基于科學(xué)思維培養(yǎng)的家庭化學(xué)小實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與實(shí)施

【摘 要】該文以自制酸堿指示劑為真實(shí)情境，承載研磨、過濾、溶解等基本實(shí)驗(yàn)操作和科學(xué)探究的一般思路和方法，在動手實(shí)驗(yàn)過程中，促進(jìn)基本實(shí)驗(yàn)操作技能的提升。利用信息技術(shù)開展家庭小實(shí)驗(yàn)，激發(fā)學(xué)生對自制酸堿指示劑的思考與發(fā)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)從感性的家庭小實(shí)驗(yàn)到理性的科學(xué)、化學(xué)實(shí)驗(yàn)的提升，感知化學(xué)實(shí)驗(yàn)的科學(xué)性、嚴(yán)謹(jǐn)性，有利于學(xué)生控制變量、證據(jù)推理、歸納與演繹等科學(xué)思維的發(fā)展。家庭小實(shí)驗(yàn)也是促進(jìn)學(xué)生深入思考化學(xué)與生活密切聯(lián)系的良好方式。

【關(guān)鍵詞】科學(xué)探究與實(shí)驗(yàn)；科學(xué)思維；家庭小實(shí)驗(yàn)；化學(xué)實(shí)驗(yàn)

【中圖分類號】G434 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】B

【論文編號】1671-7384（2024）010-086-02

《義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》指出，義務(wù)教育化學(xué)課程要圍繞核心素養(yǎng)開展，科學(xué)思維是核心素養(yǎng)內(nèi)涵之一。科學(xué)思維主要包括：在解決化學(xué)問題中所運(yùn)用的比較、分類、分析、綜合、歸納等科學(xué)方法，基于實(shí)驗(yàn)事實(shí)進(jìn)行證據(jù)推理，在解決與化學(xué)相關(guān)的真實(shí)問題中形成的質(zhì)疑能力、批判能力和創(chuàng)新意識[1]?；瘜W(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，實(shí)驗(yàn)是科學(xué)探究的重要形式和學(xué)習(xí)化學(xué)的重要途徑。家庭小實(shí)驗(yàn)是利用家里易得材料，在家庭環(huán)境中運(yùn)用信息技術(shù)（如手機(jī)錄像、拍照的功能，視頻剪輯軟件等設(shè)備）輔助開展的化學(xué)相關(guān)實(shí)驗(yàn)。將家庭小實(shí)驗(yàn)整合到化學(xué)課程之中，彌補(bǔ)課堂實(shí)驗(yàn)的不充分、思考不深入等問題，有利于促進(jìn)科學(xué)思維發(fā)展[2]。

家庭小實(shí)驗(yàn)布置流程

家庭小實(shí)驗(yàn)背景需要教師對教材、課標(biāo)、學(xué)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、學(xué)情的綜合分析，設(shè)置相關(guān)實(shí)驗(yàn)任務(wù)單，在學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)后評價反饋和分享促提升。

“自制酸堿指示劑”課例

課標(biāo)要求學(xué)生會正確使用酸堿指示劑檢驗(yàn)溶液酸堿性。利用家庭小實(shí)驗(yàn)感知科學(xué)家對酸堿指示劑發(fā)現(xiàn)的過程，有助于學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題、觀察分析、證據(jù)推理等科學(xué)思維的發(fā)展。

1.應(yīng)用信息技術(shù)開展“自制酸堿指示劑”家庭小實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

課前家庭小實(shí)驗(yàn)：尋找在白醋和純堿溶液中變色的植物；通過家庭小實(shí)驗(yàn)觀察植物色素在白醋和純堿溶液中的變色，尋找增大接觸面積方法及探尋生活中過濾原理，提出可探究的問題。

課堂第一環(huán)節(jié)：制備植物色素浸取液。對于原料的處理，學(xué)生將基本操作技能——研磨、溶解、過濾相關(guān)知識自然地嵌入到活動中，理解其操作的原理和規(guī)則，同時體驗(yàn)操作步驟。

