家庭科學實驗的研發(fā)與實踐

摘要：本文主要介紹了家庭科學實驗的研發(fā)與實踐。針對小學生群體，我們精心設計了

一系列有趣、富有挑戰(zhàn)性的實驗課程，旨在促進孩子們動手能力及科學素養(yǎng)的培養(yǎng)。我們的

實驗根據(jù)年齡和內容設置不同難度，涉及到自然科學、生物學和化學等多個領域。并配備了

專業(yè)的教師和安全員進行現(xiàn)場指導，保證實驗過程的順利進行。通過實際課堂應用，已經初

步得到了肯定的效果評價。

關鍵詞：家庭科學；實驗；教育；學習

引言

較小的兒童容易被新奇事物所吸引，而家庭科學實驗正是這樣一個非常符合他們好奇心

的活動之一。本文總結歸納了關于家庭科學實驗的現(xiàn)有資源和包括國內外案例分析結果，平

衡地考慮了先前開展的研究，并運用它們形成了我院的現(xiàn)行程序。該方案是由在此領域工作

多年的資深教師來制定的，進一步完善了教育體系，能夠幫助孩子們充分運用自己的想象力

而不失紀律性。

一、家庭科學實驗的背景介紹

（一）家庭科學實驗的定義

家庭科學實驗，在國外被廣泛稱為“家庭化學”，是一種旨在幫助孩子們將日常生活中

的材料和現(xiàn)象與科學聯(lián)系起來的創(chuàng)意教育方式。家長可以利用這些簡單但有趣的實驗，讓自

己的孩子了解更多關于科學的知識，并培養(yǎng)他們對科技的濃厚興趣和好奇心。不同于傳統(tǒng)的

課堂模式，家庭科學實驗相比之下環(huán)境更加自由自在、充滿趣味性，并且能夠讓孩子們主動

探索并發(fā)揮想象力。而當孩子們在完成這些任務時，他們將會收獲到新的知識和實際動手操

作的經驗，大大提高了他們的學習效果和成就感。針對年齡小的兒童，推出一個鼓勵學生親

身參與科學實驗并培養(yǎng)動手能力的方案是十分必要的。例如，我們設計了各種各樣有趣的試

驗，包括根據(jù)物體或液體折射率制作隱形草圖、制造火山噴發(fā)、人工氣球等等，精心安排這

些項目的目的是激發(fā)他們的好奇心，并讓他們在活動中掌握基本的科學知識。并且唯有輕松

愉快的環(huán)境才能夠促進孩子們之間的交流和合作，為了配合這個目標，我們要求家長或者其

他指導人員盡可能地讓孩子們獨立完成實驗；同時，我們也會引導父母向他們傳達正確的安

全意識、詳細描述實驗步驟，并提供積極反饋，以便孩子們根據(jù)自己的能力不斷地適應和進

步。

（二）家庭科學實驗的意義

陶行知先生認為，教育應以生活為中心，他強調“沒有生活做中心的教育是死的教育”。

家庭科學實驗就是與“生活”相聯(lián)系，家庭成員共同搜集家里身邊的日用品、自然物、廢棄

舊材料等，實驗中發(fā)現(xiàn)問題、探索問題、解決問題，讓孩子們動手親自體驗和探究世界，發(fā)

揮出他們的好奇心、創(chuàng)造力以及探究精神，對于培養(yǎng)學生的獨立思考、觀察和解決問題的能

力有重要意義。

1.培養(yǎng)科學素養(yǎng)

隨著科技的快速發(fā)展，我們所處的世界正在經歷巨大的變化，在這樣一個時代，培養(yǎng)學

生的科學素養(yǎng)顯得非常重要。國際經濟合作組織(OECD)認為，科學素養(yǎng)是運用科學知識，

確定問題和作出具有證據(jù)的結論，以便對自然世界和通過人類活動對自然世界的改變進行理

解和作出決定的能力。通過家庭科學實驗，可以啟發(fā)孩子們的科學想象力，促進他們對科學

文化的理解和掌握，提高其公共議題意識和科學應用能力。

2.激發(fā)興趣愛好

家庭科學實驗可以為孩子們提供一個有趣、多彩的探究之旅，增強他們對科學的興趣和

熱情，促進他們積極參與到相關活動中去。由此可見，家庭科學實驗可以成為兒童全面?zhèn)€人

發(fā)展過程中重要的一環(huán)，使孩子們具有更為全面、豐富和完整的生命體驗。

3.提高動手能力

《2022 版小學科學課程標準》的課程目標強調從“科學知識”“科學探究”“科學態(tài)度”

