初中化学家庭小实验的设计与学生自主探究能力培养研究

一、引言

初中化学以实验为根基，实验教学是帮助学生理解抽象化学概念、掌握科学探究方法、培育科学素养的关键载体。然而，传统化学实验教学多局限于学校实验室，受课时安排、设备数量、场地空间等因素制约，学生难以获得充足的动手操作机会，自主探究的需求难以满足。家庭小实验作为课堂实验的重要补充形式，以 “取材生活化、操作简便化、探究自主化” 为特点，能让学生在熟悉的家庭场景中开展化学实践，突破时空限制，为学生搭建起 “从课堂到生活”的探究桥梁，对培养学生自主探究能力具有不可替代的作用。

二、初中化学家庭小实验的重要价值

家庭小实验以生活常见物品为实验材料 —— 食醋、食盐、小苏打、紫甘蓝等，这些熟悉的物品能消除学生对化学实验的 “陌生感” 与 “畏惧感”，让学生意识到 “化学就在身边”。例如，用厨房中的小苏打和白醋制作 “迷你灭火器”，用水果和导线制作 “简易电池”，这些贴近生活的实验能瞬间点燃学生的好奇心，促使他们主动探索 “为什么小苏打和白醋混合会产生气体”“水果为什么能导电”，进而以更积极的态度投入化学学习。

三、当前初中化学家庭小实验开展存在的问题

当前初中化学教材中虽零散收录了少量家庭小实验（如 “自制简易净水器”“探究蜡烛燃烧产物”），但这些实验多为独立知识点的补充，未形成与课堂教学进度、知识体系相匹配的 “递进式设计”—— 有的实验超前于课堂教学内容，学生因缺乏知识基础难以完成；有的实验与课堂重点脱节，无法辅助核心知识点的理解。同时，教师在教学中往往未对家庭小实验进行系统规划，多为 “课后随口布置”，未结合教学目标设计实验序列，导致家庭小实验沦为 “附加任务”，难以发挥对课堂教学的辅助作用。

四、初中化学家庭小实验的设计原则

科学性是家庭小实验的核心前提，实验设计需严格遵循化学学科规律实验目的需紧扣初中化学课程标准，明确指向特定知识点（如 “探究物质的溶解性影响因素” 指向 “溶液” 单元核心概念）；实验原理需符合化学基本定律（如 “质量守恒定律验证实验” 需确保反应在密闭环境中进行，避免气体逸散导致误差）；实验步骤需逻辑清晰、操作可行，确保实验现象能准确反映化学本质，杜绝 “伪科学” 设计（如避免设计 “用白酒溶解塑料” 等不符合化学原理的实验）。

五、初中化学家庭小实验案例设计

5.1 自制酸碱指示剂

实验目的：理解酸碱指示剂的变色原理，掌握用天然材料自制指示剂的方法，提升对 “酸、碱” 概念的具象认知。

实验材料：新鲜紫甘蓝（富含花青素，遇酸碱易变色）、白醋（食用级酸性物质）、小苏打溶液（食用级碱性物质）、透明玻璃杯 3 个、竹制搅拌棒、普通滤纸、纱布、剪刀。

实验步骤：

将紫甘蓝洗净，剪成 1-2 厘米见方的小块，放入玻璃杯中，加入 50-80 毫升 60-70% 的温水（温度过高易破坏花青素），用搅拌棒轻轻按压、搅拌，浸泡15 分钟，至溶液呈深紫色；

用纱布包裹紫甘蓝残渣，过滤出紫色汁液（若需更纯净，可再用滤纸过滤一次），得到紫甘蓝指示剂原液；

取两个干净玻璃杯，分别倒入 20 毫升白醋和 20 毫升小苏打溶液，再向两个杯中各滴加 5-8 滴紫甘蓝原液，轻轻搅拌，观察溶液颜色变化。

实验现象及结论：滴加紫甘蓝原液后，白醋溶液迅速变为浅红色，小苏打溶液变为蓝色；对比空白原液（紫色），可直观判断：紫甘蓝汁液遇酸变红、遇碱变蓝，具备酸碱指示剂的特性，可用于初步鉴别生活中物质的酸碱性（如后续可尝试测试肥皂水、柠檬汁等）。

5.2 探究铁生锈的条件

实验目的：通过控制变量法探究铁生锈的关键条件，理解 “对比实验” 在科学探究中的应用，深化对 “氧化反应” 的认知。

实验材料：无锈铁钉 3 枚（相同规格）、洁净试管 3 支（带橡皮塞）、植物油（隔绝空气）、蒸馏水（需煮沸冷却，去除溶解氧）、无水氯化钙（干燥剂，或用食品包装中的干燥剂替代）、标签纸。

实验步骤：

用标签纸给试管分别标注 A、B、C，确保实验分组清晰；

试管 A ：放入 1 枚铁钉，加入 2-3 小包干燥剂，轻轻晃动试管使干燥剂均匀分布在试管底部，迅速塞紧橡皮塞（营造 “干燥无水” 环境）；

试管 B ：放入 1 枚铁钉，倒入煮沸冷却的蒸馏水，至铁钉一半浸没水中，再沿水面缓慢倒入 1-2 毫升植物油（形成油膜，隔绝空气与水接触），塞紧橡皮塞（营造 “有水无氧气” 环境）；​

试管 C ：放入 1 枚铁钉，倒入适量蒸馏水，至铁钉完全浸没后再倒出部分水，使铁钉一半暴露在空气中、一半浸没水中，不塞橡皮塞（营造 “有水有氧气”环境）；

将三支试管放在室温（ 20-25% ）、通风处，每天观察 1 次，记录铁钉表面变化，持续观察 5-7 天。

实验现象及结论：5 天后观察发现，试管 A、B 中的铁钉表面无明显锈迹，试管 C 中的铁钉暴露在空气与水交界的部位出现红棕色锈斑；由此可得出结论：铁生锈并非单一因素导致，需同时接触氧气和水，二者缺一不可，也让学生直观理解 “控制变量法” 中 “只改变一个变量，其他条件保持一致” 的实验逻辑。

结论

初中化学家庭小实验作为一种重要的教学形式，对于培养学生的自主探究能力具有不可替代的作用。通过合理设计家庭小实验，遵循科学性、安全性、趣味性等原则，结合具体教学内容设计多个实验案例，能够激发学生的学习兴趣，提升学生的观察与动手能力，培养学生的分析问题和解决问题的能力。

参考文献：

[1] 核心素养导向下化学校本课程的开发与实践——以初中化学家庭小实验为例. 吴健华 ; 杨绮琳. 化学教与学，2025（06）

[2] “双减”政策下的初中化学家庭小实验的开展路径 . 朱彩云 . 天津教育 ，2024（08）

[3] 基于科学素养提升的家庭“小项目”开发 . 臧殿峰 ; 刘玉苹 . 化学教与学 ，2024（14）