摘要：对“大晶体制作”家庭实验活动的组织方法进行系统研究，提出了组织家庭实验活动的基本方法。从学生成果的定性分析和问卷调查的定量统计角度，对“大晶体制作”活动的实施效果进行评估，认为学生的参与面较广、实验的成功率较高，活动成果展现了学生丰富的想象力，活动过程让学生获得了独特的创造性体验，有效地提升了学生的化学素养。关键词：晶体制作；家庭实验；组织方法；实施效果；创造性体验文章编号：1005–6629（2016）9–0015–05中图分类号：G633.8文献标识码：B1研究背景《义务教育化学课程标准（2011年版）》指出：在教学中，教师“应高度重视和加强实验教学，充分发挥实验的教育教学功能”，“鼓励开展家庭小实验”[1]。“自制白糖晶体”是《化学》（九年级下册）“溶解度”课题设置的一项课外实验[2，3]。该实验具有原料器材易得、知识起点不高、实验操作简单、现象奇妙有趣等特点，目的在于让学生巩固所学习的溶液知识，练习溶解和结晶的实验技能，培养学习化学和动手实验的兴趣。从2012年开始，广州市教育局教研室以该实验为蓝本，组织开展了“大晶体制作”竞赛活动。该活动面向全市初中学生，在每学年的第一学期举行，要求活动者自学溶液知识、自选晶体材料，利用家庭实验条件制作晶体，并撰写活动报告参加评比。我校积极组织参加该项活动，学生参与面广，活动成果丰硕，有效地促进了学生的发展。那么，我校学生在“大晶体制作”活动中的真实表现如何？学生对实验后的晶体材料是怎么处理的？“大晶体制作”活动对学生的化学学习到底能起多大的作用？在组织大规模的家庭实验活动时要注意哪些问题？在2015年“大晶体制作”活动中，笔者开展了较为系统的研究。2研究设计本研究分为研究设计、活动实施和效果检测三个阶段。为了确保研究结果的客观性，笔者在保证活动流程与前几届基本相同的前提下，将研究重点集中在“活动组织”和“效果评估”两个方面。2.1活动组织设计活动组织研究意在探索家庭实验活动的组织方法和基本策略。本次活动组织设计主要突出三点：一是活动时间的确定。活动时间的选择应以保证安全为前提，要有利于实验兴趣的激发，要让学生有一定的知识积累。因此，笔者拟将活动启动时间定在十月初，为期一个月。二是活动过程的开放度。固化的活动过程和详尽的方法指导，虽可减小学生开展活动的难度，却难以让学生领略到解决问题的奇妙过程。因此，笔者拟简化活动方法的指导，适当开放学生的活动过程，让学生能获得奇趣的过程体验。三是活动的环境友好性。在不对学生进行特别干预的情况下，通过活动结束后的案例分析和问卷调查，评估大规模的“大晶体制作”活动对环境的友好性。2.2效果评估设计效果评估拟采用个案分析和问卷调查的形式，从活动表现、实施状况和作用强弱三个方面进行测评研究。其中，个案分析的重点是学生在活动过程中的情感投入，解决具体问题时的创造性体验，以及对晶体作品的艺术化加工和命名情况。问卷调查在活动结束后进行，调查内容主要分两部分：一是学生参加活动的基本情况，包括是否参加活动，未参加活动的原因，活动者的合作方式，制作晶体的原料，活动的完成程度，以及对晶体原料（剩余溶液、剩余固体、晶体作品）的处理方式。二是活动对化学学习的作用，测评方法是：根据活动内容，从基本概念、实验技能和情感态度三个维度设计10项指标，将作用分成极弱、弱、中等、强和极强五个等级，依次对应数值1～5，让活动者根据自身感受对各项指标的作用强弱进行赋值。3活动过程3.1活动启动与方法指导安全是组织学生开展家庭实验活动的关键，而必要的安全知识积累和以小组形式开展实验是活动安全的基本保证。