基于科學素養提升的家庭“小項目”開發

基金項目：本文系山東省菏澤市教研課題“校本課程‘明日諾貝爾’中培養學生實驗探究能力的應用研究”（2021133）的研究成果。

摘" 要：化學是一門以實驗為基礎的自然科學，與學生的生活息息相關，本文基于初中學生認知基礎和實踐操作能力，通過設計家庭小實驗，旨在培養學生的科學探究精神，并為其他教師設計家庭實驗提供一些借鑒和參考。

關鍵詞：初中化學；科學素養；小項目

文章編號：

1008-0546（2024）14-0095-02

中圖分類號：

G632.41

文獻標識碼：

B

《義務教育化學課程標準（2022年版）》在課程目標中提煉了化學觀念、科學思維、科學探究與實踐、科學態度與責任四個方面的核心素養發展要求，特別注重實驗和跨學科實踐活動在學生發展中的重要作用。［1］生活中處處有科學，只要我們善于發現和挖掘，就可以根據學生的發展階段與能力水平，開發一些家庭“小項目”來激發學生科學探究的興趣，培養科學思維與創新意識，提高學生的觀察、動手及探究能力。家庭小實驗是初中化學實驗的重要組成部分，同時也是化學課堂教學的一種有效補充和延伸。［2］與學校課堂實驗相比，家庭小實驗更有利于培養學生的實際操作能力和獨立思考能力，可以更好地發揮學生在探究活動中的主觀能動性，從而不斷提升科學素養。筆者結合自身經驗和學生實踐經歷，從三個方面探討了設計家庭實驗的心得體會。

一、從“小”入手，激發學生實驗探究的樂趣

設計家庭實驗項目的開始階段，重點在于激發學生積極參與項目的興趣，養成樂于動手，善于動腦的習慣。在選擇探究內容時，要從小項目入手，選擇那些直觀易懂，但又能對學生有啟發性、有拓展性的小項目。項目“小”，可以保證大部分學生在一定的時間內順利完成，從而增強學生的自信心，讓學生體會成功的喜悅感和滿足感，并保持對科學探究濃厚的興趣。只要學生親自動手去做了，在做的過程，所涉及的知識技能以及對學生智力的開發要遠大于我們的預期。例如，教師給學生布置一個家庭實驗小項目“水往高處流”，具體操作是在桌子上放一個充滿二氧化碳的硬質塑料瓶或玻璃瓶，用一個軟導管插入瓶內，另一端伸入地面上的水杯內，會發現水慢慢沿著導管上升。

該實驗的目的是讓學生對二氧化碳在水中的溶解性進行探究。在制取二氧化碳這個環節，大部分學生從可樂、雪碧或啤酒中用排氣法收集二氧化碳。剛開始時，由于裝置密封性不好或操作不當，導致氣體噴濺。某同學做的實驗很有啟發性。通過在碳酸飲料瓶口插入一個注射軟管，在水盆中用嬰兒奶瓶收集二氧化碳，大概幾秒鐘收集一瓶。硅膠奶嘴保證插入軟管后，裝置具有良好的密封性，排水法收集二氧化碳直觀簡捷，實驗裝置如圖1所示。

用奶瓶排水法收集二氧化碳，體現學生創新性與批判性思維，使他們認識到科學的嚴謹性（二氧化碳可溶于水，不宜用排水法收集）和項目工程的實用性（快速、高效）。每個實驗的完成，只要學生投入去做，認真思考，他們所收獲的知識遠遠超過課本要求。小項目的實驗成功，可以極大激發學生的實踐熱情，培養熱愛思考的習慣。在儀器選擇、儀器改造、查閱資料、分析資料及方案設計等過程中，不僅可以培養學生的動手能力，還能提高學生的問題解決能力和創新思維能力。

