基于科学素养提升的家庭“小项目”开发

基金项目：本文系山东省菏泽市教研课题“校本课程‘明日诺贝尔’中培养学生实验探究能力的应用研究”（2021133）的研究成果。

摘" 要：化学是一门以实验为基础的自然科学，与学生的生活息息相关，本文基于初中学生认知基础和实践操作能力，通过设计家庭小实验，旨在培养学生的科学探究精神，并为其他教师设计家庭实验提供一些借鉴和参考。

关键词：初中化学；科学素养；小项目

文章编号：

1008-0546（2024）14-0095-02

中图分类号：

G632.41

文献标识码：

B

《义务教育化学课程标准（2022年版）》在课程目标中提炼了化学观念、科学思维、科学探究与实践、科学态度与责任四个方面的核心素养发展要求，特别注重实验和跨学科实践活动在学生发展中的重要作用。［1］生活中处处有科学，只要我们善于发现和挖掘，就可以根据学生的发展阶段与能力水平，开发一些家庭“小项目”来激发学生科学探究的兴趣，培养科学思维与创新意识，提高学生的观察、动手及探究能力。家庭小实验是初中化学实验的重要组成部分，同时也是化学课堂教学的一种有效补充和延伸。［2］与学校课堂实验相比，家庭小实验更有利于培养学生的实际操作能力和独立思考能力，可以更好地发挥学生在探究活动中的主观能动性，从而不断提升科学素养。笔者结合自身经验和学生实践经历，从三个方面探讨了设计家庭实验的心得体会。

一、从“小”入手，激发学生实验探究的乐趣

设计家庭实验项目的开始阶段，重点在于激发学生积极参与项目的兴趣，养成乐于动手，善于动脑的习惯。在选择探究内容时，要从小项目入手，选择那些直观易懂，但又能对学生有启发性、有拓展性的小项目。项目“小”，可以保证大部分学生在一定的时间内顺利完成，从而增强学生的自信心，让学生体会成功的喜悦感和满足感，并保持对科学探究浓厚的兴趣。只要学生亲自动手去做了，在做的过程，所涉及的知识技能以及对学生智力的开发要远大于我们的预期。例如，教师给学生布置一个家庭实验小项目“水往高处流”，具体操作是在桌子上放一个充满二氧化碳的硬质塑料瓶或玻璃瓶，用一个软导管插入瓶内，另一端伸入地面上的水杯内，会发现水慢慢沿着导管上升。

该实验的目的是让学生对二氧化碳在水中的溶解性进行探究。在制取二氧化碳这个环节，大部分学生从可乐、雪碧或啤酒中用排气法收集二氧化碳。刚开始时，由于装置密封性不好或操作不当，导致气体喷溅。某同学做的实验很有启发性。通过在碳酸饮料瓶口插入一个注射软管，在水盆中用婴儿奶瓶收集二氧化碳，大概几秒钟收集一瓶。硅胶奶嘴保证插入软管后，装置具有良好的密封性，排水法收集二氧化碳直观简捷，实验装置如图1所示。

用奶瓶排水法收集二氧化碳，体现学生创新性与批判性思维，使他们认识到科学的严谨性（二氧化碳可溶于水，不宜用排水法收集）和项目工程的实用性（快速、高效）。每个实验的完成，只要学生投入去做，认真思考，他们所收获的知识远远超过课本要求。小项目的实验成功，可以极大激发学生的实践热情，培养热爱思考的习惯。在仪器选择、仪器改造、查阅资料、分析资料及方案设计等过程中，不仅可以培养学生的动手能力，还能提高学生的问题解决能力和创新思维能力。

二、恰当处理过程中的预设和生成

在计划家庭探究实验时，教师要精心设计实验方案，明确实验目标，确保项目可以按计划开展，避免学生漫无目的、只图好玩而草草收场。并且，实验器材应具有选择性、多样性、个性化及生活化，要因地制宜。相对于课堂教学，家庭实验更具有生成性，如果学生没有敏锐的观察力和勇于探索的精神，这样的生成性学习往往被忽略。教师要鼓励学生重视项目开展中的“意外”，科学史上很多重大的突破和发现，往往来自“意外”。例如，给学生布置家庭实验：检测溶液的导电性。学生利用电流表和干电池，对自来水、糖水、酒精、食盐水、白醋、小苏打溶液和石灰水等家庭及生活中常见的溶液进行导电性检测，实验装置如图2所示。

该小项目的目的就是让学生通过对照实验定性理解溶液导电性和溶液中离子的关系，这个知识点不仅对后续酸、碱、盐的讲解做铺垫，更是对物质构成方式加深理解。大部分学生都能观察到不同的溶液电流具有不同的现象，并做了详细的实验记录，完成了预设目标。但一些善于观察的学生总是有“意外”发现，有的学生发现在电极处有小气泡产生，有的学生说实验中水的颜色变浅绿后又变淡黄了，还有的学生说做完实验后有沉淀产生。对于这些“异常”现象，笔者没有直接给学生讲电解原理，而是鼓励他们查阅资料，尝试自己解释这些“异常”现象。学生通过查阅资料和相互交流，终于明白为什么水的颜色有变化，为什么有气泡产生的现象。原来实验时，部分同学没用碳棒，而是用两个铁钉做的电极材料，铁钉参与了反应，所以才有颜色变化。同学们纷纷对各自的“异常”现象进行了解释。

在项目开展过程中，正常的实验结果可以加深学生对预设目标的理解，“异常”情况也能够引发思考，促进知识的生成，在思考中开阔思路、在探究中培养能力。用小的“切入点”激发学生的“内驱力”，从而不断提升他们的科学思维水平和科学探究能力。

三、注重联系生活实际，内容要有开放性

在选择实验项目时，教师既要考虑学生学段、年级和学生实际能力基础，更要联系生活实际，真正体现化学从生活中来，到生活中去。生活中衣食住行、环保安全都离不开化学，所以家庭小实验有很大的选择性和开放性。一些贴近生活的项目，更容易使学生产生兴趣，培养学生从化学的视角观察生活，关注社会。例如，笔者曾安排了一期安全主题的实验项目：探究加油站、面粉厂为什么严禁烟火。学生查阅资料或从网上观看视频，理解爆炸原理和危害。通过这期主题探究，学生对安全知识有了更深刻的理解，对身边潜在的安全隐患提高了防范意识。有的同学模拟了面粉爆炸实验，在小铁桶中做面粉爆炸实验，气浪将小桶震的一尺多高（见图3）；有的同学向蜡烛上喷撒面粉粉末或酒精蒸汽，急剧燃烧产生巨大的火苗。这种体验式、生活化、开放性的模拟场景不但提高了学生做实验的主观能动性，更使他们深刻理解生活中处处有化学，从而树立学好化学确实可以应用于生活，服务于社会的意识。

四、结语

家庭小项目式探究实验，学生处在一个相对个性化、开放性、自由化的空间，实验的效果很大程度取决学生自身综合素质，如动手能力、观察能力、思考能力、创新能力等，但也离不开家庭的支持与配合以及教师对项目的精心筛选与设计。教师精心设计的家庭小项目就像播下一颗促进学生不断思考，不断创新，不断提高的种子。学生化学核心素养的提高是一个循序渐进的过程，从长远角度考虑，创新思维和实践能力将使学生受益终身。

参考文献

［1］中华人民共和国教育部.义务教育化学课程标准（2022年版）［M］.北京：北京师范大学出版社，2022.

［2］刘知新.化学教学论（第四版）［M］.北京：高等教育出版社，2009．