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1、在农村初中开展“家庭实验室”的研究德清县千秋外国语学校科学课题组【内容摘要】【关键词】一、问题的提出（一）课题研究的背景及意义农村初中在开展科学探究活动中，具有城市初中不具备的、得天独厚的宽大场地和自然资源。由于网络的普及、初中生家庭实验套材的开发与推广，在对自然的认识和接触上，农村孩子的精力充沛、见识丰富、眼界宽广但是由于家长素质层次的差异、社会文化背景的差异、学校教育条件的差异等原因，导致大部分学生在自主科学实验项目研究过程中，没有得到有效指导，使学生的实验缺乏目的性和持续性，对预期所要达到的目标没有明确方向。甚至有些亲人、教师、周边高中生和大学生不知道自己应该帮助孩子们做些什么。“家庭实
2、验室”在农村初中如何开展的研究就是在这样的背景中提出来的。1满足学生对科学探秘的需求2012年5月16日中午12点左右，从我校升旗台上传来爆炸声。后经了解，有2位初二学生在大瓶可乐中加入了一整包的曼妥思清凉糖后旋紧瓶盖造成可乐瓶爆炸。据周遍观察的同学反映当时可乐瓶爆炸后的碎片飞溅的距离足有十多米， 本课题为2014年度湖州市教育科学规划课题，编号为：HZSGH14124。课题组负责人：汤国卫；执笔：沈敏斌。成员：冯芸、曾勇、濮法龙。幸好没有伤人。事后两位同学收拾好残局后向政教处“投案”，问其动机为何，学生回答说从网上看到类似的实验，只是自己处于好奇，也想动动手做一做。鉴于学生主动认识到自己的错
3、误和危险性，学校只在升旗仪式后进行告诫。我校科学组在听说此事后，展开了关于是否支持学生开展课外实验的激烈争辩，一致认为这两位学生没错，错在老师，因为我们没有对学生的课外小实验进行很好的指导。2. 有利于弥补教材编制和课堂教学的不足初中科学课程标准指出科学十分重视探究和主动学习。给学生更多的机会去实践、探究和思考，这是促进学生思维和能力发展的根本途径，重视探究、重视实验、要既动手又动脑。但是目前的班级授课制中的一些弊端限制了学生动手探究的机会，而且课程中许多实验无法在课堂内完成，如硫酸铜晶体的制作、探究种子萌发的条件、植物向性探究等许多实验都需要3天以上的时间。同时课堂教学受时间、客观条件等因素
4、的限制，不能研究所有的科学现象，这给科学教学带来了一定的局限性。为提高学生学习的兴趣，巩固所学的知识，可以让学生运用所学的知识去观察有关的科学现象和实际运用情况。例如自制气压计，观察大气压随天气的变化，则需要在不同的时间甚至不同的季节进行长时间的观察；又如通过课外利用电冰箱做食物如何减慢蒸发，冰棒上霜的形成等，也要进行长时间的观察。“家庭实验室”的开展可使课堂教学得到有效的补充。3.消除安全隐患，解决家长的顾虑由于网络普及和电子商务的发展，学生可以方便地利用淘宝网等网购到初中生家庭实验套材，而且农村初中生家里有足够大的场地可以使用。但有部分实验需点燃、加热、燃烧、腐蚀性、爆炸等具有一定的危险性
5、，家长和学生都会心存顾虑。怎样让学生在科学的指导下开展有目的、安全的科学探究已经迫不及待。（二）同类课题研究的现状综述1纵观各国的教育改革，小实验在国外一直受到高度重视。在日本和欧美发达国家中，现代教育水平技术较高，但仍热衷于小实验的研究。因为他们认识到理科学生的动手能力、实践能力和实验技能的培养是无法单靠黑板和屏幕来达到的，创新能力的培养更有懒于实践。如温州实验小学在城市小学当中组织学生开展“家庭实验室”，并取得了令人瞩目的成果：温州市实验小学少年科学院成立于2004年12月，现拥有玩具医院、航空航天模型实验室、机器人实验室、环境检测实验室、九山天文台、种植园、哈里波特科学体验室、植物组织克
