小学科学探究活动设计范例

小学科学探究活动设计范例适用年级：3-4年级（小学中低年级）学科领域：生命科学设计理念：以“问题驱动”为核心，遵循“提出问题—作出假设—设计实验—实施探究—分析结论—交流分享”的科学探究流程，让学生在动手操作中感知种子发芽的必要条件，培养严谨的科学态度与合作能力。一、活动背景种子发芽是学生生活中常见的现象（如绿豆芽、黄豆芽的种植），但多数学生对“种子发芽需要哪些条件”缺乏系统的科学认知。本活动以“种子发芽”为载体，将生活经验与科学探究结合，引导学生通过控制变量实验，自主发现种子发芽的关键因素，体会“科学结论来自实证”的核心思想。二、活动目标1.科学探究目标能从“种子发芽”的现象中提出可探究的问题（如“种子发芽需要水吗？”“需要阳光吗？”）；能设计简单的控制变量实验（如“探究水对种子发芽的影响”）；能使用表格记录实验数据（如发芽数、观察日期），并通过对比分析得出结论。2.科学知识目标知道种子发芽需要水、适宜的温度、空气三个必要条件；理解“阳光不是种子发芽的必要条件，但会影响后续生长”。3.科学态度目标能耐心观察种子发芽的过程（持续5-7天），养成严谨的记录习惯；能与同伴合作完成实验，主动分享自己的发现。4.科学、技术、社会与环境（STSE）目标联系生活实际，了解“种子发芽条件”在农业种植（如春天播种）、家庭种植（如绿豆芽培育）中的应用。三、活动准备1.材料准备（每组4-5人）种子：绿豆（或黄豆，选择颗粒饱满、无破损的种子，每组20粒）；实验器材：培养皿（每组2个）、吸水纸巾（每组4张）、标签纸（每组2张）、喷壶（每组1个）、遮光袋（每组1个，如黑色塑料袋）；记录工具：《种子发芽观察记录表》（每组1份，见附件1）、铅笔（每人1支）。2.教师准备课件：包含“种子发芽的现象”“控制变量实验示例”“种子结构示意图”等内容；前置经验铺垫：提前1周让学生回家尝试种植绿豆，记录“哪些种子发芽了，哪些没有”，并带至课堂分享；环境准备：实验室或教室需保持通风，温度控制在18-25℃（适宜种子发芽的温度）。三、探究过程设计本活动分为6个环节，总时长约3课时（每课时40分钟）。环节1：情境导入，提出问题（15分钟）教师活动：1.展示学生前置种植的绿豆：“同学们上周在家种了绿豆，谁来分享一下你的观察？”（引导学生说出“有的种子发芽了，有的没发芽”“发芽的种子有水，没发芽的没水”等现象）2.追问：“为什么有的种子发芽了，有的没有？你想探究哪些问题？”（将学生的问题整理为可探究的科学问题，如“种子发芽需要水吗？”“种子发芽需要阳光吗？”“种子发芽需要适宜的温度吗？”）学生活动：分享自己种植绿豆的经历，描述观察到的现象；提出关于“种子发芽条件”的问题（如“没有水，种子能发芽吗？”“放在黑暗的地方，种子能发芽吗？”）。设计意图：用学生的生活经验引发认知冲突，激发探究兴趣，培养“从现象中提出问题”的能力。环节2：基于经验，作出假设（10分钟）教师活动：1.引导学生对问题作出假设：“针对‘种子发芽需要水吗？’这个问题，你们认为答案是什么？请说出理由。”（如学生可能回答：“需要，因为我家的绿豆没浇水就没发芽。”）2.梳理假设：将学生的假设汇总为“种子发芽需要水”“种子发芽需要阳光”“种子发芽需要适宜的温度”等。学生活动：根据生活经验作出假设，并说明理由；参与讨论，完善自己的假设。设计意图：让学生体会“假设基于已有经验”，为后续实验设计做铺垫。环节3：设计实验，控制变量（25分钟）教师活动：1.以“探究水对种子发芽的影响”为例，讲解“控制变量实验”的设计方法：自变量（要改变的条件）：水（有水/无水）；因变量（要观察的结果）：种子发芽率（发芽的种子数/总种子数）；无关变量（要保持相同的条件）：种子数量（每组10粒）、温度（室温）、阳光（均放在窗台）、容器（培养皿）。2.提问：“如果要探究阳光对种子发芽的影响，自变量、因变量、无关变量分别是什么？”（引导学生说出：自变量是阳光（有阳光/无阳光），因变量是发芽率，无关变量是水、温度、种子数量等）。3.发放《实验设计表》（见附件2），指导学生分组设计实验（每组选择1个问题探究，如“水的影响”或“阳光的影响”）。学生活动：小组讨论，确定探究的问题（如“种子发芽需要阳光吗？”）；填写《实验设计表》，明确自变量、因变量、无关变量及实验步骤；展示实验设计，接受同伴质疑（如“为什么要保持种子数量相同？”“如果温度不一样怎么办？”）。设计意图：让学生掌握“控制变量”这一核心科学方法，培养逻辑思维能力。环节4：实施实验，记录数据（1课时，分散在5-7天）教师活动：1.指导学生按照实验设计操作：示例（探究水的影响）：①在两个培养皿中各放2张吸水纸巾；②每个培养皿中放10粒绿豆（均匀摆放）；③向“有水组”的纸巾上喷适量水（纸巾湿润但不积水），“无水组”不喷水；④给培养皿贴标签（注明“有水组”“无水组”“第1组”）；⑤将两个培养皿放在窗台（温度、阳光相同）。