初中化學教材實驗家庭化設計嘗試

張恒

[摘? ?要]在初中化學教學中，嘗試整理教材實驗，把實驗平臺延伸至學生家中，引導學生設計實驗流程，形成實驗方案，指導學生用生活中常見的物品做實驗，取得與教材實驗相同或相似的效果，以此達到指導學生在家中體驗化學實驗和自主進行實驗探究的目的。

[關鍵詞]初中化學;教材實驗;家庭化設計

[中圖分類號]? ? G633.8? ? ? ? [文獻標識碼]? ? A? ? ? ? [文章編號]? ? 1674-6058（2021）32-0078-03

一、背景與問題

《義務教育化學課程標準（2011年版）》中談到在建設符合新課程標準的初中化學課堂中，化學實驗具有不可取代的重要作用，特別是教材上安排的各級各類化學實驗（簡稱“教材實驗”）。教材實驗包括教師演示實驗、學生基礎實驗、學生課內外探究實驗以及一些教材習題中涉及的實驗。這些教材實驗都是教材編寫者經過深思熟慮合理安排在教材中的，是為了更具體、更科學地呈現(xiàn)教材內容，幫助學生更深層次地理解化學知識，使學生更好地在實踐中檢驗理論知識。可見，學生通過操作實踐證明理論知識的正確性，親自體驗化學實驗是必要的。

但在實際化學實驗教學中卻存在著一些尚待解決的問題：（1）受到課程教學進度的影響以及實驗條件的限制，重要的學生實驗不能做到每個實驗都做，也很難讓每個學生都親自動手。（2）教材上安排的教師演示實驗都是現(xiàn)象明顯，非常能體現(xiàn)所學化學知識點的實驗，學生也非常希望能親自動手做相關實驗，卻很少能夠實現(xiàn)。（3）學生基礎實驗是在教師的安排和指導下在學校的實驗室中進行的，由于學生的實驗操作水平有限，所以不能保證實驗一次成功，或者有學生希望能多次多角度嘗試，但受到實驗時間、實驗條件、實驗用品的限制，不能進行更多的探究性實驗。（4）雖然課外書或網絡資料也會提供一些家庭化學實驗，但與教材內容沒有系統(tǒng)性匹配，也缺乏系統(tǒng)性指導。

二、設想與嘗試

為了解決以上問題，筆者就想，既然新課程目標體系提倡學生自主學習、探究學習、合作學習等新的學習方式，希望學生在參與和體驗中學習，重視“過程與方法”，倡導建設開放課堂，那能否把以學校為主的化學實驗平臺遷移到學生家中呢？教師能否根據(jù)初中化學教材，對教材實驗進行家庭化設計呢？以此指導學生在家庭成員的協(xié)助和保護下，用生活中常見的物品代替化學實驗室中的儀器裝置和藥品，在家中體驗化學實驗，取得與教材實驗相同或相似的效果。這樣既能幫助學生在課外創(chuàng)設寬松的實驗環(huán)境，有足夠的空間和時間親自體驗各種因素對化學實驗的影響，如反應物量的變化、條件的變化、實驗步驟的變化等，又能讓學生親自體會到“化學是一門以實驗為基礎的學科”這一重要特征，還能使學校教育與家庭教育相銜接，彌補課堂教學的不足，加強化學教學與日常生活、生產的聯(lián)系，提高學生學習化學的興趣，加強學生對教材上所學化學知識的鞏固。

于是，筆者與教學團隊進行了一些嘗試，對初中化學教材中的實驗進行遴選，并結合學生生活經驗，設計了一系列的家庭化學實驗，讓學生按照實驗設計在家中進行實驗，并做好詳細記錄。

三、實例與探索

1.過氧化氫制氧氣及氧氣的性質實驗

（1）實驗家庭化設計

實驗用品：250 mL干凈塑料飲料瓶2個（去包裝），無紡布茶葉袋1個，膠帶若干，一次性木筷1根，水桶1個（深水槽）。

實驗試劑：市售3%的過氧化氫消毒液，紅磚粉10 g，新鮮豬肝50 g。

實驗步驟：

①在飲料瓶A的瓶蓋上開一個2 mm左右的小口，將紅磚粉裝入無紡布茶葉袋，拉緊收口線，從飲料瓶蓋小口內側穿入，用膠帶固定在飲料瓶蓋上。

②向飲料瓶A中倒入100 mL左右的過氧化氫，蓋上瓶蓋。

③水桶中裝水，水面高度要能沒過飲料瓶并高出5 cm。將飲料瓶B裝滿水。

④揭開飲料瓶A瓶蓋上的膠帶，裝有紅磚粉的無紡布茶葉袋落入過氧化氫中，觀察現(xiàn)象，同時把飲料瓶A正放入水桶中，看到氣泡穩(wěn)定后，把飲料瓶B倒置水中，收集氣泡。

