基于科学思维培养的家庭化学小实验设计与实施

【摘 要】该文以自制酸碱指示剂为真实情境，承载研磨、过滤、溶解等基本实验操作和科学探究的一般思路和方法，在动手实验过程中，促进基本实验操作技能的提升。利用信息技术开展家庭小实验，激发学生对自制酸碱指示剂的思考与发现，实现从感性的家庭小实验到理性的科学、化学实验的提升，感知化学实验的科学性、严谨性，有利于学生控制变量、证据推理、归纳与演绎等科学思维的发展。家庭小实验也是促进学生深入思考化学与生活密切联系的良好方式。

【关键词】科学探究与实验；科学思维；家庭小实验；化学实验

【中图分类号】G434 【文献标志码】B

【论文编号】1671-7384（2024）010-086-02

《义务教育化学课程标准（2022年版）》指出，义务教育化学课程要围绕核心素养开展，科学思维是核心素养内涵之一。科学思维主要包括：在解决化学问题中所运用的比较、分类、分析、综合、归纳等科学方法，基于实验事实进行证据推理，在解决与化学相关的真实问题中形成的质疑能力、批判能力和创新意识[1]。化学是一门以实验为基础的学科，实验是科学探究的重要形式和学习化学的重要途径。家庭小实验是利用家里易得材料，在家庭环境中运用信息技术（如手机录像、拍照的功能，视频剪辑软件等设备）辅助开展的化学相关实验。将家庭小实验整合到化学课程之中，弥补课堂实验的不充分、思考不深入等问题，有利于促进科学思维发展[2]。

家庭小实验布置流程

家庭小实验背景需要教师对教材、课标、学业标准、学情的综合分析，设置相关实验任务单，在学生完成实验后评价反馈和分享促提升。

“自制酸碱指示剂”课例

课标要求学生会正确使用酸碱指示剂检验溶液酸碱性。利用家庭小实验感知科学家对酸碱指示剂发现的过程，有助于学生发现问题、解决问题、观察分析、证据推理等科学思维的发展。

1.应用信息技术开展“自制酸碱指示剂”家庭小实验设计

课前家庭小实验：寻找在白醋和纯碱溶液中变色的植物；通过家庭小实验观察植物色素在白醋和纯碱溶液中的变色，寻找增大接触面积方法及探寻生活中过滤原理，提出可探究的问题。

课堂第一环节：制备植物色素浸取液。对于原料的处理，学生将基本操作技能——研磨、溶解、过滤相关知识自然地嵌入到活动中，理解其操作的原理和规则，同时体验操作步骤。

课堂第二环节：观察植物色素浸取液在不同溶液中的变色情况。家庭小实验中，植物色素在白醋和纯碱溶液中变色就可以被称为“酸碱指示剂”吗？在其他的酸碱性溶液中如何变色？活动中学生感知酸碱指示剂不只是在一个酸、碱中变色，还要探究与观察植物色素在其他酸、碱性物质中变色，探寻规律。

2.家庭小实验任务单及评价标准

（1）任务单：生活中哪些情况让你感知到有些植物色素可以变色？寻找可以在白醋和纯碱溶液中变色的植物；通过录制视频记录实验过程，发现有价值的问题；思考生活中固体和液体分离的方法有哪些。

（2）评价标准（答案与给分细则）。红心萝卜泡醋后变色，紫甘蓝加醋凉拌后变色等，答出一种1分，答出两种及以上2分，未答0分；录制视频记录实验过程，实验过程思路清晰完整，录制视频清晰3分，有错误酌情减分，未答0分；提出可探究问题，例如：这种植物在其他的酸碱溶液中也会变色吗？变色是否有规律？提出1分，未答0分；漏勺、纱布、网等，答出一种1分，答出两种及以上2分，未答0分。

