家庭科学实验的研发与实践

摘要：本文主要介绍了家庭科学实验的研发与实践。针对小学生群体，我们精心设计了

一系列有趣、富有挑战性的实验课程，旨在促进孩子们动手能力及科学素养的培养。我们的

实验根据年龄和内容设置不同难度，涉及到自然科学、生物学和化学等多个领域。并配备了

专业的教师和安全员进行现场指导，保证实验过程的顺利进行。通过实际课堂应用，已经初

步得到了肯定的效果评价。

关键词：家庭科学；实验；教育；学习

引言

较小的儿童容易被新奇事物所吸引，而家庭科学实验正是这样一个非常符合他们好奇心

的活动之一。本文总结归纳了关于家庭科学实验的现有资源和包括国内外案例分析结果，平

衡地考虑了先前开展的研究，并运用它们形成了我院的现行程序。该方案是由在此领域工作

多年的资深教师来制定的，进一步完善了教育体系，能够帮助孩子们充分运用自己的想象力

而不失纪律性。

一、家庭科学实验的背景介绍

（一）家庭科学实验的定义

家庭科学实验，在国外被广泛称为“家庭化学”，是一种旨在帮助孩子们将日常生活中

的材料和现象与科学联系起来的创意教育方式。家长可以利用这些简单但有趣的实验，让自

己的孩子了解更多关于科学的知识，并培养他们对科技的浓厚兴趣和好奇心。不同于传统的

课堂模式，家庭科学实验相比之下环境更加自由自在、充满趣味性，并且能够让孩子们主动

探索并发挥想象力。而当孩子们在完成这些任务时，他们将会收获到新的知识和实际动手操

作的经验，大大提高了他们的学习效果和成就感。针对年龄小的儿童，推出一个鼓励学生亲

身参与科学实验并培养动手能力的方案是十分必要的。例如，我们设计了各种各样有趣的试

验，包括根据物体或液体折射率制作隐形草图、制造火山喷发、人工气球等等，精心安排这

些项目的目的是激发他们的好奇心，并让他们在活动中掌握基本的科学知识。并且唯有轻松

愉快的环境才能够促进孩子们之间的交流和合作，为了配合这个目标，我们要求家长或者其

他指导人员尽可能地让孩子们独立完成实验；同时，我们也会引导父母向他们传达正确的安

全意识、详细描述实验步骤，并提供积极反馈，以便孩子们根据自己的能力不断地适应和进

步。

（二）家庭科学实验的意义

陶行知先生认为，教育应以生活为中心，他强调“没有生活做中心的教育是死的教育”。

家庭科学实验就是与“生活”相联系，家庭成员共同搜集家里身边的日用品、自然物、废弃

旧材料等，实验中发现问题、探索问题、解决问题，让孩子们动手亲自体验和探究世界，发

挥出他们的好奇心、创造力以及探究精神，对于培养学生的独立思考、观察和解决问题的能

力有重要意义。

1.培养科学素养

随着科技的快速发展，我们所处的世界正在经历巨大的变化，在这样一个时代，培养学

生的科学素养显得非常重要。国际经济合作组织(OECD)认为，科学素养是运用科学知识，

确定问题和作出具有证据的结论，以便对自然世界和通过人类活动对自然世界的改变进行理

解和作出决定的能力。通过家庭科学实验，可以启发孩子们的科学想象力，促进他们对科学

文化的理解和掌握，提高其公共议题意识和科学应用能力。

2.激发兴趣爱好

家庭科学实验可以为孩子们提供一个有趣、多彩的探究之旅，增强他们对科学的兴趣和

热情，促进他们积极参与到相关活动中去。由此可见，家庭科学实验可以成为儿童全面个人

发展过程中重要的一环，使孩子们具有更为全面、丰富和完整的生命体验。

3.提高动手能力

《2022 版小学科学课程标准》的课程目标强调从“科学知识”“科学探究”“科学态度”