⑤飲料瓶B收滿，或氣泡停止后，在水中蓋上瓶蓋，取出，正放在桌面上。

⑥點燃木條，吹去火焰，把帶火星的木條放入飲料瓶B中，觀察現(xiàn)象。

⑦用新鮮豬肝代替紅磚粉重復該實驗。

（2）學生情況反饋

①多數(shù)學生做了多次實驗依然興趣未減。

②紅磚粉催化效果不明顯，反應慢，換成新鮮豬肝效果明顯。

③豬肝越新鮮，催化作用的效果越明顯;豬肝切片后的使用效果比一整塊的明顯。

④查閱資料得知，土豆對過氧化氫的分解也有催化作用，效果要好于紅磚粉。

⑤在家長的協(xié)作下，學生嘗試了多種物質在氧氣中燃燒。

……

（3）點評

學生在教師設計的實驗框架內，能根據(jù)實際情況分析問題，做一些有益的嘗試。當學生把想法付諸實踐并獲得理想的效果時，不僅收獲了實驗快樂，還體驗到了探究的樂趣。

2.溶液的性質實驗

（1）實驗家庭化設計

實驗用品：400 mL以上容積的金屬湯盆1個，市售[-50 ℃] ～ 150 ℃的玻璃溫度計1支，750 mL一次性飲料杯1個，200 mL一次性塑料杯2個，保鮮膜若干，電池組（2節(jié)5號電池），LED發(fā)光組件1個（或小燈泡1個），導線若干。

實驗試劑：市售純凈水2瓶，食鹽若干，市售汽車防凍液（乙二醇的水溶液）400 mL。

實驗步驟：

①閱讀汽車防凍液的說明書，了解汽車防凍液的組成。

②金屬盆中加入純凈水200 mL，加熱至沸騰，用玻璃溫度計測溫度;金屬盆中加入汽車防凍液200 mL，加熱至沸騰，用玻璃溫度計測溫度，對比二者溫度。

③把LED發(fā)光組件通過導線與電池組相連，觀察現(xiàn)象;斷開導線，把兩端導線放入裝有純凈水的200 mL一次性塑料杯中，觀察現(xiàn)象;再在塑料杯中慢慢加入少量食鹽，觀察現(xiàn)象。

④在750 mL一次性飲料杯中加入汽車防凍液半杯，在200 mL一次性塑料杯中加入純凈水半杯。小杯放入大杯中，小杯浮于防凍液上，大杯用保鮮膜封口。將其小心放入冰箱冷藏盒中，6個小時后取出，觀察現(xiàn)象。

（2）學生情況反饋

①多數(shù)學生測量所得的溫度對比明顯，證明了溶液的沸點比水高，溶液的凝固點比水低。

②有的學生把汽車防凍液和汽車玻璃水搞混了，但也得到了較好的效果。

③有的學生用小燈泡做實驗，小燈泡在食鹽水導電性實驗中幾乎不發(fā)光。

④有的學生在家長的幫助下，使用12 V的直流電做食鹽水導電性實驗，發(fā)現(xiàn)插入食鹽水中的導線兩端出現(xiàn)了細小的氣泡。

……

（3）點評

學生在家庭實驗中往往會出現(xiàn)物質用錯、用量不太準確等偏差，這些小偏差會導致實驗現(xiàn)象的偏差。學生對這些現(xiàn)象的思考，則是對所學化學、物理等學科知識的融合再認識，而合力解釋這些現(xiàn)象既能提高自身解決問題的能力，又能培養(yǎng)科學探究精神。

四、經驗與總結

經過一段時間的摸索與教學實踐，以及與學生的交流互動，筆者發(fā)現(xiàn)，教師與學生通過教材實驗家庭化設計與操作，都有了很大的收獲。

1.教師方面

教師在開發(fā)和設計家庭化教材實驗的過程中，首先要研究教材實驗的目的是什么，實驗與教材的關聯(lián)度如何，還要解決如何把多個教材實驗整合在一起來提高學生的實踐效率等問題。通過這一對教材再認識與合理整合的過程，教師更深入地理解了新課程標準理念，充分結合教材中的知識內容與實驗內容，有效提高了教學業(yè)務水平。