（3）设计意图。诊断是否有对生活中变色植物的初步观察经验、生活中酸碱性物质的认识、生活中过滤操作的分析，为课堂实验室过滤规范操作做铺垫。

3.学生活动评价量规设计

为促进学生对家庭小实验的深入思考，教师设计了学生活动评价量规，具体包含以下几个方面。

（1）家庭小实验评价量规。在“寻找在白醋和碳酸钠溶液中变色的植物”课前活动中，以家庭实验为评价维度时，学生将植物直接浸泡于白醋和纯碱溶液中，有文字记录和图片，但无视频记录的视为合格；在此基础上，有前后对比图片，无视频记录的视为良好；在完成前两项内容的同时，有文字记录，用视频记录过程的视为优秀。以问题意识为评价维度时，学生思考为什么有些植物直接浸泡不变色的视为合格；学生思考增大植物色素与酸碱性溶液充分接触对实验是否有影响的视为良好；学生思考植物色素与溶液接触是否充分，思考能否做酸碱指示剂的视为优秀。

（2）探究制备植物色素浸取液的课堂活动的评价量规。以设计实验为评价维度时，学生能够设计出制备浸取液步骤的视为合格；学生能够说明制备色素浸取液原理的视为良好；在此基础上，学生还能够关注影响效果因素的视为优秀。以实验装置选择为评价维度时，学生能选出研磨、溶解、过滤主要仪器的视为合格；学生能选出研磨、溶解、过滤大部分仪器的视为良好；学生正确选出研磨、溶解、过滤仪器的视为优秀。以动手实验为评价维度时，学生能够完成操作研磨、溶解、过滤，但是实验细节关注不够，浸取液提取效果一般的视为合格；学生能够完成操作、关注细节，浸取液效果较好的视为良好；除此之外，浸取液效果好的视为优秀。以过滤为评价维度时，学生知道原理——小于滤纸孔径的物质与大于孔径的物质分离的视为合格；学生知道过滤原理，能够按照要求完成操作的视为良好；学生在前两项内容完成的基础上，准确完成过滤操作的视为优秀。以增大接触面积为评价维度时，学生简单了解增大接触面积方法的视为合格；学生能够准确说出几种可以增大接触面积方法的视为良好；学生联系生活和实验目的，准确选择增大接触面积的方法，并说明依据的视为优秀。

（3）探究观察植物色素浸取液在不同溶液中变色的评价量规。以基本知识为评价维度时，学生大概了解稀盐酸、稀硫酸、氢氧化钠、澄清石灰水、碳酸钠、氯化钠溶液酸碱性的视为合格；学生知道上述内容的视为良好；学生准确说出上述内容的视为优秀。以实验操作为评价维度时，学生正确取用各种溶液于不同试管中，分别滴加浸取液的视为合格；震荡不熟练的视为良好；震荡熟练的视为优秀。以实验现象与结论为评价维度时，学生能够描述并记录实验现象，没有关注到一类物质颜色变化相关性的视为合格；学生能够描述并记录实验现象，关注到一类物质颜色变化，但最终没有归纳能否做酸碱指示的视为良好；学生能够在前两项内容都完成的基础上，说出能否做酸碱指示结论与依据的视为优秀。

4.课后实践作业设计

（1）题目设计。应用课堂自制酸碱指示剂，检测家庭中一些物质的酸碱性，记录并分析。

（2）评价标准。检测两种物质的酸碱性，观察记录现象的视为合格；在此基础上，推测结论，并反思自制酸碱指示剂的视为良好；在完成前两项内容后，还有初步的改进方案，交流与分享的视为优秀。

（3）设计意图。对自制酸碱指示剂的应用与改进，拓展对酸碱指示剂的认识。

总结与反思

初中阶段开展家庭化学小实验，注意安全隐患、内容与教材协调、实验的趣味性实施是基础。学生的自主实验能持续培养其创新思维，由此要重视化学家庭小实验的开发和应用，借助信息技术呈现更多精彩的家庭小实验，让家庭小实验在教学中发挥出更大的作用[3]。

参考文献

中华人民共和国教育部. 义务教育化学课程标准（2022年版）[S]. 北京：人民教育出版社. 2022.

方存明. 初三化学家庭小实验的设计与反思[J]. 实验教学与仪器，2022，39（12）： 32-34.

倪建培. 初中化学家庭小实验学习活动模式实施探索[J]. 当代家庭教育，2022（21）： 16-18.