小学科学单元化教学中的实验探究与科学素养培养研究教学研究课题报告

小学科学单元化教学中的实验探究与科学素养培养研究教学研究课题报告目录一、小学科学单元化教学中的实验探究与科学素养培养研究教学研究开题报告二、小学科学单元化教学中的实验探究与科学素养培养研究教学研究中期报告三、小学科学单元化教学中的实验探究与科学素养培养研究教学研究结题报告四、小学科学单元化教学中的实验探究与科学素养培养研究教学研究论文小学科学单元化教学中的实验探究与科学素养培养研究教学研究开题报告一、研究背景与意义

在基础教育改革向纵深发展的当下，小学科学教育作为培养学生科学素养的核心载体，其教学模式的创新与优化直接关系到学生科学思维、探究能力与创新意识的培育。《义务教育科学课程标准（2022年版）》明确指出，科学课程应“以核心素养为导向，注重课程内容的结构化设计”，强调通过单元化整合与实验探究活动，引导学生经历“从现象到本质、从具体到抽象”的认知过程。这一要求不仅为小学科学教学指明了方向，也凸显了单元化教学与实验探究深度融合的紧迫性与必要性。

然而，当前小学科学教学实践中仍存在诸多现实困境。一方面，传统的知识点教学模式导致教学内容碎片化，学生难以形成系统的科学认知结构，实验活动往往沦为“验证性操作”，缺乏探究的深度与广度；另一方面，科学素养的培养目标与教学实践之间存在脱节现象，教师对“如何通过实验探究渗透科学态度、科学思维与社会责任”缺乏清晰路径，评价体系也多侧重知识掌握，忽视学生探究过程与素养发展的综合评估。这些问题制约了科学教育育人价值的充分发挥，也使得单元化教学的优势未能得到有效彰显。

单元化教学以“大概念”为核心，通过整合相关知识点与探究活动，构建具有内在逻辑联系的教学单元，为解决上述问题提供了可能。实验探究作为科学学习的本质特征，不仅是学生获取科学知识的重要途径，更是培养其提出问题、设计方案、分析论证、合作交流等关键能力的重要载体。将单元化教学与实验探究有机结合，能够使学生在真实情境中经历完整的科学探究过程，逐步形成“科学观念、科学思维、探究实践、态度责任”四大核心素养。这种教学模式不仅符合儿童认知发展的规律，更能让科学学习从“被动接受”转向“主动建构”，从“知识记忆”转向“素养生成”。

从理论层面看，本研究有助于丰富小学科学单元化教学的理论体系，深化对实验探究与科学素养培养内在逻辑的认识，为构建“素养导向”的科学教学模式提供学理支撑。从实践层面看，研究成果可直接服务于一线教学，帮助教师突破传统教学瓶颈，设计出更具整合性与探究性的单元教学方案，提升实验教学的有效性；同时，通过探索科学素养的可操作性培养路径，为学生科学素养的全面发展奠定坚实基础，最终推动小学科学教育从“知识本位”向“素养本位”的深刻转型。

二、研究目标与内容

本研究旨在以小学科学单元化教学为实践载体，聚焦实验探究活动的设计与实施，探索科学素养培养的有效路径与策略，最终形成一套可推广、可复制的教学模式与实践成果。具体研究目标如下：其一，构建基于核心素养的小学科学单元化实验教学体系，明确各学段、各单元实验探究与素养目标的对应关系，为教学实践提供结构化框架；其二，探索实验探究与科学素养融合的教学模式，设计能够激发学生探究兴趣、引导深度学习的教学策略，包括情境创设、问题驱动、探究任务设计、反思评价等关键环节；其三，开发典型单元教学案例，涵盖物质科学、生命科学、地球与宇宙科学、技术与工程等领域，形成具有示范性的教学资源；其四，通过实证研究验证单元化实验教学对学生科学素养提升的效果，为教学优化提供数据支持。

为实现上述目标，研究内容主要包括以下四个方面：

一是小学科学单元化教学现状与问题调研。通过文献研究梳理国内外单元化教学与实验探究的研究进展，结合问卷调查、教师访谈、课堂观察等方法，分析当前小学科学单元教学中实验探究的实施现状、存在的问题及成因，明确研究的切入点与突破口。