課堂第二環(huán)節(jié)：觀察植物色素浸取液在不同溶液中的變色情況。家庭小實(shí)驗(yàn)中，植物色素在白醋和純堿溶液中變色就可以被稱為“酸堿指示劑”嗎？在其他的酸堿性溶液中如何變色？活動中學(xué)生感知酸堿指示劑不只是在一個酸、堿中變色，還要探究與觀察植物色素在其他酸、堿性物質(zhì)中變色，探尋規(guī)律。

2.家庭小實(shí)驗(yàn)任務(wù)單及評價標(biāo)準(zhǔn)

（1）任務(wù)單：生活中哪些情況讓你感知到有些植物色素可以變色？尋找可以在白醋和純堿溶液中變色的植物；通過錄制視頻記錄實(shí)驗(yàn)過程，發(fā)現(xiàn)有價值的問題；思考生活中固體和液體分離的方法有哪些。

（2）評價標(biāo)準(zhǔn)（答案與給分細(xì)則）。紅心蘿卜泡醋后變色，紫甘藍(lán)加醋涼拌后變色等，答出一種1分，答出兩種及以上2分，未答0分；錄制視頻記錄實(shí)驗(yàn)過程，實(shí)驗(yàn)過程思路清晰完整，錄制視頻清晰3分，有錯誤酌情減分，未答0分；提出可探究問題，例如：這種植物在其他的酸堿溶液中也會變色嗎？變色是否有規(guī)律？提出1分，未答0分；漏勺、紗布、網(wǎng)等，答出一種1分，答出兩種及以上2分，未答0分。

（3）設(shè)計(jì)意圖。診斷是否有對生活中變色植物的初步觀察經(jīng)驗(yàn)、生活中酸堿性物質(zhì)的認(rèn)識、生活中過濾操作的分析，為課堂實(shí)驗(yàn)室過濾規(guī)范操作做鋪墊。

3.學(xué)生活動評價量規(guī)設(shè)計(jì)

為促進(jìn)學(xué)生對家庭小實(shí)驗(yàn)的深入思考，教師設(shè)計(jì)了學(xué)生活動評價量規(guī)，具體包含以下幾個方面。

（1）家庭小實(shí)驗(yàn)評價量規(guī)。在“尋找在白醋和碳酸鈉溶液中變色的植物”課前活動中，以家庭實(shí)驗(yàn)為評價維度時，學(xué)生將植物直接浸泡于白醋和純堿溶液中，有文字記錄和圖片，但無視頻記錄的視為合格；在此基礎(chǔ)上，有前后對比圖片，無視頻記錄的視為良好；在完成前兩項(xiàng)內(nèi)容的同時，有文字記錄，用視頻記錄過程的視為優(yōu)秀。以問題意識為評價維度時，學(xué)生思考為什么有些植物直接浸泡不變色的視為合格；學(xué)生思考增大植物色素與酸堿性溶液充分接觸對實(shí)驗(yàn)是否有影響的視為良好；學(xué)生思考植物色素與溶液接觸是否充分，思考能否做酸堿指示劑的視為優(yōu)秀。

（2）探究制備植物色素浸取液的課堂活動的評價量規(guī)。以設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)為評價維度時，學(xué)生能夠設(shè)計(jì)出制備浸取液步驟的視為合格；學(xué)生能夠說明制備色素浸取液原理的視為良好；在此基礎(chǔ)上，學(xué)生還能夠關(guān)注影響效果因素的視為優(yōu)秀。以實(shí)驗(yàn)裝置選擇為評價維度時，學(xué)生能選出研磨、溶解、過濾主要儀器的視為合格；學(xué)生能選出研磨、溶解、過濾大部分儀器的視為良好；學(xué)生正確選出研磨、溶解、過濾儀器的視為優(yōu)秀。以動手實(shí)驗(yàn)為評價維度時，學(xué)生能夠完成操作研磨、溶解、過濾，但是實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)關(guān)注不夠，浸取液提取效果一般的視為合格；學(xué)生能夠完成操作、關(guān)注細(xì)節(jié)，浸取液效果較好的視為良好；除此之外，浸取液效果好的視為優(yōu)秀。以過濾為評價維度時，學(xué)生知道原理——小于濾紙孔徑的物質(zhì)與大于孔徑的物質(zhì)分離的視為合格；學(xué)生知道過濾原理，能夠按照要求完成操作的視為良好；學(xué)生在前兩項(xiàng)內(nèi)容完成的基礎(chǔ)上，準(zhǔn)確完成過濾操作的視為優(yōu)秀。以增大接觸面積為評價維度時，學(xué)生簡單了解增大接觸面積方法的視為合格；學(xué)生能夠準(zhǔn)確說出幾種可以增大接觸面積方法的視為良好；學(xué)生聯(lián)系生活和實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，?zhǔn)確選擇增大接觸面積的方法，并說明依據(jù)的視為優(yōu)秀。