其次，每個實驗的設計要考慮到學生的知識儲備、動手能力和家庭情況，這是對學生學情的一次大摸底。設計實驗時只有把學情與家庭實驗的各種因素揉捏得恰到好處，才能獲得家長和學生的支持，使絕大多數(shù)學生與家長能花盡量少的時間和精力去準備和完成實驗，卻能體驗到化學實驗的“神奇”效果。

當然，如果教師缺乏生活經驗，一些生活中的實驗代替品是發(fā)現(xiàn)不了的，因此只有把化學實驗與日常生活相結合，帶著問題觀察生活，才會獲得瞬間的靈感，這能提高教師對生活中的化學知識的感知力，促進教師時時處處留意挖掘家庭化學實驗素材。這種素材的積累對教師今后的教學有很大的幫助，課內，教師可以把素材分享給學生，創(chuàng)設教學情境，激發(fā)學生對生活中的化學產生興趣;課外，教師在實驗設計中能使用這些積累的素材，開拓自己的思路，提高實驗教學與設計能力。

2.學生方面

學生方面的成效也比較顯著，首先學生能合理而機動地安排時間來體驗教材實驗，并根據(jù)自己的興趣和實驗條件做適當?shù)娜∩崤c調整，以獲得充裕的實驗時間、豐富的實驗選擇和真實的實驗體驗。

其次，有了足夠的實驗時間與空間，大多數(shù)學生在進行實驗時會試著改變實驗條件。這些簡單的探究活動，對培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實際的能力、獨立思考能力、創(chuàng)新思維和探究精神都有著十分重要的意義。

第三，從安全的角度考慮，家庭實驗會邀請家長一起參與，以確保實驗的安全性并處理一些突發(fā)狀況，這是難得的“親子時光”，因此家長的反饋非常積極。

最后，學生用生活中常見的物品親自體驗教材實驗，不僅能鞏固化學知識，還能用化學知識解釋生活中的一些化學問題，知識與應用相互強化、相得益彰，學習效率顯著提高。

五、啟示與反思

在教材實驗家庭化實踐中會遇到一些問題，同時也能得到一些啟示：（1）不是所有的化學實驗器材和化學藥品都能由生活中的物品來代替的，因此有些教材實驗是無法設計為家庭實驗的，如鎂條燃燒實驗、一氧化碳還原氧化鐵實驗等;但有些家庭實驗條件又是一般化學實驗室所不具備的，如上文提到的比較純凈水與汽車防凍液的沸點。（2）由于實驗試劑多數(shù)用的是替代品，使得有些實驗的現(xiàn)象不太明顯，或者與教材上的描述有一定的偏差。但這樣的“偏差”，能進一步激發(fā)學生研究生活中的化學的積極性。（3）家庭實驗的安全問題是重中之重，教師設計實驗時實驗用品的取舍、實驗緊急狀況的預案，都要經過細致入微的思考和多次試驗，這些雖然極其消耗教師的時間，但積累起的是寶貴的實踐財富。（4）如今物質生活的極大豐富和網絡購物的簡單便利，也為師生共建“家庭實驗室”創(chuàng)造了良好的客觀條件。

總之，初中化學教材實驗的家庭化設計能較好地貫徹新課程中“關注學生發(fā)展”的核心理念，構建“知識與技能”“過程與方法”“情感態(tài)度與價值觀”相融合的校外化學課堂，把家庭變成培養(yǎng)探究精神和實踐能力的素質教育陣地，最終達到“使每個學生以愉快的心情去學習生動有趣的化學”的目的。

[? ?參? ?考? ?文? ?獻? ?]

[1]? 中學化學國家課程標準研制組. 義務教育課程標準實驗教科書化學九年級上冊[M]. 2版.上海： 上海教育出版社，2017.

[2]? 中學化學國家課程標準研制組. 義務教育課程標準實驗教科書化學九年級下冊[M]. 2版.上海： 上海教育出版社，2017.

[3]? 中華人民共和國教育部.義務教育化學課程標準（2011年版）[S].北京：北京師范大學出版社，2012.

（責任編輯 羅 艷）