小学科学探究活动案例集锦

小学科学探究活动案例集锦一、生命科学探究案例：种子发芽需要阳光吗？探究主题基于“植物的生长需求”，探究阳光是否为种子发芽的必要条件。适用年级三年级（对应《义务教育科学课程标准》“生命世界”领域：“植物的生长需要适宜的条件”）。探究目标1.知识目标：通过实验验证种子发芽是否需要阳光，理解种子发芽的基本条件（水分、温度、空气）。2.能力目标：学会设计控制变量的对比实验，能准确记录实验数据并分析结果。3.情感态度：激发对植物生长的探究兴趣，培养严谨的科学态度。探究准备实验材料：绿豆种子（60粒，确保饱满无破损）、一次性透明培养皿（6个）、吸水纸巾（若干）、黑色不透光盒子（2个）、标签纸、喷水壶、温度计。环境准备：实验室或教室（温度保持在20-25℃，避免极端温度）。探究过程1.提出问题（情境导入）教师展示两组种子发芽的图片（一组在阳光下发芽，一组在阴暗处未发芽），引导学生观察并提问：“为什么这两组种子的发芽情况不同？”“种子发芽需要阳光吗？”学生基于已有经验提出问题：“种子发芽必须要有阳光吗？”2.作出假设学生分组讨论，结合生活经验作出假设：假设1：“种子发芽需要阳光，没有阳光就不能发芽。”（多数学生的初始认知）假设2：“种子发芽不需要阳光，因为有些种子在地下也能发芽。”（少数学生基于“花生、土豆发芽”的经验）3.设计实验（关键环节：控制变量）教师引导学生明确“自变量”（是否有阳光）和“无关变量”（水分、温度、种子数量、土壤/纸巾），并强调“无关变量必须保持一致”。实验设计方案：实验组：3个培养皿，各放10粒绿豆，铺湿润纸巾，置于窗台（有阳光，温度20-25℃）。对照组：3个培养皿，各放10粒绿豆，铺湿润纸巾，置于黑色不透光盒子（无阳光，温度20-25℃）。每天固定时间用喷水壶给两组种子喷等量水（保持纸巾湿润）。4.实施实验（持续7-10天）学生分组负责实验组和对照组的日常管理，每天上午10点记录以下数据：种子的发芽数（芽长≥1cm视为发芽）；芽的长度（取平均值）；培养皿内的温度（用温度计测量）。5.收集与分析数据实验第7天，学生汇总数据（示例）：组别种子数量发芽数量发芽率平均芽长（cm）阳光组10990%2.1黑暗组10880%1.8引导学生分析：“阳光组和黑暗组的发芽率、芽长有什么差异？”“这种差异是否由阳光引起？”6.得出结论学生基于数据总结：“种子发芽不需要阳光（或阳光不是种子发芽的必要条件），但阳光会影响芽的生长速度（阳光组芽更长）。”关键引导问题设计实验时：“要探究阳光的作用，哪些条件必须保持相同？为什么？”记录数据时：“为什么要每天固定时间观察？”分析结果时：“如果黑暗组的种子没有发芽，可能是什么原因？”（引导学生排除水分、温度等无关变量的影响）拓展延伸探究“种子发芽需要适宜的温度吗？”：设置0℃（冰箱）、25℃（室温）、40℃（恒温箱）三组，观察发芽情况。探究“种子发芽需要充足的空气吗？”：将种子完全浸泡在水中（缺氧），与正常组对比。案例反思常见问题：学生可能忘记给黑暗组浇水，导致两组水分不一致；或阳光组种子被晒得太干。解决策略：实验前给每个培养皿贴“浇水时间”标签，每天由固定组员负责；阳光组用半透明盒子（避免强光直射），保持湿度。生成性问题：部分学生发现黑暗组的芽更长（徒长），教师可引导讨论“为什么黑暗中的芽长得更长？”（植物向光性的初步认知）。二、物质科学探究案例：哪些物质能溶解在水中？探究主题基于“物质的变化”，探究溶解的本质特征（均匀分散、不能用过滤分离）。适用年级四年级（对应《义务教育科学课程标准》“物质世界”领域：“物质的溶解现象”）。探究目标1.知识目标：认识溶解的特征，能区分“溶解”与“混合”（如沙子、面粉）。2.能力目标：学会用“观察法”“过滤法”验证溶解，能规范记录实验现象。3.情感态度：培养“基于证据判断”的科学思维，避免“主观臆断”。探究准备实验材料：食盐、白糖、沙子、面粉、高锰酸钾（可选）、清水、烧杯（4个）、玻璃棒、滤纸、漏斗、铁架台。安全提示：高锰酸钾具有腐蚀性，需教师协助取用。探究过程1.提出问题教师展示“糖水”“盐水”“沙水”“面粉水”，引导学生提问：“为什么食盐、白糖放在水中会‘消失’，而沙子、面粉不会？”“哪些物质能溶解在水中？”2.