“科學、技術、社會與環(huán)境”四個方面闡述具體目標，明確了一個具備科學素養(yǎng)的公民不僅

應該掌握足夠的科學知識、科學方法，更需強調科學的思維和科學的精神。通過家庭科學實

驗，孩子們可以親自動手操作、帶著研究思維去嘗試解決問題。這樣的過程不僅對其專業(yè)知

識技能的提升、創(chuàng)新思維模式的培養(yǎng)具有重要意義，在現(xiàn)代教育理念中還強調“情感、效果、

良好習慣的培養(yǎng)”，此外這種實踐方式也讓孩子們掌握了數(shù)學、化學等相關領域的電路制作、

物質測量等實際技能。

4.培養(yǎng)團隊精神與社交能力

在家庭科學實驗中，孩子們通常需要參與到小組討論以及實驗過程中與同伴保持合作溝

通來取得成果。1%的靈感可能是個人主觀的，而將其轉變?yōu)榭蓪嵤┓桨竸t很難再單打獨斗，

為了取得最大的收益，多元化分支數(shù)據(jù)源已然會導致各種阻擊之爭，因此有一定代碼補丁或

者以身育較深水，涉足多項目的能力是很必要的。

5.提高實際操作能力

通過家庭科學實驗，孩子們可以了解到科學理論在實踐中的應用，更加具體地理解有關

知識領域，從而提高他們在運動、手眼協(xié)調方面的能力。同時，在親自動手過程中，還可以

提高孩子們抗挫能力和新增的沉著冷靜判斷成熟度，因為僅憑教材都不足以在實操環(huán)節(jié)上達

到最低限度。

二、家庭科學實驗研發(fā)與設計

家庭科學實驗的核心思想是可以將小孩子感興趣的物品和玩具，改造成一個富有挑戰(zhàn)性

的、能夠提高他們對科學和技術意識的教育過程。本文逐步介紹了我們進行的一系列家庭科

學實驗項目研發(fā)與設計。首先，為了增加實驗的趣味性，我們將著名卡片游戲 UNO（贏為

王）和常用的軟飲料以及食材引入到實驗中來。我們考慮到很多年紀小的學生看起來沒有什

么耐心，因此使用這些具有游戲性的元素來吸引他們的注意力，同時也讓整個實驗過程變得

更加有趣。接下來，我要說的是針對小一到小三年級兒童制定的一個“種子萌芽”