6、隆实验室、F7方程式车队等十几个学生科技社团，温州市实验小学少年科学院学生共完成科学研究成果100多项，共有512人次在国家、省、市级中小学科技项目比赛中获奖，并申请获得国家专利1项。2全日制义务教育初中科学课程标准指出：科学课程应具有开放性。这种开放性表现为课程在学习内容、活动组织、作业与练习、评价等方面应该给教师、学生提供选择的机会和创新的空间，使得课程可以在最大程度上满足不同地区、不同经验背景的学生学习科学的需要。这种开放性还表现为，要引导学生利用广泛存在于学校、家庭、社会、大自然、网络和各种媒体中的多种资源进行科学学习，将学生的科学学习置于广阔的背景之中，帮助他们不断扩展对周围世界科学
7、现象的体验，并丰富他们的学习经历。3陶行知的“生活教育”理论中，明确告诉我们：“教育的材料、教育的方法、教育的环境、教育的工具，都可以大大增加”。这与我们教师对教材实行再次加工创造是很有启发的。4网络普及和电子商务的发展，学生可以方便的购买到成熟商家的初中生家庭实验套材。但是有部分初中科学实验如点燃氢气等具有一定的危险性，家长和学生都会心存顾虑。怎样让学生在科学的指导下开展有目的、安全的科学探究已经迫不及待。（下图为学生购买实验设备的网站截图）（三）课题概念界定科学教学指本课题研究的是初中七、八、九年级的科学学科。“家庭实验室”：是指在家中选择一角为场地，根据提供的课外实验目录，选择要做的实验
8、，做好各项实验准备，在家长、周边高中生和大学生、教师等参与指导下，在家庭实验室完成家庭实验。概括的说就是学生先选择家中一角作为场地家庭实验室，再确定研究项目家庭实验项目，让亲人、周边高中生和大学生、教师参与指导家庭实验指导师。二、课题研究的设计（一）课题研究目标家庭实验室弥补了常规科学课堂在时间和空间上的不足，实现了人人参与、人人发展、人人都能享受成功的教育价值。由于强调学生在实践过程中的动态生成，也大大改善了各个年级段科学课堂的教学效果，使学生科学精神和实践能力得到了发展。此外家庭实验室还促使学生从生活中寻找资源、寻找素材，体现了生活中科学的特色。（二）课题研究的内容1选择家庭实验室的场地挑
9、选有代表性的学生在家中寻找固定角落，2确定研究项目基于项目的研究是家庭实验室的显著特点，我们计划通过以下的途径来挖掘实验项目。（1）学生质疑炼出研究项目 研究项目应当能激发学生的自主研究兴趣，才能最具有针对性，可以发挥最佳效益，所以，由学生提出研究项目自然是最好不过的，所以教师要及时从学生质疑中加以提炼、升华，而最终形成研究项目。 （2）课内问题带出研究项目 课本编者设计的课内问题，既是教材的要旨所在，又集中体现了探究的重点，由此带出的研究项目，常有较高的效能。 （3）实践操练推出研究项目 科学探究重在观察、探究的能力，教师若能把实验教学中的实践操作与家庭有机结合起来，并从中推出研究项目，便可
10、收到一举数得之功。 （4）趣味活动引出研究项目 课程标准强调用符合初中生年龄特点的方式学习科学。在学生的活动设计上，教师若能更多地让学生觉得有趣，则活动自然就会收到更好的效果。 （5）生活经验得出研究项目 课程标准提倡科学课程贴近初中生的生活。生活中产生的问题实际上就是我们初中科学需要研究的项目。 （6）教材中选出实验项目 科学每册书的最后有实验与制作、研究性学习课题，可以让学生进行选择性的研究。3.确定研究项目的策略 （1）在调查现状的过程中规划研究的项目我们认为，要研究家庭实验室开展的可行性，至少要分析两个方面的状况。家长和学生。家长方面，我们要调查家长的文化程度、家长的科学兴趣、参与时间
11、的自由度、参与动机等方面。对于学生，则要了解他们学习科学的兴趣、动手能力和意志力。通过对以上现状的调查，我们可以相机规划在农村家庭中应该选取什么类型的项目作为他们研究的内容。 （2）在选择样本的过程中确定研究的项目 我们研究的目的决定了我们研究对象选取的方式与范围。所以我们在研究的对象上采用了随机抽取的方式来确定。为了减少研究对象选取的随意性和偶然性，在我校七年级学生中随机抽取5%的学生来作为我们的研究对象。我们的设想是在小范围内研究有代表性的样本，期望得出一个具有代表性的可行性报告。样本具有农村人群的共性，又有个人、家庭的个性。所以，根据不同家庭的个性，我们可以确定那些项目是适合特定的样本去