作出假设学生预测：“食盐、白糖能溶解，沙子、面粉不能溶解。”（部分学生可能认为面粉能溶解）3.设计实验实验方案：取4个烧杯，各加100mL清水，分别加入10g食盐、白糖、沙子、面粉，用玻璃棒搅拌1分钟，观察现象；10分钟后，用过滤法验证是否能分离。4.实施实验与记录学生分组实验，记录以下现象（示例）：物质搅拌后现象10分钟后现象过滤后滤液情况是否溶解食盐颗粒消失，水透明无沉淀滤液透明是白糖颗粒消失，水透明无沉淀滤液透明是沙子颗粒分散，水浑浊沉在水底滤液透明（沙子被过滤）否面粉颗粒分散，水浑浊沉淀（上层浑浊）滤液浑浊（面粉未完全过滤）否5.分析与结论引导学生总结溶解的特征：“物质放在水中搅拌后，颗粒消失，水保持透明，且不能用过滤的方法分离，就是溶解了。”结论：食盐、白糖能溶解在水中；沙子、面粉不能溶解。关键引导问题观察时：“食盐搅拌后不见了，是真的‘消失’了吗？”（引导学生思考“均匀分散在水中”）过滤时：“沙子能被过滤出来，说明它没有溶解；面粉过滤后滤液还是浑浊的，为什么？”（面粉颗粒太小，不能被滤纸分离，但未溶解）拓展时：“高锰酸钾放在水中，水变成紫色，是溶解了吗？”（是，因为均匀分散，不能过滤）拓展延伸探究“怎样让食盐溶解得更快？”：设置“搅拌vs不搅拌”“热水vs冷水”“颗粒大小（盐粉vs盐粒）”三组实验。探究“溶解的量有极限吗？”：向水中不断加食盐，观察何时不再溶解（饱和溶液）。案例反思常见误区：学生认为“面粉溶解了”（因为水变浑浊）。解决策略：用过滤法验证——面粉能被滤纸过滤出（残留于滤纸），而食盐不能，从而区分“溶解”与“悬浮”。生成性问题：学生发现高锰酸钾溶解后水变颜色，教师可引导讨论“溶解是否会改变水的颜色？”（是，溶解是物质的均匀分散，可能改变颜色）。三、地球与宇宙科学探究案例：不同土壤类型的渗水能力比较探究主题基于“地球的物质”，探究砂质土、黏质土、壤土的渗水差异及对植物生长的影响。适用年级五年级（对应《义务教育科学课程标准》“地球与宇宙”领域：“土壤的特性”）。探究目标1.知识目标：认识三种土壤的结构（砂质土颗粒大、黏质土颗粒小、壤土适中），理解渗水能力与颗粒大小的关系。2.能力目标：学会用“控制变量法”设计对比实验，能分析数据并得出结论。3.情感态度：体会土壤对植物生长的重要性，培养“因地制宜”的科学观念。探究准备实验材料：砂质土（河边沙）、黏质土（稻田土）、壤土（花园土）、漏斗（3个，大小相同）、滤纸、烧杯（3个）、量筒（100mL）、水（150mL）、秒表。材料处理：将土壤晒干、碾碎，去除石块、草根。探究过程1.提出问题教师展示三种土壤的样本，引导学生提问：“哪种土壤的渗水能力最强？”“为什么雨后砂质土的地面容易干，而黏质土不容易干？”2.作出假设学生根据土壤颗粒大小假设：“砂质土颗粒大，渗水能力最强；黏质土颗粒小，渗水能力最弱。”3.设计实验实验方案：用漏斗装三种土壤，下面放烧杯，倒入100mL水，记录“渗水时间”（水完全渗透到烧杯的时间）和“渗水量”（1分钟内的渗水量）。4.实施实验（控制变量）确保三组实验的“土壤量”（漏斗中装至同一高度）、“水量”（100mL）、“漏斗倾斜度”（垂直）相同。学生操作：（1）在漏斗中铺一层滤纸，装入土壤至“刻度线”；（2）将漏斗放在烧杯上，缓慢倒入100mL水；（3）用秒表记录“水完全渗透”的时间（若10分钟未完全渗透，停止记录）。5.数据记录与分析（示例）土壤类型渗水时间（秒）1分钟内渗水量（mL）土壤颗粒大小砂质土3080大壤土6050中等黏质土18020小分析：“砂质土的渗水时间最短，渗水量最大，说明它的渗水能力最强；黏质土相反，渗水能力最弱。”6.结论与应用结论：土壤的渗水能力取决于颗粒大小——颗粒越大，渗水能力越强；颗粒越小，渗水能力越弱。应用：“西瓜适合种在砂质土还是黏质土？”（砂质土，因为渗水快，避免烂根）；“水稻适合种在什么土壤？”（黏质土，保水能力强）。关键引导问题设计时：“为什么要用同样多的土壤和水？”（控制变量，确保实验结果由土壤类型引起）操作时：“倒水时要慢，为什么？”（避免水溅出，确保水均匀渗透）应用时：“如果农田里的土壤是黏质土，下雨后容易积水，怎么办？”（加沙子改良，增强渗水能力）拓展延伸探究“土壤的保水能力”：将三种土壤浇同样多的水，放置24小时后，用称重法测量剩余水量（保水能力：黏质土＞壤土＞砂质土）。