“家庭實驗室”：建立“科學夢工廠”，提升科學核心素養

陳雨薇

摘 要：“家庭實驗室”的建立有效地避免了校內課堂科學課程課時量不足、實驗器材短缺、課堂環境單調等制約因素，將教師“講科學”“演示科學”“播放科學”、學生“聽科學”與“看科學”的傳統教學模式，轉變為以學生探究為主體核心，學生、教師、家長三位一體的教學實踐活動，使實驗由課內向課外、由學校向家庭拓展延伸，是科學課堂教學活動的重要有機組成形式。

關鍵詞：“家庭實驗室”; 物型課程; 實驗教學; 家長作用

中圖分類號：G623.6? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ?文章編號：1006-3315（2021）12-024-002

一、問題的提出

近些年由美國教育學家杜威提出的重視學生主動性與創造性的實用主義教學觀對我國小學教育教學產生了重要影響，“做中學”理論在一線學校中得到普遍重視。新一輪課程改革實施以來，小學科學課倡導以探究為核心的教學新理念，然而受限于現有課時量不足、實驗器材短缺、課堂環境單調等因素，科學課始終難以讓每個孩子得到充分的施展。課堂中經常會出現教師“講科學”“演示科學”“播放科學”，學生則是“聽科學”與“看科學”，這不僅與新課程倡導的讓學生從做中學科學的理念相悖，也不符合科學教學規律，更不利于激發學生對科學研究的熱愛和動手進行科學探究實踐的意識，長此以往，科學學習將局限在課本與課堂，難以轉化為學生的科學素養。

因此，僅僅通過課堂教學來進行科學探究活動是不夠的。為了更好地引導學生通過探究實驗掌握科學知識和科學方法，培養獨立創新的能力，筆者認為，指導和幫助學生建立一個小小的“家庭實驗室”，開發物型課程，借助“物”的載體，以便學生在課余進行科學實驗，使實驗由課內向課外、由學校向家庭拓展，是一個切實而可行的方法。這樣不僅為有效營造課堂創新氛圍奠定基礎，對于培養學生自主、獨立、創新的科學探究能力也是一項有效的舉措。

二、“家庭實驗室”的活動意涵

“家庭實驗室”是指在課堂教育中的探究活動外，指導學生在課外進行的一種實驗活動，它以家庭為據點，以家庭生活為背景挖掘適合的科學課程資源，開發物型課程，結合科學教材中的拓展活動和學生的日常生活，設計出適合家庭開展的實驗，并動員家庭所有成員參與相關活動。“家庭實驗室”是一種好玩有趣的科學探究模式，它就像一張巨大的網，將教師、家長凝結在一起，真正實現學校、孩子、家長三位一體的教育發生。

需要說明的是“家庭實驗室”活動只是對小學科學課堂教育的補充，家長并不等于教師，也不能替代傳統的課堂教育。“家庭實驗室”與課堂教學中簡化的、虛擬的書面科學問題或任務不同，與學校科學課堂中的實踐活動不同，學生是完成任務的過程中學科學，具有發自內心的好奇心和驅動力，加之教師在課堂上的指導與家長在家庭中的輔助，學生在構建屬于自己的“家庭實驗室”中能夠進一步提升科學素養。

“家庭實驗室”絕不只是一個項目，它更深遠的意義在于，作為一項“普惠課程”，取材多樣，人人都可以獲得成就感。它也是一項“跨界課程”，其中會涉及語文、數學、綜合實踐活動、信息等學科，需要孩子們具備學科綜合能力。同時，“家庭實驗室”本身以物型課程的視角，借助物質和實體環境展開。可以說，“家庭實驗室”融合了全課程和全人教育理念，對孩子的成長發展會產生深遠的影響：有利于形成全員參與實驗的局面;有助于提升學生自主實驗的能力;有力地推動了家庭的科普教育;提高了學生觀察與動手操作的能力;增強了學生學習科學學科的信心;營造了“學科學”“用科學”的家庭氛圍;有利于學習型家庭的建立。成立“家庭實驗室”從某種程度上來講就是“做科學”，利用物的載體讓科學教育有了嶄新的面貌。“家庭實驗室”的持續推進改變了學生學習科學學科的傳統方式，是科學類學科教學中的個性化的實施。

