設家庭實驗室，培養探究實踐核心素養

賈建芹

《義務教育科學課程標準（2022年版）》提出了科學觀念、科學思維、探究實踐、態度責任四個方面的核心素養，其中探究實踐是學生形成其他素養的主要途徑。從教材內容上看，浙教版《科學》上冊第一章第三節《科學觀察》和第五節《科學探究》分別提出了“觀察是重要的科學研究方法”“科學探究是獲得科學知識的一種基本方式”，即闡明了“探究實踐”核心素養的重要意義。面對剛進入中學校園的七年級新生，如何抓住新的起點，逐步培養學生“探究實踐”這一核心素養是七年級教師需要探討的主要議題。科學實驗是初中生學習科學知識、提升科學核心素養的重要環節和途徑，但校內實驗室空間限制、教學時間緊湊，不能使全體學生充分參與到科學實驗中。結合七年級新生充滿好奇心的性格特點、小學對《科學》學習有基礎的學情狀況、七年級《科學》上冊教材內容分布特點等，筆者提出家庭實驗室的設想，旨在通過搭建教學腳手架，讓學生在家完成可操作、可評價的探究實踐作業，培養學生的探究實踐能力。

一、創設家庭實驗室空間

（一）明確實驗室建設目的和意義

在創設家庭實驗室之前，教師要給學生明確家庭實驗室存在的意義，鼓勵學生在家庭實驗室中獨立探究，激發求知欲，培養科學核心素養。在家庭實驗室中，學生能根據自己的時間進行彈性實驗，獲得更多實踐操作的機會，有利于培養科學探究實踐素養。

（二）制定實驗室安全守則

實驗的安全性一直是科學教師實施各類實驗時首先考慮的重要問題，家庭實驗室離開了教師的實時指導，更容易存在安全漏洞，所以在建立家庭實驗室初期，除了必備安全設備如實驗外衣、實驗手套、消防設備等，還應明確家庭實驗室安全實驗守則。學生應在教師指導下明確各類別實驗操作注意事項，結合學校實驗室安全守則，制定家庭實驗室安全守則。

（三）準備實驗室硬件設備

在家庭實驗室創設中，準備實驗室硬件設備非常重要。結合初中科學教材實驗內容，家庭實驗室的實驗應包含生物類、化學類、物理類、天文地理類實驗，除了準備安全設備外，學生應準備的實驗設備主要如下：測量工具如刻度尺、量筒、天平等；觀察工具如顯微鏡、放大鏡等；玻璃儀器如試管、燒杯、錐形瓶等；專項工具箱如光學工具箱、電學工具箱、力學工具箱等；學生還應根據教師安排的家庭實驗室內容對實驗室設備進行實時更新。

完成上述過程后，學生可以在家庭中安排專門的空間或者柜子用于布置家庭實驗室（含戶外），在指導學生布置實驗室時，教師應分類布置、注意安全，鼓勵學生購買相應的書籍，拓展課外知識，促進實驗的開展和完成，提高探究實踐核心素養。在家庭實驗室中，學生除了完成教師定期布置的實驗外，還可以根據自己的興趣和課程需求進行實驗項目，嘗試新的創意和想法，與家長一起探索科學的奧秘。

二、確定家庭實驗室內容

根據《義務教育科學課程標準（2022年版）》，探究實踐主要指在了解和探索自然、獲得科學知識、解決科學問題，以及技術與工程實踐過程中形成的科學探究能力、技術與工程實踐能力和自主學習能力。在確定家庭實驗室內容時，筆者參照教材目錄，盡量選擇七年級學生熟悉的自然現象展開實驗。鑒于探究實踐包含科學探究能力和技術與工程實踐能力，筆者特意將內容又區分為觀察性實驗、探究性實驗、小制作和項目化。通過對教材和對應作業本中實驗內容的多次鉆研、篩選，最終確定七年級上冊家庭實驗室的內容如下：

