中學生建立家庭實驗室初探

科學探究是指從學科領域或現實社會生活中選擇和確定研究主題，創設一種類似于科學研究的情境，通過學生自主、獨立地發現問題，對可能的答案作出假設與猜想，并通過實驗、操作、調查、搜集證據，對獲得的信息進行處理，得出初步結論，它是新課程改革倡導的學習方式之一。學生通過收集和處理信息、表達與交流等活動，獲得知識、技能、方法，特別是創新精神和實踐能力等方面的發展，作為一項復雜的認知任務，科學探究對教師和學生都提出了與以往不同的要求。

然而，在課堂教學中由于時間、地點、器材等方面的限制，難以讓學生進行完整的探究過程，只能完成其中的幾個步驟。而布置學生課后進行的實驗往往由于得不到家長的重視和學生缺乏必要的場地和器材而難以進行。例如，七年級下《 植物的一生 》中有一個探究種子萌發的條件實驗。這個實驗需要長達一個多星期的觀察，我選擇了讓學生課后進行探究。將學生分為4個小組，要求他們分別以溫度、水分、陽光、空氣中的某一個因素作為研究變量，并把實驗當作家庭作業的一部分布置下去，并要求學生經過10天時間觀察，記錄實驗現象，得出實驗結論。然而10天以后當我詢問實驗結果時，學生卻說材料被扔掉了，或者自己也不知道放哪了。歸結原因，除了學生缺乏對實驗重要性的認識外，與沒有及時跟家長溝通、獲得家長的支持是有關系的。由此可見，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，指導和幫助學生建立一個小小的家庭實驗室，以便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。不僅為有效營造課堂創新氛圍奠定基礎，對培養學生真正自主、獨立、創新的科學探究能力也是一項有效的舉措。

一、建立家庭實驗室的初步嘗試

建立家庭實驗室的想法得到了學生的響應，通過家長會的宣傳也得到了家長的支持。于是，班級中部分學生開始在家里房間的一角擺放了桌子，在力所能及的經濟能力范圍內，購買了試管、燒杯、溫度計、酒精燈、小燈泡、導線、開關、電池等，學生還開動腦筋利用生活用品、廢棄的玩具等經過簡單的改造變成實驗器材。經過一段時間的努力后，全班每個學生都已配備了或簡單或復雜的實驗室裝備。

建立家庭實驗室后，學生進行了簡易密度計的制作、水果電池的制作，以及光的反射和折射、凸透鏡成像等驗證性的實驗，學生在實驗的過程中產生了許多新的問題。當然，建立家庭實驗室并不要求學生僅僅為完成科學課上教師布置的作業，學生可以利用有限的資源去完成他們感興趣的、樂于嘗試的小實驗、小制作。在此舉幾個例子加以說明。

實驗舉例一：制作簡易密度計

材料：玻璃管或者塑料吸管，橡皮泥。

方法：用橡皮泥粘住玻璃管或塑料吸管的一端，置于清水中，在液面處的管身做一標記。

應用：檢測不同液面的密度與水的密度大小關系。

在制作了簡易的密度計后，學生產生了“為什么我的密度計放在液體里會傾斜”“怎樣制作出能定量測定液體密度的密度計”等新的疑問。教師鼓勵他們進行小組討論，找出產生問題的原因，并對不足之處進行改進。

實驗舉例二：制作水果電池

在學習了電路等內容后，布置學生回家制作“水果電池”。學生需要解決的問題是：在有電流表、電壓表的情況下如何檢驗電流的存在，如何增大電流，用什么水果效果更好。在匯報實驗結果時，發現學生中確實存在很多令人意外的創意，光是電極的取材就有鑰匙、硬幣、銅絲、廢電池上的鋅皮等，作為電源的水果更有如檸檬、西紅柿、獼猴桃、蘋果等。而在檢驗電流是否存在這一點上，學生也是動足了腦筋，有音樂卡片、二極管等材料。課堂上高潮迭起，精彩不斷。學生通過這樣趣味的實驗，提高了對科學知識的應用水平，更強化了學習科學課程的興趣。

二、建立家庭實驗室的成效

家庭實驗的建立能彌補課堂實驗的不足，課堂上來不及做的、白天難以觀察的都可以在家庭實驗室完成；家庭實驗還能讓學生真正獨立操作、自主探索，增強了學習興趣，提高了創新能力；讓學生有足夠的想象空間，有利于學生個性的發展；實驗完成后與教師和同伴的交流，在表達自己的想法和成果時又促進了師生的合作和生生間的交流。