“科学、技术、社会与环境”四个方面阐述具体目标，明确了一个具备科学素养的公民不仅

应该掌握足够的科学知识、科学方法，更需强调科学的思维和科学的精神。通过家庭科学实

验，孩子们可以亲自动手操作、带着研究思维去尝试解决问题。这样的过程不仅对其专业知

识技能的提升、创新思维模式的培养具有重要意义，在现代教育理念中还强调“情感、效果、

良好习惯的培养”，此外这种实践方式也让孩子们掌握了数学、化学等相关领域的电路制作、

物质测量等实际技能。

4.培养团队精神与社交能力

在家庭科学实验中，孩子们通常需要参与到小组讨论以及实验过程中与同伴保持合作沟

通来取得成果。1%的灵感可能是个人主观的，而将其转变为可实施方案则很难再单打独斗，

为了取得最大的收益，多元化分支数据源已然会导致各种阻击之争，因此有一定代码补丁或

者以身育较深水，涉足多项目的能力是很必要的。

5.提高实际操作能力

通过家庭科学实验，孩子们可以了解到科学理论在实践中的应用，更加具体地理解有关

知识领域，从而提高他们在运动、手眼协调方面的能力。同时，在亲自动手过程中，还可以

提高孩子们抗挫能力和新增的沉着冷静判断成熟度，因为仅凭教材都不足以在实操环节上达

到最低限度。

二、家庭科学实验研发与设计

家庭科学实验的核心思想是可以将小孩子感兴趣的物品和玩具，改造成一个富有挑战性

的、能够提高他们对科学和技术意识的教育过程。本文逐步介绍了我们进行的一系列家庭科

学实验项目研发与设计。首先，为了增加实验的趣味性，我们将著名卡片游戏 UNO（赢为

王）和常用的软饮料以及食材引入到实验中来。我们考虑到很多年纪小的学生看起来没有什

么耐心，因此使用这些具有游戏性的元素来吸引他们的注意力，同时也让整个实验过程变得

更加有趣。接下来，我要说的是针对小一到小三年级儿童制定的一个“种子萌芽”