2.提醒注意事项：每天固定时间观察（如上午10点）；记录时要如实填写（如“第3天，有水组有6粒种子发芽，无水组0粒”）；不要随意改变实验条件（如不要给“无水组”浇水）。学生活动：分组实施实验，完成种植操作；每天观察种子的变化（如种子胀大、长出根、长出芽），填写《种子发芽观察记录表》（附件1）；遇到问题及时向教师或同伴求助（如“纸巾干了怎么办？”“种子发霉了怎么办？”）。设计意图：让学生经历“实验实施”的完整过程，培养耐心与责任感。环节5：分析数据，得出结论（20分钟）教师活动：1.引导学生整理数据：“请各组计算‘有水组’和‘无水组’的发芽率（发芽率=发芽种子数/总种子数×100%），并对比两组的结果。”（如“有水组发芽率80%，无水组0%”）；2.提问：“你们的实验结果支持之前的假设吗？为什么？”（如“我们的假设是‘种子发芽需要水’，结果无水组没有发芽，所以支持假设”）；3.总结：“通过实验，我们发现种子发芽需要水；那么阳光呢？有没有小组探究了阳光的影响？”（引导学生分享“有阳光组”与“无阳光组”的结果，如“无阳光组的种子也发芽了，但芽长得更长、更细”）。学生活动：计算发芽率，绘制简单的柱状图（如“有水组”与“无水组”的发芽率对比）；分析数据，得出结论（如“种子发芽需要水，不需要阳光”）；反思实验中的不足（如“有的种子发霉了，可能是因为水太多”）。设计意图：让学生体会“数据是得出结论的依据”，培养数据分析与逻辑推理能力。环节6：交流分享，拓展延伸（20分钟）教师活动：1.组织“实验成果发布会”：每组派1名代表展示实验过程（照片/视频）、数据（表格/柱状图）及结论；2.引导学生互评：“你们同意他的结论吗？为什么？”“他们的实验设计有什么优点？”；3.拓展提问：“如果种子发芽需要适宜的温度，那么冬天播种为什么要盖地膜？”（联系农业生产，体现STSE理念）。学生活动：展示实验成果，讲述探究过程；参与互评，提出自己的看法（如“我同意他们的结论，因为我们组的无水组也没有发芽”）；思考拓展问题，联系生活实际（如“冬天种绿豆要放在温暖的地方”）。设计意图：让学生学会表达与倾听，体会科学探究的交流价值。四、活动延伸1.家庭种植：让学生用实验中得出的“种子发芽条件”，在家种植绿豆芽（注意控制水、温度），观察芽的生长过程（如芽长到5cm时可以食用）。2.拓展探究：引导学生探究“不同种子的发芽条件”（如花生、玉米），或“土壤对种子发芽的影响”（如用土壤vs用纸巾）。3.科普阅读：推荐学生阅读《种子的旅行》《植物的生长》等科普书籍，了解更多关于种子的知识。五、评价设计1.过程性评价（占40%）实验设计表填写情况（是否明确变量、步骤合理）；实验记录的完整性（是否每天记录、数据真实）；小组合作表现（是否分工明确、主动参与）。2.结果性评价（占30%）结论的准确性（是否基于数据得出正确结论）；数据整理的规范性（是否会计算发芽率、绘制图表）。3.表现性评价（占30%）交流分享的能力（是否能清晰讲述探究过程、回答同伴问题）；反思与改进的意识（是否能发现实验中的不足并提出改进建议）。评价工具：采用“星级评价表”（见附件3），由教师、同伴、学生自我三方评价，最终形成综合评价结果。六、注意事项1.安全提示：种子不要放入口中，培养皿易碎需轻拿轻放；实验过程中不要接触发霉的种子（如发现种子发霉，及时更换）。2.变量控制：提醒学生严格控制无关变量（如探究阳光的影响时，“有阳光组”与“无阳光组”的温度要保持一致），避免实验结果偏差。3.耐心引导：种子发芽需要5-7天，需引导学生耐心观察，不要急于求成；若实验中出现“种子未发芽”的情况（如温度过低），可引导学生分析原因，重新实验。附件（示例）附件1：种子发芽观察记录表日期实验组（有水/有阳光）对照组（无水/无阳光）发芽数（粒）观察现象（如种子胀大、长根）第1天有水组无水组0种子吸胀，变大第2天有水组无水组2有水组有2粒种子长出细根第3天有水组无水组6有水组根变长，长出小芽；无水组无变化第4天有水组无水组8有水组芽长到2cm；无水组种子皱缩附件2：实验设计表探究的问题假设自变量（改变的条件）因变量（观察结果）无关变量（保持相同）种子发芽需要水吗？种子发芽需要水水（有水/无水）发芽率种子数量、温度、阳光种子发芽需要阳光吗？种子发芽需要阳光阳光（有阳光/无阳光）发芽率种子数量、温度、水附件3：学生探究能力星级评价表评价维度评价标准星级（1-5星）问题提出能从现象中提出可探究的科学问题假设作出能基于生活经验作出合理假设，并说明理由实验设计能设计控制变量实验，明确自变量、因变量、无关变量实验实施能按照实验步骤操作，如实记录数据数据分析能整理数据、计算发芽率，并得出正确结论交流分享能清晰讲述探究过程，回答同伴问题七、设计反思本活动以“种子发芽”为载体，遵循学生的认知规律（从生活经验到科学探