（seed-to-sprout）的實驗方案。利用普通的切面鏡或者顯微鏡，我們首先展示了自然界中不

同類型的種子和它們萌芽時的形態(tài)變化。進入實驗階段后，每個孩子都會得到自己的一個觀

察器材盒子，并在里面根據(jù)自己的喜好選擇種植一兩顆不同的種子。在漫長等待中，孩子們

將會反復觀察和考慮它們發(fā)展變化的過程。整個實驗方案圍繞了一個小型學習計劃建立，并

激勵我們的孩子們通過詢問問題去探索這些新奇而陌生的東西。除此之外，另一項家庭化學

試驗使用常見的碳酸氫鹽（泡打粉）和醋這些物品來探究平衡態(tài)。碳酸氫鹽被加入到口袋里

面，在向其中注入適當容量的白醋時，表面開始迅速起泡，隨著部分 CO2 氣體釋放出來并

擴散至溶液中，同時包裹在泡沫內的羧酸含量增高導致其味道更加辛辣。這道易于操作、趣

味性強的化學實驗則讓許多孩子興奮不已，頗有類似燒餅和烤雞腿的感覺。以上就是我們推

出的三個具有代表性的環(huán)節(jié)：UNO 卡牌游戲式科學實驗、種子萌芽與水可樂自然平衡反應

實驗。下面還需要進一步說明一下為什么我們選擇了這些特定的實驗方案。對于 UNO 卡牌

游戲式科學實驗，這項活動能夠讓那些喜歡玩撲克牌和其他競技類游戲的更年輕孩子體驗到

一種不同的、具有科學益智意義的思維模式并進而使他們產生深刻的學習效應。在這個過程

中，我們教會了孩子們關于時間與速度相互作用的影響以及如何通過操控變量來提高自己贏

得比賽的機會。至于我們推出的“種子萌芽”實驗，它是培養(yǎng)小孩子感興趣、積極發(fā)問，并

且可以逐漸建立起科學知識觀念的一個非常棒的平臺。同時也能夠幫助孩子開拓視野并增加

與家長（或者老師）之間交流的空間。水可樂自然平衡反應實驗被選用并不單純只因其實驗

操作簡便。但準確起見，我們還需要解釋一下為什么使用這個實驗對象作為小學化學教育的

例子。首先，它本身就包含了多個元素——醋、泡打粉、CO2 和水等——這些元素很適合為

兒童提供實際操作經驗的范例。第二，實驗本身還有多重變量，并且自變量（即泡打粉提取

到氧化碳的效率）在整個過程中會發(fā)生改變。追蹤實驗的過程并將其與理論相聯(lián)系是學習科

學以及學習任何內容的一個關鍵步驟。最后，因為該實驗涉及數(shù)值和對比這兩個主要方面，

所以可以顯式或者概括出一系列可以引入數(shù)字背景知識的教育技巧。

三、家庭科學實驗對學生的培養(yǎng)作用評價

家庭科學實驗作為一種新型的創(chuàng)意教育方式，除了可以提高孩子對于科技的認知和興趣

之外，其最大的優(yōu)點是能夠激發(fā)他們的好奇心和探究精神，同時培養(yǎng)他們的動手能力、邏輯

思維和問題解決能力。在這方面，我們進行了系統(tǒng)地評價，得出了以下結論：首先，家庭科

學實驗獨特的設計和自由的環(huán)境吸引著年輕學生對科學的興趣。這些有趣而具體的實踐活動

使他們更加自信，并讓他們感到學習變得更加有趣和容易掌握。其次，在實驗中，孩子們需

要遵循指導、仔細觀察、測試和反思結果等過程，從而強化了他們通過總結和歸納推理來得

出正確答案的能力，同時也增強了他們對精度、順序和組織的重視。此外，與同齡人或其他

家庭組合起來進行實驗還有利于促進團隊協(xié)作和交流的能力。尤其是父母和孩子相互配合，

共同完成實驗任務，會在分享知識、建立親密關系、建立家庭良好氛圍等方面發(fā)揮著推動的

作用。最后，與傳統(tǒng)科學課改進方法相比，家庭化學實驗可以幫助孩子跳出單一、刻板和模

式化的教育方式，并在過程中建立他們對未來職業(yè)方向的興趣。此外，每次完成一個小白鼠

流行病學調查或制造晶體樣品時都是滿足且放松的時間，這可以增加學習對于知識的接受度

和吸收率以及長期記憶的效果。

四、家庭科學實驗教育模式

家庭科學實驗教育模式的核心在于讓孩子們親手動手，體驗和探究世界。這種模式涉及

到以下方面：以興趣為導向，在實驗設計上考慮孩子們的喜好和需求，構建有意義的實踐活

動來激發(fā)他們的探究精神。持續(xù)性的學習計劃使得家庭科學實驗變成了一項長期、可持續(xù)、

個性化的項目，而不是一個零散隨便玩玩的娛樂游戲。家庭作業(yè)可以延續(xù)學校課堂的內容，

或者引入新穎的理念以加深孩子們對知識點之間關系的認識，從如果最大限度地利用遍布全

球的資源和信息。幸存者做法：這里所說的“幸存者”可能是指一個小組內的贏家，也可能

是整個年齡段中頂尖的選手，在實驗過程中他們展示出的卓越表現(xiàn)直接影響項目總體的質量

和后續(xù)調查實驗研究的開展。提高社交技能：研究指出，過多孤立缺乏有效社交形式的青少

年對于大腦與身體健康都是不利的，家庭科學實驗可以作為一種創(chuàng)造性的社交活動來改善這

些缺陷。支持共享：在教育領域中，知識共享已經成為一個越來越重要的原則模型,這同樣

適用于家庭科學實驗教育模式。家長和孩子們之間分享他們的觀察、問題倡議和解決方案有

助于推進本著優(yōu)秀方向的學習，同時也展示出了教育系統(tǒng)開放和合作共贏的理念。

五、未來展望及建議

隨著人類社會的快速發(fā)展，新的科技手段不斷涌現(xiàn)，并引領著教育模式的變革。未來，

我們期待家庭科學實驗能夠進一步挖掘其潛力，在以下方面進行改進和拓寬：制定更為貼近

孩子實際需求的實驗課程。根據(jù)孩子們的認知水平、利益點以及個性化需求設置差異化目標，

并采用靈活的教學內容作為適應開放式學習環(huán)境的方法。引入虛擬/增強/混合重構學習模式。

特別是近年來出現(xiàn)的智能家居領域，將人工智能與物聯(lián)網(wǎng)技術結合運用在日常生活中，以至

于可以通過把家庭通向網(wǎng)絡，將互動體驗融合到全部端口上。建立全球化的資源共享機制，

促進科學交流。非營利組織或者國際教育研究機構可以建設在線推廣自由教育分享系統(tǒng)，這

種網(wǎng)絡媒介可將理論知識、戰(zhàn)略思維融合并分享給更多國家和地區(qū)的孩子。實行數(shù)據(jù)驅動的

教育系統(tǒng)，采用學習分析的方式衡量家庭化學實驗課程。該模式旨在教育評估及優(yōu)化內容方

面得到更好的反饋,并建立一個各階段共享和調整的閉環(huán)網(wǎng)絡。培訓并激勵越來越多的優(yōu)秀

教師加入到家庭科學實驗課程中，并鼓勵他們通過參與其中方案提出改善意見、推動對全球

公益事業(yè)產生更多貢獻?？梢灶A見，在新技術不斷升級、數(shù)據(jù)和信息交換的速度越來越快、

孩子們需求趨向靈活化的大環(huán)境下，家庭教育模式必須與時俱進，從而真正達到以人為本，

最大化利用資源，推動教育創(chuàng)新的目標。

結束語

本文主要探討了一個有趣且富有挑戰(zhàn)性的小學科學活動——家庭科學實驗。同時也通過

案例分析和統(tǒng)計數(shù)據(jù)得出實驗對于學生成才的重要性，并在我們現(xiàn)行課程設置中給予應用。

未來還需要深入研究更多的領域并完善這套教材體系，使之更加符合兒童的好奇心和創(chuàng)造性

思維能力。

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