二、恰當處理過程中的預設和生成

在計劃家庭探究實驗時，教師要精心設計實驗方案，明確實驗目標，確保項目可以按計劃開展，避免學生漫無目的、只圖好玩而草草收場。并且，實驗器材應具有選擇性、多樣性、個性化及生活化，要因地制宜。相對于課堂教學，家庭實驗更具有生成性，如果學生沒有敏銳的觀察力和勇于探索的精神，這樣的生成性學習往往被忽略。教師要鼓勵學生重視項目開展中的“意外”，科學史上很多重大的突破和發現，往往來自“意外”。例如，給學生布置家庭實驗：檢測溶液的導電性。學生利用電流表和干電池，對自來水、糖水、酒精、食鹽水、白醋、小蘇打溶液和石灰水等家庭及生活中常見的溶液進行導電性檢測，實驗裝置如圖2所示。

該小項目的目的就是讓學生通過對照實驗定性理解溶液導電性和溶液中離子的關系，這個知識點不僅對后續酸、堿、鹽的講解做鋪墊，更是對物質構成方式加深理解。大部分學生都能觀察到不同的溶液電流具有不同的現象，并做了詳細的實驗記錄，完成了預設目標。但一些善于觀察的學生總是有“意外”發現，有的學生發現在電極處有小氣泡產生，有的學生說實驗中水的顏色變淺綠后又變淡黃了，還有的學生說做完實驗后有沉淀產生。對于這些“異常”現象，筆者沒有直接給學生講電解原理，而是鼓勵他們查閱資料，嘗試自己解釋這些“異常”現象。學生通過查閱資料和相互交流，終于明白為什么水的顏色有變化，為什么有氣泡產生的現象。原來實驗時，部分同學沒用碳棒，而是用兩個鐵釘做的電極材料，鐵釘參與了反應，所以才有顏色變化。同學們紛紛對各自的“異常”現象進行了解釋。

在項目開展過程中，正常的實驗結果可以加深學生對預設目標的理解，“異常”情況也能夠引發思考，促進知識的生成，在思考中開闊思路、在探究中培養能力。用小的“切入點”激發學生的“內驅力”，從而不斷提升他們的科學思維水平和科學探究能力。

三、注重聯系生活實際，內容要有開放性

在選擇實驗項目時，教師既要考慮學生學段、年級和學生實際能力基礎，更要聯系生活實際，真正體現化學從生活中來，到生活中去。生活中衣食住行、環保安全都離不開化學，所以家庭小實驗有很大的選擇性和開放性。一些貼近生活的項目，更容易使學生產生興趣，培養學生從化學的視角觀察生活，關注社會。例如，筆者曾安排了一期安全主題的實驗項目：探究加油站、面粉廠為什么嚴禁煙火。學生查閱資料或從網上觀看視頻，理解爆炸原理和危害。通過這期主題探究，學生對安全知識有了更深刻的理解，對身邊潛在的安全隱患提高了防范意識。有的同學模擬了面粉爆炸實驗，在小鐵桶中做面粉爆炸實驗，氣浪將小桶震的一尺多高（見圖3）；有的同學向蠟燭上噴撒面粉粉末或酒精蒸汽，急劇燃燒產生巨大的火苗。這種體驗式、生活化、開放性的模擬場景不但提高了學生做實驗的主觀能動性，更使他們深刻理解生活中處處有化學，從而樹立學好化學確實可以應用于生活，服務于社會的意識。

四、結語

家庭小項目式探究實驗，學生處在一個相對個性化、開放性、自由化的空間，實驗的效果很大程度取決學生自身綜合素質，如動手能力、觀察能力、思考能力、創新能力等，但也離不開家庭的支持與配合以及教師對項目的精心篩選與設計。教師精心設計的家庭小項目就像播下一顆促進學生不斷思考，不斷創新，不斷提高的種子。學生化學核心素養的提高是一個循序漸進的過程，從長遠角度考慮，創新思維和實踐能力將使學生受益終身。

參考文獻

［1］中華人民共和國教育部.義務教育化學課程標準（2022年版）［M］.北京：北京師范大學出版社，2022.

［2］劉知新.化學教學論（第四版）［M］.北京：高等教育出版社，2009．