十月初“大晶体制作”活动启动时，学生已经学习化学实验基本操作规则，笔者还要求学生组成2～5人的活动小组，通过合作完成实验任务。按照初中化学正常的教学进度，在开展“大晶体制作”活动时，学生并未学到溶解与结晶知识，因此学校应印发资料对学生进行指导。本届活动中，笔者编印的指导资料不再涉及具体的操作细节，仅简化为三步：步骤1，配制饱和溶液。在玻璃杯中装半杯热水，加入足量固体，充分搅拌至不再溶解，制得饱和溶液。步骤2，制作晶核。将饱和溶液趁热倒入另一杯中，静置，冷却，结晶。从中挑选几粒体积较大、形状规整的晶体作为晶核，用棉线小心捆住。步骤3，培养晶体。将玻璃杯中的液体加热，搅拌，至杯底晶体全部溶解后，补充适量固体，再次制得饱和溶液。将晶核悬挂在杯中，静置，冷却，培养。重复步骤3，直到形状、大小符合要求，即可制得晶体作品。3.2活动实施与作品美化学生阅读指导资料，准备实验器材，根据资料介绍的方法尝试着制作晶体。遇到问题时，尽量通过讨论交流、查阅资料自行解决。实验完成后，各小组对晶体作品进行美化处理和命名，撰写实验报告和活动体会。本届活动中，学校共收集到近40件晶体作品，除少数几件属于规则几何形状的结晶体外，其余都具有一定的造型，心形、五星、花朵、灯笼、塔状、蝴蝶（图1）……可谓千姿百态，应有尽有。作品名称则有“蓝色妖姬”、“梦幻水晶”、“蓝影之心”、“火红音符”、“天空之泪”……堪称各具匠心，创意十足。3.3成果收集与展示评比按照竞赛活动组织方的要求，活动成果应包括晶体作品和活动报告两部分。其中，晶体作品必须进行一定的包装处理，以防破损。活动报告应由小组统一撰写的实验报告和小组成员撰写的感想体会组成，还要附上实验现场和晶体作品的照片，彩色打印，装订成册。成果展示活动既为参加活动的学生提供了展示实验成果、交流活动经验的机会，也可扩大活动的影响，唤起低年级学生的好奇心和参与欲，为下一届活动营造良好的氛围。本届成果展示活动在学校校史厅举行，以班为单位分若干区域展示晶体作品和活动报告，吸引了大量学生参观（图2）。期间，笔者安排各班化学科代表轮流负责维持秩序，整理展品，确保展示过程的安全。评委由化学教师和学生代表组成，从颗粒度、美化度、参与性和创造性四个方面进行评价，具体是：晶体粒度应不小于1cm或具有一定的形状；作品应进行一定的美化处理和艺术化命名；现场图片和活动报告要体现小组成员的分工与合作；实验报告或感想体会要体现运用已有知识和能力，尝试解决活动过程中遇到的具体问题。3.4实验材料的后处理活动结束后，小组成员整理实验器材、晶体作品和剩余药品，对实验原材料进行妥善处理，以免对环境造成不良影响。本次活动中，虽然笔者也如往届一样在宣传阶段提出了环保要求，但是，活动结束后的调查却发现本次活动的环境友好性不容乐观，具体表现在两个方面：一是学生使用的原料具有一定的危险性。调查显示，虽然我们在活动宣传阶段并未对晶体材料做出具体要求，但是，除少数学生使用基本无毒的白糖、明矾或绿矾外，近90%的学生使用微毒的胆矾，有个别学生甚至购买使用了有致癌作用的剧毒药品重铬酸钾。析其原因，可能与学校展示的往届作品多为硫酸铜晶体，且胆矾形似宝石、颜色艳丽、方便美化有关。值得注意的是，初中学生竟然可以购买到剧毒药品重铬酸钾！这说明社会上对危险化学药品的监管存在严重的漏洞，应该引起有关部门的重视。二是剩余药品和晶体作品的安全隐忧。调查显示，近半学生将剩余溶液“直接倒掉”，多数学生将剩余固体和晶体作品“自己保存”，而“给了别人”和“交给学校”的学生加起来都不足1/5（图3）。