九月份：1.3科學觀察，觀察性實驗——觀察雞蛋放在溶液里的實驗和塑料絲實驗（取自于作業本）；1.4科學測量，觀察性實驗——溫度的感覺和自制溫度計的項目化作業。

十月份：2.1生物與非生物，探究性實驗——觀察蝸牛；2.1細胞，項目化作業——植物細胞模型制作；2.5常見的植物，探究性實驗——校園植物檢索表制作。

十一月份：3.2地球儀和地圖，小制作——小型地球儀的制作；3.5泥石流，探究性實驗——泥石流的形成；3.7地形和地形圖，小制作——簡單等高線地形模型的制作。

十一月份：4.1物質的構成，觀察性實驗——液體擴散實驗；4.7升華與凝華，觀察性實驗——人工造雪。

以上實驗內容的選擇主要遵循以下幾個要點：一是實驗的進行不需要借助特定的試劑、儀器和工具，只要利用學生家庭材料和工具就能有序開展，從而確保實驗開展的全員度；二是實驗內容在教材中已有一定的活動指南，學生有方向有目的，從而確保實驗開展的可推進性；三是實驗內容接地氣，貼近學生生活實際，滿足學生探究欲。同時，教師能合理搭建一定的腳手架，幫助學生進行思考、探究，確保實驗開展的效度。此外，針對個別實驗，從傳統型的授課模式來看，原本是在教室通過小組合作或教師演示、個別學生演示的方式開展，如溫度的感覺、觀察蝸牛、液體的擴散實驗等。但這樣的實驗往往在課堂實驗時間不足、參與度差、體驗感不強、實驗現象不能全員性觀察，而家庭實驗室的開展能將一部分的課堂實驗轉化為課外實驗，給教師的課堂教學和學生的學習打開新的局面。

三、制定家庭實驗室實施方案

新課標明確指出，探究實踐能力包括科學探究能力、技術與工程實踐能力和自主學習能力。為使我們的家庭實驗室切實為這三個能力的逐步培養而服務，教師不僅要選擇合適的實驗內容，還應遵循內容選擇制定合理的實施方案。下文以“觀察蝸牛”和“自制溫度計”為例說明制定實施方案的方法。

（一）培養科學探究能力

觀察蝸牛實驗被歸類為探究性實驗，實驗目標為培養學生的科學探究能力。鑒于該實驗的實施時間在國慶假期，時間比較充裕，且學生剛學過科學探究的一般過程為提出問題、建立猜想與假設、制定計劃、獲取事實與證據、得出結論、交流與評價等環節，故筆者設計實驗報告單主要內容如下：

觀察蝸牛：學生通過對蝸牛的觀察提出科學問題。如觀察到蝸?？s在殼里，可提出蝸牛在殼里是保護自己嗎？此環節設計目的在于引導學生善于觀察和提問，切合本章學習目標。

科學探究：蝸牛有哪些感覺？學生參照浙教版科學七年級上教材第36頁活動內容，對蝸牛是否具有視覺、嗅覺、味覺、聽覺等問題建立假設、設計實驗方案，并根據實驗獲取事實和證據，得出結論。在這一過程中，學生充分體驗科學探究的過程，能力得到顯著提高。

進階提升：你還能提出關于蝸牛的哪些問題？請寫出相應的實驗方案。此環節旨在啟發學生交流和討論，發散思維，并將科學探究能力落實在實踐上。

上述實驗報告單的設計遵循以教材活動為依托、科學探究一般過程為指導的原則，為學生在家開展實驗搭建了腳手架，幫助學生更有效地完成實驗，并在實驗中提升探究實踐能力?？傮w來說，探究性實驗腳手架的設計一般為以下順序：觀察現象（明確什么自然現象需要解釋），提出問題（關于現象的什么問題），探究要素（怎么回答這個問題），收獲與反思（科學知識和新問題）。

（二）培養技術與工程實踐能力

探究實踐能力還包括在技術與工程實踐過程中形成技術與工程實踐能力，所以在家庭實驗室設置一定量的項目化實驗必不可少。結合七年級學生能力基礎和七年級《科學》上施教內容，筆者選定了兩個項目化實驗內容，其中自制溫度計是學生的第一個項目化實驗作業，放在時間更充裕的國慶假期間實施，具體項目化任務單和評價量表內容如下：

項目名稱：冷暖“他”知——自制溫度計。

任務一：尋找溫度計的前世今生——學生通過查閱資料尋找溫度計的發展史，并繪制時間軸。

任務二：發現溫度計的奧秘——學生明確溫度計如何顯示溫度高低、溫度計的原理和自制溫度計的創新點等。

任務三：繪制自制溫度計的設計圖——學生在制作成品前進行圖紙設計，闡述設計亮點。

任務四：項目收獲和心得。

以上任務設計內容循序漸進、難度螺旋上升，讓學生充分體驗技術與工程實踐過程，從而提升能力。

評價量表包含過程性評價量表、成果性評價量表、自我核查評價等。其中，過程性評價主要對產品創新、設計圖繪制合理性、設計圖可操作性等維度進行評價；結果性評價主要對溫度計結構、可操作性、材料取用、誤差大小、精確程度、產品迭代改進等維度進行評價。量表的設計不僅是評價學生作品的依據，更是學生工程實踐過程的方向指南。

