生用小灯泡做实验，小灯泡在食鹽水导电性实验中几乎不发光。

④有的学生在家长的帮助下，使用12 V的直流电做食盐水导电性实验，发现插入食盐水中的导线两端出现了细小的气泡。

……

（3）点评

学生在家庭实验中往往会出现物质用错、用量不太准确等偏差，这些小偏差会导致实验现象的偏差。学生对这些现象的思考，则是对所学化学、物理等学科知识的融合再认识，而合力解释这些现象既能提高自身解决问题的能力，又能培养科学探究精神。

四、经验与总结

经过一段时间的摸索与教学实践，以及与学生的交流互动，笔者发现，教师与学生通过教材实验家庭化设计与操作，都有了很大的收获。

1.教师方面

教师在开发和设计家庭化教材实验的过程中，首先要研究教材实验的目的是什么，实验与教材的关联度如何，还要解决如何把多个教材实验整合在一起来提高学生的实践效率等问题。通过这一对教材再认识与合理整合的过程，教师更深入地理解了新课程标准理念，充分结合教材中的知识内容与实验内容，有效提高了教学业务水平。

其次，每个实验的设计要考虑到学生的知识储备、动手能力和家庭情况，这是对学生学情的一次大摸底。设计实验时只有把学情与家庭实验的各种因素揉捏得恰到好处，才能获得家长和学生的支持，使绝大多数学生与家长能花尽量少的时间和精力去准备和完成实验，却能体验到化学实验的“神奇”效果。

当然，如果教师缺乏生活经验，一些生活中的实验代替品是发现不了的，因此只有把化学实验与日常生活相结合，带着问题观察生活，才会获得瞬间的灵感，这能提高教师对生活中的化学知识的感知力，促进教师时时处处留意挖掘家庭化学实验素材。这种素材的积累对教师今后的教学有很大的帮助，课内，教师可以把素材分享给学生，创设教学情境，激发学生对生活中的化学产生兴趣;课外，教师在实验设计中能使用这些积累的素材，开拓自己的思路，提高实验教学与设计能力。

2.学生方面

学生方面的成效也比较显著，首先学生能合理而机动地安排时间来体验教材实验，并根据自己的兴趣和实验条件做适当的取舍与调整，以获得充裕的实验时间、丰富的实验选择和真实的实验体验。

其次，有了足够的实验时间与空间，大多数学生在进行实验时会试着改变实验条件。这些简单的探究活动，对培养学生理论联系实际的能力、独立思考能力、创新思维和探究精神都有着十分重要的意义。

第三，从安全的角度考虑，家庭实验会邀请家长一起参与，以确保实验的安全性并处理一些突发状况，这是难得的“亲子时光”，因此家长的反馈非常积极。

最后，学生用生活中常见的物品亲自体验教材实验，不仅能巩固化学知识，还能用化学知识解释生活中的一些化学问题，知识与应用相互强化、相得益彰，学习效率显著提高。

五、启示与反思

在教材实验家庭化实践中会遇到一些问题，同时也能得到一些启示：（1）不是所有的化学实验器材和化学药品都能由生活中的物品来代替的，因此有些教材实验是无法设计为家庭实验的，如镁条燃烧实验、一氧化碳还原氧化铁实验等;但有些家庭实验条件又是一般化学实验室所不具备的，如上文提到的比较纯净水与汽车防冻液的沸点。（2）由于实验试剂多数用的是替代品，使得有些实验的现象不太明显，或者与教材上的描述有一定的偏差。但这样的“偏差”，能进一步激发学生研究生活中的化学的积极性。（3）家庭实验的安全问题是重中之重，教师设计实验时实验用品的取舍、实验紧急状况的预案，都要经过细致入微的思考和多次试验，这些虽然极其消耗教师的时间，但积累起的是宝贵的实践财富。（4）如今物质生活的极大丰富和网络购物的简单便利，也为师生共建“家庭实验室”创造了良好的客观条件。

总之，初中化学教材实验的家庭化设计能较好地贯彻新课程中“关注学生发展”的核心理念，构建“知识与技能”“过程与方法”“情感态度与价值观”相融合的校外化学课堂，把家庭变成培养探究精神和实践能力的素质教育阵地，最终达到“使每个学生以愉快的心情去学习生动有趣的化学”的目的。

[   参   考   文   献   ]

[1]  中学化学国家课程标准研制组. 义务教育课程标准实验教科书化学九年级上册[M]. 2版.上海： 上海教育出版社，2017.

[2]  中学化学国家课程标准研制组. 义务教育课程标准实验教科书化学九年级下册[M]. 2版.上海： 上海教育出版社，2017.

[3]  中华人民共和国教育部.义务教育化学课程标准（2011年版）[S].北京：北京师范大学出版社，2012.

（责任编辑 罗 艳）