（seed-to-sprout）的实验方案。利用普通的切面镜或者显微镜，我们首先展示了自然界中不

同类型的种子和它们萌芽时的形态变化。进入实验阶段后，每个孩子都会得到自己的一个观

察器材盒子，并在里面根据自己的喜好选择种植一两颗不同的种子。在漫长等待中，孩子们

将会反复观察和考虑它们发展变化的过程。整个实验方案围绕了一个小型学习计划建立，并

激励我们的孩子们通过询问问题去探索这些新奇而陌生的东西。除此之外，另一项家庭化学

试验使用常见的碳酸氢盐（泡打粉）和醋这些物品来探究平衡态。碳酸氢盐被加入到口袋里

面，在向其中注入适当容量的白醋时，表面开始迅速起泡，随着部分 CO2 气体释放出来并

扩散至溶液中，同时包裹在泡沫内的羧酸含量增高导致其味道更加辛辣。这道易于操作、趣

味性强的化学实验则让许多孩子兴奋不已，颇有类似烧饼和烤鸡腿的感觉。以上就是我们推

出的三个具有代表性的环节：UNO 卡牌游戏式科学实验、种子萌芽与水可乐自然平衡反应

实验。下面还需要进一步说明一下为什么我们选择了这些特定的实验方案。对于 UNO 卡牌

游戏式科学实验，这项活动能够让那些喜欢玩扑克牌和其他竞技类游戏的更年轻孩子体验到

一种不同的、具有科学益智意义的思维模式并进而使他们产生深刻的学习效应。在这个过程

中，我们教会了孩子们关于时间与速度相互作用的影响以及如何通过操控变量来提高自己赢

得比赛的机会。至于我们推出的“种子萌芽”实验，它是培养小孩子感兴趣、积极发问，并

且可以逐渐建立起科学知识观念的一个非常棒的平台。同时也能够帮助孩子开拓视野并增加

与家长（或者老师）之间交流的空间。水可乐自然平衡反应实验被选用并不单纯只因其实验

操作简便。但准确起见，我们还需要解释一下为什么使用这个实验对象作为小学化学教育的

例子。首先，它本身就包含了多个元素——醋、泡打粉、CO2 和水等——这些元素很适合为

儿童提供实际操作经验的范例。第二，实验本身还有多重变量，并且自变量（即泡打粉提取

到氧化碳的效率）在整个过程中会发生改变。追踪实验的过程并将其与理论相联系是学习科

学以及学习任何内容的一个关键步骤。最后，因为该实验涉及数值和对比这两个主要方面，

所以可以显式或者概括出一系列可以引入数字背景知识的教育技巧。

三、家庭科学实验对学生的培养作用评价

家庭科学实验作为一种新型的创意教育方式，除了可以提高孩子对于科技的认知和兴趣

之外，其最大的优点是能够激发他们的好奇心和探究精神，同时培养他们的动手能力、逻辑

思维和问题解决能力。在这方面，我们进行了系统地评价，得出了以下结论：首先，家庭科

学实验独特的设计和自由的环境吸引着年轻学生对科学的兴趣。这些有趣而具体的实践活动

使他们更加自信，并让他们感到学习变得更加有趣和容易掌握。其次，在实验中，孩子们需

要遵循指导、仔细观察、测试和反思结果等过程，从而强化了他们通过总结和归纳推理来得

出正确答案的能力，同时也增强了他们对精度、顺序和组织的重视。此外，与同龄人或其他

家庭组合起来进行实验还有利于促进团队协作和交流的能力。尤其是父母和孩子相互配合，

共同完成实验任务，会在分享知识、建立亲密关系、建立家庭良好氛围等方面发挥着推动的

作用。最后，与传统科学课改进方法相比，家庭化学实验可以帮助孩子跳出单一、刻板和模

式化的教育方式，并在过程中建立他们对未来职业方向的兴趣。此外，每次完成一个小白鼠

流行病学调查或制造晶体样品时都是满足且放松的时间，这可以增加学习对于知识的接受度

和吸收率以及长期记忆的效果。

四、家庭科学实验教育模式

家庭科学实验教育模式的核心在于让孩子们亲手动手，体验和探究世界。这种模式涉及

到以下方面：以兴趣为导向，在实验设计上考虑孩子们的喜好和需求，构建有意义的实践活

动来激发他们的探究精神。持续性的学习计划使得家庭科学实验变成了一项长期、可持续、

个性化的项目，而不是一个零散随便玩玩的娱乐游戏。家庭作业可以延续学校课堂的内容，

或者引入新颖的理念以加深孩子们对知识点之间关系的认识，从如果最大限度地利用遍布全

球的资源和信息。幸存者做法：这里所说的“幸存者”可能是指一个小组内的赢家，也可能

是整个年龄段中顶尖的选手，在实验过程中他们展示出的卓越表现直接影响项目总体的质量

和后续调查实验研究的开展。提高社交技能：研究指出，过多孤立缺乏有效社交形式的青少

年对于大脑与身体健康都是不利的，家庭科学实验可以作为一种创造性的社交活动来改善这

些缺陷。支持共享：在教育领域中，知识共享已经成为一个越来越重要的原则模型,这同样

适用于家庭科学实验教育模式。家长和孩子们之间分享他们的观察、问题倡议和解决方案有

助于推进本着优秀方向的学习，同时也展示出了教育系统开放和合作共赢的理念。

五、未来展望及建议

随着人类社会的快速发展，新的科技手段不断涌现，并引领着教育模式的变革。未来，

我们期待家庭科学实验能够进一步挖掘其潜力，在以下方面进行改进和拓宽：制定更为贴近

孩子实际需求的实验课程。根据孩子们的认知水平、利益点以及个性化需求设置差异化目标，

并采用灵活的教学内容作为适应开放式学习环境的方法。引入虚拟/增强/混合重构学习模式。

特别是近年来出现的智能家居领域，将人工智能与物联网技术结合运用在日常生活中，以至

于可以通过把家庭通向网络，将互动体验融合到全部端口上。建立全球化的资源共享机制，

促进科学交流。非营利组织或者国际教育研究机构可以建设在线推广自由教育分享系统，这

种网络媒介可将理论知识、战略思维融合并分享给更多国家和地区的孩子。实行数据驱动的

教育系统，采用学习分析的方式衡量家庭化学实验课程。该模式旨在教育评估及优化内容方

面得到更好的反馈,并建立一个各阶段共享和调整的闭环网络。培训并激励越来越多的优秀

教师加入到家庭科学实验课程中，并鼓励他们通过参与其中方案提出改善意见、推动对全球

公益事业产生更多贡献。可以预见，在新技术不断升级、数据和信息交换的速度越来越快、

孩子们需求趋向灵活化的大环境下，家庭教育模式必须与时俱进，从而真正达到以人为本，

最大化利用资源，推动教育创新的目标。

结束语

本文主要探讨了一个有趣且富有挑战性的小学科学活动——家庭科学实验。同时也通过

案例分析和统计数据得出实验对于学生成才的重要性，并在我们现行课程设置中给予应用。

未来还需要深入研究更多的领域并完善这套教材体系，使之更加符合儿童的好奇心和创造性

思维能力。

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