二是小学科学单元化实验教学体系构建。以课程标准中的“大概念”为统领，依据学生认知发展规律，对教材内容进行单元化重组，明确每个单元的核心探究主题、实验类型（如观察实验、对比实验、模拟实验等）及对应的素养培养目标，形成“单元主题—核心概念—探究活动—素养发展”四位一体的教学体系。

三是实验探究与科学素养融合教学模式探索。重点研究如何在单元化教学中设计阶梯式探究任务，引导学生从“提出问题”到“得出结论”经历完整探究过程；探索融合科学思维训练的教学策略，如引导学生运用比较、分类、归纳、推理等方法分析实验现象；设计多元化的评价方式，通过过程性评价（如探究记录、小组汇报、实验反思）与终结性评价相结合，全面反映学生的素养发展水平。

四是典型单元教学案例的开发与实践验证。选取2-3个典型单元（如“水的循环”“简单电路”“生物与环境”等），基于构建的教学模式设计具体教学方案，并在实验班级开展教学实践。通过前后测数据对比、学生作品分析、课堂实录研究等方法，评估案例对学生科学观念、科学思维、探究实践及态度责任的影响，不断优化教学策略，形成高质量的教学案例集。

三、研究方法与技术路线

本研究采用理论建构与实践验证相结合的研究思路，综合运用多种研究方法，确保研究的科学性与实效性。具体研究方法如下：

文献研究法是本研究的基础。通过系统梳理国内外关于单元化教学、实验探究、科学素养培养的相关文献，包括学术专著、期刊论文、课程标准、政策文件等，厘清核心概念的内涵与外延，把握研究现状与发展趋势，为本研究提供理论支撑与方向指引。

行动研究法是本研究的核心方法。研究者与一线科学教师组成研究共同体，基于教学实践中的真实问题，遵循“计划—行动—观察—反思”的循环路径，共同设计单元教学方案、实施实验教学、收集反馈数据、调整教学策略。这种方法能够确保研究扎根教学实际，使研究成果具有较强的可操作性与推广价值。

案例分析法是深化研究的重要手段。选取具有代表性的单元教学案例，从教学设计、实施过程、学生表现、素养达成等多个维度进行深入剖析，揭示实验探究与科学素养培养的内在机制与有效策略。通过案例研究，提炼可复制、可推广的教学经验，为其他教师提供借鉴。

问卷调查法与访谈法主要用于现状调研与效果评估。通过编制《小学科学单元化教学实施现状问卷》《学生科学素养水平调查问卷》，面向教师与学生开展大规模调查，了解当前教学现状与学生素养发展水平；对部分教师与学生进行半结构化访谈，获取质性数据，深入分析影响实验探究效果与素养培养的关键因素。

技术路线是研究实施的步骤规划，具体分为三个阶段：

准备阶段（第1-3个月）：完成文献综述，明确研究问题与目标；设计调研工具（问卷、访谈提纲等），开展预调研并修订工具；组建研究团队，包括高校研究者、一线教师及教研员，明确分工。

实施阶段（第4-10个月）：进行现状调研，分析数据并撰写调研报告；构建单元化实验教学体系，设计初步的教学模式；开发典型单元教学案例，并在实验班级开展第一轮教学实践；收集实践数据（课堂录像、学生作品、访谈记录等），进行反思与调整，开展第二轮教学实践。

通过上述方法与技术路线的有机结合，本研究将实现理论与实践的深度融合，为小学科学单元化教学中的实验探究与科学素养培养提供科学依据与实践范例。

四、预期成果与创新点

预期成果将以理论体系、实践方案、资源工具三大类形态呈现，形成“理论—实践—资源”三位一体的研究成果，为小学科学单元化教学与科学素养培养提供系统性支撑。理论成果方面，将形成《小学科学单元化实验教学与科学素养培养研究报告》，约3万字，系统阐述单元化教学与实验探究的融合机制、素养培养路径及实施策略，并发表2-3篇核心期刊论文，深化对“素养导向”科学教学的理论认知。实践成果方面，构建覆盖物质科学、生命科学、地球与宇宙科学三大领域的“小学科学单元化实验教学体系”，包含12个典型教学单元，每个单元明确“核心概念—探究主题—实验设计—素养目标”的对应关系；开发《小学科学单元化实验教学案例集》，收录8个完整教学案例，含教学设计、课堂实录、学生探究作品及反思评价工具，为一线教师提供可直接借鉴的实践范例。资源成果方面，研制《小学生科学素养发展评价指标体系》，包含科学观念、科学思维、探究实践、态度责任4个维度、12个观测指标及对应的评价方法，形成可量化的素养评估工具；同时开发配套的教学课件、实验微课及学生探究手册，构建“教—学—评”一体化的资源包，推动研究成果的规模化应用。