12、研究的。 （3）在激发兴趣的过程中了解研究项目 家庭实验室项目研究在本质上是课堂教学的延伸和补充。在表现形式上，它是在教师的指导下在家庭里进行的科学探究活动。这个活动的主体是学生，教师、家长在里面充当了指导者，辅导者和观察者的角色。在大多数的时候，学生脱离的教师的指导，角色的欠缺由没有课堂辅导经验的家长来负担。所以，在很大程度上，学生本人和家长的兴趣成为活动能获得什么样的成果的关键。我们计划中的想法是利用我们的研究项目开展的前景来促使家长、学生去深入了解项目并从中产生研究的兴趣。 （4）在探究方法的指导中拓展研究项目如上述，没有课堂辅导经验的家长如何在家里开展有效的科学探究呢？这就需要我们进行
13、一些方法的指导。我们不想把家庭开辟成第二个课堂，这样也违背了组织这样的研究活动的本意。这里所讲的方法实际上是家长共同参与探究的过程，并不是指一种单纯地辅导。所以，当没有课堂辅导经验的家长参与研究的项目时，会产生各种各样的问题，当我们对这些问题进行筛选时，就可以选择新出现的问题来进行更深入的研究，以拓展我们的项目。 （5）在实验成果的整理中完善研究项目。 形式包括：家庭实验笔记、实验作文、实验日记、手抄报、科学小论文、实验成果展示。可以预计的是，我们的实验成果或多或少会暴露我们在项目组织上存在的问题。根据暴露的问题，我们可以把握正确的研究方向；进行研究项目的微调，从而使我们的研究项目更加完善。
14、4.目的实施方案 基于项目的研究是家庭实验室的显著特点。选定项目后我们要及时组织学生、家长实施研究项目，并根据项目研究的结果来综合分析在农村开展家庭实验室的有效性。 （1）根据家庭特点选定实验项目。 （2）确定研究项目所采用的探究方法。 （3）根据项目的内容、探究方法准备实验场地、实验器材和实验对象。 （4）制订研究计划。 （5）学生在课题组、家长的指导下进行实验活动。 （6）组织汇总实验成果，并分类归档。（三）课题研究的方法1问卷调查法通过对学生和家长进行问卷调查的方式，了解探究内容和过程及成果对学生探究科学知识的影响以及教师平时在“家庭实验室在农村初中开展可行性的样本研究”方面所作的尝试和
15、取得的成效，为下一步的课题研究提供现实的依据。2行动研究法通过课题组成员、家长和学生的亲身实践和尝试，探索适合学生需求的、能激发学生学习兴趣的探究方式。 3对比分析法通过样本和其余学生、家长的对比；分析家庭实验室给学生学习带来的效果，进一步优化家庭实验室的探究方式。 4经验总结法根据各阶段的实践经验，总结出能提高学生学习兴趣的、促进学生能力发展的、切实有效的科学探究方式，以及形成“家庭实验室”在农村初中开展的可行性的研究报告。 三、课题研究的实践我们在试行初中家庭实验室的活动中，寻找在农村不同文化素质人群中，开展科学实验的方式，分析它的成效。并根据样本来分析家庭实验室在农村开展的具体方法，主要内容如下：（一）初中家庭实验室可进行探究目录的整理目录中的实验名称应当能激发学生的自主研究兴趣，才能最具有针对性，可以发挥最佳效益，所以，由学生提出研究项目自然是最好不过的，但仍需教师要及时从学生质疑中加以提炼、升华，而最终形成实验名称。（二）初中家庭实验室器材配备的指导在学生购买成套的实验器材基础上，教师进行指导并增添部分器材，若有必要可以再临时购买或向学校借用。（三）初中家庭实验室实验内容及操作指南的编写部分实验内容可以参考教材中的学生活动或实验活动册，但是有些临时增加的学生探究就可以采用学生自己编写