“如何把項目化做好”是在開展家庭實驗室過程中重點研討的問題。項目化作業不僅僅是一個簡單的技術與工程實踐過程，還應具有科學學科特色，充滿科學思維。故在設計項目化任務單中，筆者特意增加了“科學史教育”板塊，如上述中的“任務一尋找溫度計的前世今生”。設計任務時，注重任務間的知識關聯和思維邏輯，旨在培養學生的科學思維。項目化實驗腳手架的設計一般為以下順序：項目驅動（包括科學史教育和核心知識梳理），項目目標（包括科學觀念、科學思維、探究實踐和態度責任），項目過程（包括設計圖紙、項目制作和效果監測），評價與成果（包括評價量表，項目改進和成果展出）。

（三）培養自主學習能力

自主學習能力是探究實踐能力的一種，對照《義務教育科學課程標準（2022年版）》和2017年版《義務教育小學科學課程標準》，新課標更強調學生“能基于所學知識，從……角度提出……問題”等自主學習能力。在制定家庭實驗室實施方案時，教師要充分考慮學生自主學習能力的培養，如觀察蝸牛和自制溫度計，都是基于學生已學的“科學探究一般過程”和“溫度計”等知識，讓學生從觀察現象、科學史發展、工程原理等多角度提出相應問題。自主學習能力還體現自主選擇學習策略、反思學習過程與結果等方面，所以家庭實驗室能夠給予學生充分的空間，逐步培養學生的自主學習能力。

四、設定家庭實驗室評價機制

家庭實驗室相關實驗主要是學生在家里落實完成，如何監督學生認真、有效地完成，從而落實家庭實驗室設定的實際意義，實現逐步培養學生探究實踐的能力的設想？為了解決這一問題，筆者提出了以下方案：

（一）對學生實驗過程和成果的評價

1.利用班級釘釘群家校功能。

教師可利用釘釘群班級圈建立專門的家庭實驗室話題板塊，要求全班同學在此上傳實驗照片或視頻，寫下實驗感言，板塊中的內容可長期保存；利用班級釘釘群家校本發布作業，監督學生及時完成布置的家庭實驗室內容，上傳照片或視頻。通過以上方式，教師可及時對學生實驗作業進行評價，對實驗未開展或開展過程中有困難的學生給予及時監督和有效指導。

2.開展評價性課堂。

通過上述評價，教師可初步篩選出優秀作品和有疑義且值得探討的作品，在課堂中讓此類作品的學生代表在課堂中進行說明和展示，從而實現師生評價、生生評價。課堂評價的過程不僅僅是對實驗作業做一個終結性的評價，更是讓學生在師生、生生互動中應用核心知識、碰撞思維火花、提升探究實踐能力，培養科學學科核心素養。

3.優秀成果展示。

在課外和課堂評價相結合的基礎上，由學生、老師共同推薦優秀作品在全校范圍內進行成果展示，并最終經學校公眾號推廣。

以上評價機制，從教師評價到教師與學生共同評價，再到全年段、全校、全員評價，環環相扣又相互承接，推動家庭實驗室從小眾走向大眾。隨著評價的升級，學生的實驗作品也在不斷迭代、進階，探究實踐能力不斷提升。

（二）學生探究實踐核心素養評價

1.通過問卷調查和家校溝通，了解學生對家庭實驗室的態度和實驗學習情況。

2.與學生進行溝通，了解學生在家庭實驗室學習中的感受和想法。

3.組織實驗能力和探究實踐素養考核，檢查學生的實驗操作和探究實驗核心素養。

4.開展小論文、小課題、科學小DV等比賽，鼓勵學生將家庭實驗室作品成果變成科研作品，評選出優秀學生代表，在校內進行演講、展示，起示范引領作用。

五、結語

家庭實驗室的建設對于學生的實驗能力和探究實踐核心素養的提升具有積極的意義，學生熱情參與、家長積極配合、作品成果可見。但學生是不斷發展變化的群體，探究實踐能力的培養不是一朝一夕就能達成的目標，教師還需要不斷總結和探索，使家庭實驗室逐漸成熟。在后續年段教學中，教師還要繼續關注家庭實驗室設備更新和安全管理，選擇循序漸進的實驗內容，采用多元化的評價機制，讓學生的好奇心循環起來，使學生保持熱情，不斷改進實施方案，讓實驗難度不斷螺旋提升，逐步發展學生的探究實踐能力。