创新点体现在三个层面：其一，融合机制创新。突破传统单元化教学中“知识整合”与“实验探究”割裂的局限，提出“大概念统领—问题驱动—探究进阶—素养生成”的融合机制，将实验探究作为单元学习的核心线索，使学生在连续性的探究活动中逐步建构科学观念、发展科学思维，实现“单元化”与“探究性”的深度耦合。其二，路径设计创新。探索“阶梯式探究任务”设计策略，依据学生认知水平与素养发展需求，将单元探究分解为“现象观察—问题提出—方案设计—实践操作—结论论证—迁移应用”六个递进层次，每个层次匹配差异化的实验类型与思维训练重点，如低年级侧重“趣味观察实验”培养好奇心，中年级侧重“对比实验”发展逻辑推理，高年级侧重“模拟实验与设计实验”提升创新思维，形成螺旋上升的素养培养路径。其三，评价体系创新。突破传统“知识结果导向”的评价模式，构建“过程性评价+终结性评价+增值性评价”的三维评价框架，通过“探究记录袋”跟踪学生实验过程中的操作规范、问题解决能力与合作表现，通过“素养表现性任务”评估学生对科学观念的理解与应用，通过“前后测对比”分析素养发展增量，使评价真正成为素养发展的“导航仪”而非“筛选器”。

五、研究进度安排

研究周期为24个月，分为三个阶段推进，各阶段任务明确、衔接紧密，确保研究有序落地。准备阶段（第1-6个月）：主要完成研究基础构建，包括系统梳理国内外单元化教学与科学素养培养的相关文献，撰写文献综述，明确研究的理论起点与创新方向；组建由高校研究者、一线科学教师、教研员构成的研究共同体，明确分工职责；设计《小学科学单元化教学实施现状问卷》《学生科学素养水平调查问卷》及访谈提纲，开展预调研并修订工具，确保调研信度与效度；同时收集整理现行小学科学教材内容，为单元化重组奠定基础。

实施阶段（第7-18个月）是研究的核心攻坚阶段，分为三个子阶段推进。子阶段一（第7-9个月）：开展现状调研，选取3个地区10所小学的200名科学教师与1000名学生作为调研对象，通过问卷调查与深度访谈，分析当前单元化教学中实验探究的实施现状、存在问题及成因，形成《小学科学单元化教学现状调研报告》，明确研究的突破口。子阶段二（第10-15个月）：构建单元化实验教学体系，以课程标准中的“大概念”为统领，对教材内容进行单元化重组，确定12个核心探究单元，设计每个单元的实验方案与素养目标；同步开发典型教学案例，选取“水的循环”“简单电路”“生物与环境”等3个单元进行首轮教学实践，通过课堂观察、学生访谈、作品分析收集反馈数据，优化教学策略。子阶段三（第16-18个月）：开展第二轮教学实践，将优化后的案例在实验班级推广应用，收集前后测数据、课堂实录及学生探究成果，运用SPSS等工具进行数据分析，验证教学模式对科学素养的提升效果，形成《小学科学单元化实验教学案例集》及素养评价指标体系初稿。

六、经费预算与来源

研究经费预算总计15万元，主要用于资料获取、调研实施、数据分析、专家咨询及成果产出等环节，确保研究顺利开展。资料费2.5万元，用于购买国内外相关学术专著、期刊论文数据库访问权限、课程标准解读资料等，支撑文献研究与理论构建；调研差旅费3万元，包括实地调研的交通费用、住宿费用及访谈对象劳务补贴，涉及3个地区的10所小学，确保调研数据的真实性与全面性；数据处理费2万元，用于购买SPSS数据分析软件、NVivo质性分析工具，以及调研数据的录入、统计与可视化处理，保障数据分析的科学性；专家咨询费2.5万元，用于邀请5-7名科学教育领域专家对研究方案、教学体系、评价指标进行评审指导，提升研究成果的专业水准；成果印刷费1.5万元，用于研究报告、案例集、评价工具的排版印刷及成果汇编，推动成果的传播与应用；其他费用3.5万元，包括研究团队会议经费、教学实践所需实验材料购置费、学生探究作品展示费用等，保障研究各环节的顺利衔接。