三、“家庭實驗室”的具體實施

“家庭實驗室”是將教師、家長、學生凝結在一起，貫穿家庭與課堂兩大場域的動態科學教育。其中，在學校場域內，教師基于學生的學習興趣與學習需要，在參考科學教材與充分開發物型課程的基礎上，為學生設計家庭實驗起指導作用。在家庭場域內，家長則起輔助作用，在與教師進行溝通并意見一致的基礎上，幫助學生準備實驗器具，設計實驗場所，為學生創建可操作的實驗平臺。真正的實驗主體是學生，他們在教師的指導和家長的輔助下進行家庭實驗，從而深化了科學實驗課程的價值，進一步提升了科學素養。在“家庭實驗室”的動態流動場域內，促成了教師、學生、家長的共同成長。（圖1）

具體實施一般包括如下四個階段：

（一）實驗課題的遴選：注重挖掘課內實驗

一些科學課堂上的實驗探究局限于課時、器材等因素，在很多時候對于課本的預設實驗難以實現理想的開展或全面探究。如有的實驗需要長期的堅持觀察，有的實驗需要用到特殊設備，有的實驗需要家長配合完成。若在以往，教師在實際操作中往往是以講代做。因為有了“家庭實驗室”，所有的問題都迎刃而解。教師要做的只是找出一些囿于課時、器材等因素而不能深入探究的部分，讓學生在家庭實驗室中開展探究。

在進行科學實驗教學的過程中，教師要注重鼓勵學生善于觀察思考，培養學生勤于動手動腦，從而提高學生的實驗能力。如定期舉行“我的科學小發現”活動，鼓勵學生討論生活中遇到的讓其感到疑惑不解的事物或問題，并鼓勵學生大膽做出預測，從而設計出理想的、適合自己開展的小實驗。

（二）實驗器材的準備：從生活中進行創造性選取

要開展家庭小實驗，必須配備一些常用的實驗器材。在配備時要做到通用性、實用性。制作實驗器材也是一種科學活動方式，能自制的則盡量自制，如量筒、彈簧秤此類器具。確實不能制作的，而又是做實驗必需的器材，如天平、鉗子、顯微鏡等，則可以到學校儀器室借用，有條件的也可以購買，原則上能用就可以。總之，在課堂以外，家長需要幫助學生盡可能搜集到可利用的實驗器具。由于學生的家庭實驗能力存在差異，因此我們需要鼓勵學生建立多種形式的家庭實驗室。比如，在家庭實驗地點選擇方面鼓勵靈活選擇，在家中的廚房、客廳、衛生間、陽臺等地點都可以建立家庭實驗室。根據家庭環境決定家庭實驗室的大小，如果空間有限，在客廳一角置放一張單獨使用的實驗桌也可以形成一個小型的家庭實驗室。在實驗內容上，需要結合勞動教育、科技創新活動等內容，將相互聯系的一些實驗內容整合成一個模塊，設定一個主題，讓班級學生選擇適合自己的實驗內容。如我們為三年級學生設計的科技實踐活動《種子發芽了》，實驗環境是簡單的小桌子，實驗器具則是家中隨處可見的物品，如塑料杯、豆子、水、白醋、紙巾等。全班學生都參與了調查、實驗、實施，實現了人人參與家庭實驗的預期效果。

實驗舉例：《種子發芽了》

實驗材料：塑料杯、豆子、水、白醋、紙巾

實驗制作：

（1）在兩個杯子底部墊上紙巾，模擬土壤環境。

（2）分別在兩個杯中倒入同樣多的適量的綠豆紅豆。

（3）分別往杯中倒入同樣多的水和白醋。

（4）第二天，裝醋杯子的豆子沒有發芽，裝水杯子里有些豆子發芽了。

（5）第三天，裝醋杯子的豆子依然沒有發芽，裝水杯子里的種子發芽更長了。

種子發芽所需要的外界條件是一定的水分、適宜的溫度、充足的空氣、合適的酸堿性環境。白醋是酸性溶液，其本身濃度高于細胞質溶度，種子是滲水吸水，在這種高濃度溶液環境中，種子內細胞質會脫水失去活性，所以不會發芽。經過這樣簡易的小實驗，學生在教師的指導和家長的幫助下，利用一張小桌子就能完成，借助物型課程中“物”與“場”的載體，真正實現了實驗環境的靈活選擇。）