探究“当地土壤类型”：采集校园、公园的土壤，用“搓条法”（黏质土能搓成细条，砂质土不能）判断类型。案例反思常见问题：学生倒水分太快，导致渗水时间不准确；或土壤未碾碎，影响颗粒大小。解决策略：用“分液漏斗”控制水流速度；实验前让学生用手碾碎土壤，去除杂质。生成性问题：部分学生发现壤土的渗水能力适中，教师可引导讨论“为什么壤土适合种大多数植物？”（保水、透气平衡）。四、技术与工程探究案例：设计简易电路使小灯泡发光探究主题基于“简单电路”，探究电路的基本组成（电源、导线、用电器）及闭合回路的要求。适用年级六年级（对应《义务教育科学课程标准》“技术与工程”领域：“设计与制作简易电路”）。探究目标1.知识目标：认识电路的基本元件（电池、导线、小灯泡），理解闭合回路的概念（电流从电池正极出发，经过导线、小灯泡，回到负极）。2.能力目标：学会设计简易电路，能排查电路故障（如断路、短路）。3.情感态度：培养“试错-调整”的工程思维，激发对电子技术的兴趣。探究准备实验材料：干电池（1.5V）、导线（带鳄鱼夹）、小灯泡（2.5V）、灯座、电池盒、开关（可选）。安全提示：禁止用导线直接连接电池两极（短路，会损坏电池）。探究过程1.提出问题教师展示小灯泡和电池，引导学生提问：“怎样用导线把电池和小灯泡连接起来，让小灯泡发光？”2.作出假设学生根据生活经验假设：“需要把电池的正极和小灯泡的一个触点连接，负极和另一个触点连接。”3.设计与尝试（开放性探究）学生分组尝试连接，教师不直接指导，让学生在“试错”中发现问题。常见连接方式（示例）：方式1：导线连接电池正极→小灯泡的金属壳，电池负极→小灯泡的灯丝触点（成功，发光）；方式2：导线连接电池正极→小灯泡的金属壳，未连接负极（失败，断路）；方式3：导线连接电池正极→负极（短路，电池发热，危险）。4.总结成功经验学生展示成功的连接方式，教师引导总结电路的基本组成：电源（电池）：提供电能；用电器（小灯泡）：消耗电能；导线：传递电能；闭合回路：电流必须从电池正极出发，经过导线、小灯泡，回到负极，形成“环路”。5.故障排查（关键环节）教师展示“失败案例”（如方式2、方式3），引导学生排查故障：故障1：小灯泡不发光（方式2）——原因：“电路断开了，没有形成闭合回路。”故障2：电池发热（方式3）——原因：“导线直接连接电池两极，短路了，电流太大，会损坏电池。”6.设计优化（添加开关）问题：“怎样用开关控制小灯泡的亮灭？”学生设计：在电路中添加开关（串联），闭合开关时，电路接通，小灯泡发光；断开开关时，电路断开，小灯泡熄灭。7.展示与交流学生展示自己设计的电路（如“带开关的电路”“并联两个小灯泡的电路”），并解释工作原理。关键引导问题尝试时：“为什么有些连接方式小灯泡不发光？”（引导学生检查“是否形成闭合回路”）故障排查时：“短路为什么危险？”（电流过大，电池会发热、漏液）优化时：“开关应该接在电路的哪个位置？”（串联在任意位置都可以，不影响控制）拓展延伸探究“串联vs并联”：用两个小灯泡设计电路，观察“串联时一个灯泡熄灭，另一个也熄灭；并联时一个熄灭，另一个仍发光”。探究“电路中的电流方向”：用发光二极管（LED）代替小灯泡，观察“只有电流从正极流入、负极流出时，LED才发光”（初步认识电流方向）。案例反思常见问题：学生连接时，导线未接触到小灯泡的“灯丝触点”（只接触了金属壳）；或电池正负极接反（小灯泡仍能发光，因为直流电方向不影响灯泡）。解决策略：让学生观察小灯泡的结构（底部有灯丝触点，金属壳是另一个触点）；用“标记法”在电池上贴“+”“-”标签，避免接反。生成性问题：部分学生想让两个小灯泡都发光，教师可引导讨论“串联和并联的区别”（串联分压，并联分流）。结语：小学科学探究的核心是“过程体验”以上案例均遵循“提出问题-作出假设-设计实验-实施探究-分析结论”的科学探究流程，聚焦“控制变量”“证据推理”“工程设计”等核心素养。在教学中，教师应避免“重结论、轻过程”，而是让学生在“试错”中积累经验，在“讨论”中深化思维。例如，生命科学案例中“种子发芽不需要阳光”的结论，不是教师灌输的，而是学生通过对比实验、数据分析自主得出的；物质科学案例中“溶解的本质”，不是死记硬背的，而