（3）探究觀察植物色素浸取液在不同溶液中變色的評價量規(guī)。以基本知識為評價維度時，學(xué)生大概了解稀鹽酸、稀硫酸、氫氧化鈉、澄清石灰水、碳酸鈉、氯化鈉溶液酸堿性的視為合格；學(xué)生知道上述內(nèi)容的視為良好；學(xué)生準(zhǔn)確說出上述內(nèi)容的視為優(yōu)秀。以實(shí)驗(yàn)操作為評價維度時，學(xué)生正確取用各種溶液于不同試管中，分別滴加浸取液的視為合格；震蕩不熟練的視為良好；震蕩熟練的視為優(yōu)秀。以實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與結(jié)論為評價維度時，學(xué)生能夠描述并記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，沒有關(guān)注到一類物質(zhì)顏色變化相關(guān)性的視為合格；學(xué)生能夠描述并記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，關(guān)注到一類物質(zhì)顏色變化，但最終沒有歸納能否做酸堿指示的視為良好；學(xué)生能夠在前兩項(xiàng)內(nèi)容都完成的基礎(chǔ)上，說出能否做酸堿指示結(jié)論與依據(jù)的視為優(yōu)秀。

4.課后實(shí)踐作業(yè)設(shè)計(jì)

（1）題目設(shè)計(jì)。應(yīng)用課堂自制酸堿指示劑，檢測家庭中一些物質(zhì)的酸堿性，記錄并分析。

（2）評價標(biāo)準(zhǔn)。檢測兩種物質(zhì)的酸堿性，觀察記錄現(xiàn)象的視為合格；在此基礎(chǔ)上，推測結(jié)論，并反思自制酸堿指示劑的視為良好；在完成前兩項(xiàng)內(nèi)容后，還有初步的改進(jìn)方案，交流與分享的視為優(yōu)秀。

（3）設(shè)計(jì)意圖。對自制酸堿指示劑的應(yīng)用與改進(jìn)，拓展對酸堿指示劑的認(rèn)識。

總結(jié)與反思

初中階段開展家庭化學(xué)小實(shí)驗(yàn)，注意安全隱患、內(nèi)容與教材協(xié)調(diào)、實(shí)驗(yàn)的趣味性實(shí)施是基礎(chǔ)。學(xué)生的自主實(shí)驗(yàn)?zāi)艹掷m(xù)培養(yǎng)其創(chuàng)新思維，由此要重視化學(xué)家庭小實(shí)驗(yàn)的開發(fā)和應(yīng)用，借助信息技術(shù)呈現(xiàn)更多精彩的家庭小實(shí)驗(yàn)，讓家庭小實(shí)驗(yàn)在教學(xué)中發(fā)揮出更大的作用[3]。

參考文獻(xiàn)

中華人民共和國教育部. 義務(wù)教育化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）[S]. 北京：人民教育出版社. 2022.

方存明. 初三化學(xué)家庭小實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)與反思[J]. 實(shí)驗(yàn)教學(xué)與儀器，2022，39（12）： 32-34.

倪建培. 初中化學(xué)家庭小實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)活動模式實(shí)施探索[J]. 當(dāng)代家庭教育，2022（21）： 16-18.