（三）科學實驗的開展：多方合作，推進實驗進行

在開展實驗的過程中，由于小學生年齡尚小，認知能力與動手能力還不是很成熟，因此更加需要教師與家長通力合作，引導學生在家庭實驗的基礎上總結實驗結果、探究科學原理，真正實現從“做”中學科學。這里以我們為二年級小學生設計的《有趣的磁鐵》小實驗為例進行介紹。

有學生在看到磁鐵時，會驚異于磁鐵的神奇效果，并用各種物體與磁鐵接觸，觀察磁鐵能否吸住該物體。學生就此提出一個問題，磁鐵能否吸住鐵質物體呢？教師鼓勵學生對實驗結果進行預測，從而指導學生設計與該問題有關的小實驗。

實驗舉例：《有趣的磁鐵》

實驗材料：2個杯子、磁鐵、蠟燭、針、線、打火機、一塊木板（可以用盤子代替）

實驗制作：

（1）杯子放在木板上（或者盤子的兩邊），將磁鐵放在一個杯子的頂部。

（2）把針線套在另一個杯子上，調整兩個杯子之間的距離，使鐵針正好懸浮。

（3）用打火機將蠟燭點燃。

（4）用蠟燭將鐵針燒紅，鐵針失去磁性掉落下來。

在幫助學生設計實驗的過程中，教師需要在科學教材的基礎上，向學生明確磁鐵的原理，即能夠對某些物體產生作用，從而讓學生探求磁鐵與鐵質物體的關系。在設計實驗的過程中，教師需要對學生強調注意事項，即實驗中需要用到火，同學們在家做實驗的時候，一定要有家長陪同，在使用蠟燭燒鐵針時，避免蠟燭燒到手。在“家庭實驗室”中，家長幫助學生準備實驗器具，建立實驗場所，并且在家長的陪同幫助下，學生才能使用打火機進行實驗。

（四）總結評價：與課內學習建立聯系

在“家庭實驗室”進行實驗后，還需要注重對實驗的評價。首先需要基于校內課堂科學課程理論與教材，“家庭實驗室”所倡導的課余開放性科學實驗探究，是一項創新嘗試，其創新性不僅體現在倡導人人參與科學實驗，更為重要的是它是課堂科學課程的拓展和延伸，因此在對實驗進行總結評價時需要基于校內課堂科學課程理論與科學教材。其次，在評價標準上與課內課程完全一致，根據家庭實驗室器材的數量、實驗的質量等方面，對學生創建家庭實驗室、進行家庭實驗予以指導。通過這些規范化的制度引領，為家庭實驗室與家庭實驗探究設定可參照的標準，并將家庭實驗室成績記入到綜合活動評價中。最后，在評價形式上采用與課堂教學評價方法相一致的方式，可以采用展示會、演講會、答辯會等形式展開多種方式的評價，并注意評價主體的多面性，以教師評價、生生互評、師生互評等方式記錄學生的成績，利用多項措施對學生進行激勵。

四、推進“家庭實驗室”的展望

要進一步做好“家庭實驗室”的探索推進，有兩個方面至關重要。

一是如何運用學生學業評價手段，促進和保證大多數學生能夠在“家庭實驗室”主動且高高興興地做實驗。二是想方設法調動家長在“家庭實驗室”的積極性，進一步加強學校教師與家長的聯合，共同促進“家庭實驗室”的后續推進，這是“家庭實驗室”持續發展必不可少的條件。聯合學校、家庭的力量，利用各自的優勢，能夠為每個孩子創造更為廣闊、開放的動手實驗平臺，從而讓學校科學教育得到有效延伸，使科學教育的實效性大幅提升。

未來孩子的觀察力、行動力、創造力等不可或缺。他們需要更繽紛開闊的學習空間，從課本到課外，從學校到社會，從理論到實踐。“家庭實驗室”這種完全由學生自由研究、自主學習、無邊界的學習方式，為學生創設了一個個性化的家庭研究平臺，讓教師和家長以一種引導者的身份參與孩子的研究過程，是科學課堂教學活動的重要組成形式，使實驗由課內向課外、由學校向家庭拓展延伸，真正促成了學生、教師、家長三位一體動態活動的共同成長。

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