直接倒掉这些晶体原料，对于有毒性的胆矾和重铬酸钾来说将直接污染环境，对于无毒或毒性很小的白糖、明矾或绿矾来说也是浪费。另外，如果将这些化学药品放在家里自己保存的话，既在一定程度上存在误食、误用的风险，而且当学生觉得继续保存是一种累赘的时候，也将很自然地选择丢弃。可见，如果不能对晶体原料和作品进行妥善处理，大规模地组织“大晶体制作”活动对环境的危害着实堪忧。因此，在组织“大晶体制作”活动时，教师应教育学生将晶体材料和剩余物品交由学校保管，学生有需要时可随时申请取用，这样既可避免污染环境，又能节约资源，应是对剩余实验材料的最佳处理方式。4活动效果活动结束后，笔者面向学校初三学生开展了问卷调查（共发放问卷270份，回收有效答卷258份，有效率95.6%），并对学生提交的39份活动报告进行分析，通过定量和定性的角度，从实施状况、作用强弱和活动表现三方面对活动效果进行评估，分述如下。4.1学生的参与面较广在258份有效答卷中，表示参加了“大晶体制作”活动的学生171人，参与率66.3%。在参与活动的学生中，表示“与同学合作”的占54%，“与家人合作”的占12%。可见，学生的参与面较广，且多数学生是与他人合作完成的。特别是，现在独生子女家庭居多，家长的参与，既体现了对孩子动手实验的支持，又可确保活动过程的安全，还能融洽亲子关系，是一种非常值得提倡的家庭实验合作方式。对于未能参加活动的87位学生，笔者从个人兴趣、家长支持、活动方法、时间和器材条件等方面调查其原因（可多选），统计结果如图4所示。可见，认为“没有药品或仪器”、“没有活动时间”的学生约占60%，认为“没有实验兴趣”、“不知道怎样制作”的学生约占40%。析其原因，从活动的组织过程看，学生应该不可能在仪器药品和实验方法方面存在太大的困难。退一步讲，在整体参与率已近七成的情况下，对于身负多个中考学科学习压力的初三学生，一时难以找到开展家庭实验的时间，甚至缺乏动手兴趣和热情也是完全可以理解的。4.2实验的成功率较高笔者将“大晶体制作”活动过程细化为购买药品、动手制作、做出晶体、撰写报告、上交报告、获得奖励等六个环节，让参加活动的学生做出选择，从中了解学生的完成情况。调查显示，在参加活动的171名学生中，能制得晶体的共计157人，占93.5%；在制得晶体的学生中，上交活动报告的仅71人，占41.5%。可见，虽然学生并未系统学习溶解和结晶知识，却拥有较高的实验成功率，这说明学生具有较强的自学能力和动手能力；而活动报告的上交率不高，则说明学生的成果整理意识和文字表达能力有待提高。4.3对化学学习具有较强的促进作用笔者结合“大晶体制作”活动的内容，从基本概念、实验技能和情感态度三个维度设计了10项指标，要求参加活动的171名学生分别用数值1～5对各项指标的作用强弱进行赋值。各单项指标的调查内容、均值、标准差和三个维度值，以及总均值、克隆巴赫系数（Cronbach’sAlpha）统计见下表。结果显示，本部分调查的克隆巴赫系数（信度）达0.872，说明结果信度较高。调查总均值以及基本概念、实验技能和情感态度的维度值都接近“强”等级，说明活动能对学生的化学学习产生较强的促进作用。10个单项中，“好奇心”、“实验兴趣”、“动手意愿”、“对溶液的理解”、“配制溶液”等项目的均值较高，标准差较小，说明促进作用明显，学生认同度较高；而“实验报告书写”项目均值虽然也较高，但标准差较大，说明学生的认识分歧较大，这也与前文叙及的活动报告上交率仅占41.5%相佐证。