家庭實驗室的建立在促進學生科學探究能力、培養良好的科學態度、科學的方法和技能以及創新能力方面具有很好的促進作用。這從問卷調查中也可見一斑。對班級學生在建立家庭實驗室前后進行了問卷前測和后測，從知識技能、科學方法、科學態度和情感體驗三個維度進行了對比，并將已建立了家庭實驗室的班和未建立家庭實驗室的班進行了學期末成績的對比，以期進一步探討建立家庭實驗室的可行性和有效性。

表1 建立家庭實驗室前后的問卷調查結果分析表

表2 對照班與實驗班期末成績對比表

從表1和表2可以看出，學生家庭實驗室的建立，對于學生知識的掌握，科學方法、科學態度和情感體驗的提高均有較大作用。

經過初步的統計和分析，中學階段教材所規定的下列實驗在家庭實驗室中完成是可行的。

七年級階段：長度、體積、溫度、質量、時間、速度和力的大小測量；熔化、凝固、液化、沸騰、升華、凝華、凸透鏡系列光學實驗（凸透鏡可以用放大鏡代替）、彈力實驗、彈性形變實驗、慣性系列實驗、二力平衡實驗；植物各器官的觀察、動物各器官觀察、動物行為觀察。

八年級階段：密度測定、密度大小比較、浮力系列實驗、電學系列實驗、溶液系列實驗。

九年級階段：物質的物理性質研究（包括密度、顏色、溶解性）、酸堿性判斷，金屬鐵的物理性質、化學性質探究；鐵生銹、除銹實驗；簡單機械系列實驗等。

這些實驗只需要配備簡單的實驗器材和試劑如試管、小燒杯、凸透鏡、酒精燈、鐵屑、鹽酸等就可以完成了。

三、建立家庭實驗室的啟示

中學生建立家庭實驗室，雖然存在一定的困難，但如果教師加以指導，把握以下原則和方法，則家庭實驗室的建立和實驗的開展是可行的并且是有效的。

1．自愿參與原則

家庭實驗室是教學上的有益嘗試，在理論上和實踐中是否值得大力推廣還有待商榷。在鼓勵學生建立家庭實驗室的同時，要尊重學生和家長的意愿，不可硬性規定學生實施。此外，購買實驗儀器和材料時要依據具體的家庭經濟條件而行，同時要鼓勵學生變廢為寶，利用生活用品、廢棄的玩具等改裝成實驗器材。

2．安全操作原則

具有較大危險性和安全隱患的實驗不鼓勵學生在家庭實驗室中進行。教師要加強對學生的實驗操作規范教育和正確處理意外發生的方法指導。如教導學生不可用家用交流電直接進行電學實驗，要用36V以下的安全電壓；解剖小動物時最好在家長的協助下進行；藥品之間的存放要保持一定的空間距離等。

3．適度適量原則

鼓勵學生建立家庭實驗室并不要求學生時時事事都要進行實驗，避免實驗占據大量的時間和精力。建議學生在課余進行一些探究性或驗證性實驗和根據個人的興趣愛好進行一些小制作，以不影響正常的學習生活為前提。

4．合理取材原則

學生可以自行收集一些實驗器材。日常生活提供的實驗器材很廣泛，隨手可得。礦泉水瓶、鏡子、常用的工具、廢棄的玩具等都是實驗的器材。只要將它們收集起來放在一個紙箱里，這便是一個簡單的“器材庫”了。如學生可以用雞蛋和不同濃度的食鹽水研究物體的浮沉條件，可以用食醋做雞蛋與酸的反應等。學生還可以根據家庭承擔能力的大小在市場購買一些簡單實用的實驗器材。如普通的溫度計、凸透鏡、電路實驗的儀器等，這些全部加起來共需幾十元錢。教師也可提供一部分儀器和藥品。有些藥品用量不多，但在市面上卻很難買到，給學生實驗帶來不便。學校應該考慮學生的需要，適當地提供一部分給學生。如碘酒、pH試紙，學生就可以做碘酒使淀粉變色、光合作用能否產生淀粉等一系列實驗，還可以檢測各種水質的酸堿度。

（作者單位：杭州市惠興中學，浙江 杭州，310006）