4.4活动过程体现了学生独特的创造性学生在“大晶体制作”活动过程中的创造性，主要表现为从化学的视角认识身边的物质，感受化学的神奇，运用已有的知识和经验尝试着去解决活动中遇到的具体问题，在解决问题的过程中优化方法、获取新知。这可从学生提交的活动报告进行考察。有学生经过多次尝试，本已探索出制作晶体的方法。后来，她突发奇想，花了足足一个小时，用铁丝绕了一个蝴蝶图案，信心满满地放入硫酸铜饱和溶液中，结果却发现“铁丝变成了红色，而晶体则除了在连接蝴蝶的棉绳上结有几小粒外，其余全部落在杯底”。她查阅资料，认为“铁是不可以与硫酸铜溶液放在一起的，因为它们会反应生成硫酸亚铁和铜，晶体不会结在铁上面”。而这，是她在制作晶体时尚未学到的新知识。也有学生先后制作了四件晶体作品，每一次都有不同的收获：第一次直接结晶制作“蓝宝石”，发现“硫酸铜溶液的浓度越高越好，用煤气加热比水浴更高效”。第二次制作“心星之火”时，先将双面胶缠在铜制模型上，再往上面洒晶体小颗粒，发现“双面胶只能粘上一点点”。放到溶液中培养后，“虽然覆满了蓝色晶体，但并不稳固，碰一下就掉了”。在意识到用双面胶粘晶体不合理后，她拆开双面胶，缠好棉线，重新培养，结果“努力没有白费，终于得到‘心星之火’，心情也是前所未有的激动”。此后，她又继续制作了“点点星光”、“初之冠”。她说：“每一次实验都是进步的过程，化学带给我的不仅是知识，更是快乐！”4.5活动成果展现了学生丰富的想象力学生的想象力主要表现在对活动成果的艺术化加工和撰写的感想体会中。作品的艺术化处理方式有多种，除了加工成“耳环”、“项链”、“发夹”等饰品，用绿叶、鲜花加以衬托美化，扎制模型制成形态各异的晶体外，有的学生还将自己的活动情感赋予作品命名之中。有学生制作了花状的明矾晶体和蝴蝶状的胆矾晶体，他用绿叶衬托明矾晶体，名曰“篇Ⅰ·花之梦”，配以“昨夜闲潭梦落花，可怜春半不还家”；将胆矾晶体置于盆景中，名曰“篇Ⅱ·蝶之舞”，配以“留连戏蝶时时舞，自在娇莺恰恰啼”；让花状明矾与蝴蝶胆矾相互映衬，名曰“篇Ⅲ·蝶恋花”，配以“翻阶蛱蝶恋花情，容华飞燕相逢迎”。该创意处理显得颇有文艺范。5研究启示课外家庭实验具有原料易得、时间自由、过程开放、探究自主的独特优势，是教师演示实验和学生分组实验的有益补充，对提升学生的化学素养具有无可替代的积极作用。教师在组织学生开展家庭实验活动时，要致力于家庭实验氛围的营造，要通过活动任务的驱动和展评平台的激励，最大范围地调动学生参与活动的积极性。要将关爱环境作为活动的目标追求，引导学生尽量使用生活代用品，并做好残余物的统一回收和无害化处理工作。在家庭实验活动中，如果学生确须使用某些专业器材、药品时，学校可在确保安全的前提下，开放实验室或供学生借用器材药品。要鼓励学生针对实验中遇到的问题开展深入探究，要设法让学生在家庭实验的过程中获得珍贵的过程和情感体验。参考文献：[1]中华人民共和国教育部制定.义务教育化学课程标准[S].北京：北京师范大学出版社，2011.[2]人民教育出版社课程教材研究所化学课程教材研究开发中心.义务教育教科书·化学（九年级）（上册）[M].北京：人民教育出版社，2012.[3]人民教育出版社课程教材研究所化学课程教材研究开发中心.义务教育教科书·化学（九年级）（下册）[M].北京：人民教育出版社，2012.
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