经费来源主要包括三个方面：一是学校科研基金资助，申请校级重点课题经费5万元，作为研究的基础经费；二是教育部门专项课题经费，申报省级教育科学规划课题，争取经费7万元，用于调研实施与成果开发；三是校企合作经费，与2-3家科学教育企业合作，获得教学资源开发支持3万元，用于配套教学课件与实验微课的制作。经费使用将严格遵守相关财务制度，确保专款专用，提高经费使用效益，为研究的高质量完成提供坚实保障。

小学科学单元化教学中的实验探究与科学素养培养研究教学研究中期报告一、研究进展概述

本研究自启动以来，围绕小学科学单元化教学中的实验探究与科学素养培养，已取得阶段性突破。在理论建构层面，系统梳理了国内外单元化教学与实验融合的实践模式，提炼出“大概念统领—问题驱动—探究进阶—素养生成”的核心机制，为教学设计提供了逻辑起点。实践探索方面，已完成物质科学、生命科学两大领域6个典型单元的重组设计，涵盖“水的循环”“植物的生命活动”等主题，每个单元均配置阶梯式探究任务链，从现象观察到迁移应用形成完整认知闭环。教学实践在实验班级推进两轮，累计授课48课时，收集学生探究记录320份、课堂实录25节，初步验证了单元化实验对学生科学思维的促进作用——学生在“设计对比实验”环节的方案完整度提升37%，小组协作效率显著提高。资源建设同步推进，完成《小学科学单元化实验教学案例集》初稿，含8个完整教学设计及配套课件，其中3个案例在区域教研活动中获示范推广。

研究中特别关注教师专业成长，通过“专家引领+同伴互助”的研修模式，组织教师工作坊12场，帮助教师突破“实验操作替代探究思维”的误区，逐步形成“以问促探、以评促思”的教学意识。学生层面，科学素养初评数据显示，实验班级在“科学观念理解”“探究实践能力”维度较对照班平均高出8.5分，尤其“提出可研究问题”的能力提升显著，反映出单元化教学对科学思维发展的深层影响。当前正着力完善《小学生科学素养发展评价指标体系》，已完成4个维度12项观测指标的量化设计，为后续效果评估奠定基础。

二、研究中发现的问题

实践推进中暴露出三组亟待解决的矛盾。其一，单元重组与课时约束的冲突凸显。现有教材单元划分与“大概念”统领下的重组需求存在错位，如“物质的变化”单元需整合原教材3个章节内容，导致部分探究活动因课时不足被压缩，学生难以经历完整的探究周期，出现“结论前置、探究简化”的现象。其二，实验探究深度与学生认知水平的适配性不足。高年级学生在设计“控制变量实验”时，常因对无关变量识别能力薄弱导致方案漏洞，反映出阶梯式任务设计中认知脚手架的缺失。其三，素养评价工具的实操性受限。初拟的评价指标虽结构完整，但教师在日常教学中应用时面临记录繁琐、标准模糊等困难，如“科学态度责任”维度的“合作贡献度”观测，缺乏可即时捕捉的行为锚点，导致评价流于主观判断。

更深层次的问题在于教师对“素养目标”的转化能力不足。部分教师仍将实验探究等同于“动手操作”，忽视思维训练的渗透，如在“电路连接”实验中，过度强调操作规范而忽略引导学生分析“电流路径与故障原因”的逻辑关系。学生层面也暴露出探究意识的断层，低年级学生普遍表现出强烈好奇心，但至中高年级，部分学生因长期接受“结论导向”教学，逐渐丧失主动质疑的勇气，表现为实验中机械模仿、回避深度反思。这些问题的交织，反映出单元化教学从形式整合走向素养内化的关键瓶颈。

三、后续研究计划

下一阶段将聚焦问题攻坚，重点推进三项工作。其一，优化单元重组与课时适配机制。基于前两轮实践数据，采用“核心概念拆解—探究任务分级—课时弹性分配”策略，将12个研究单元重组为6个“大单元+微项目”的混合结构，每个大单元设置2-3个弹性课时模块，保障关键探究活动的完整实施。同时开发《单元课时统筹指南》，提供“基础课时+拓展课时”的调配方案，解决内容深度与教学进度的矛盾。其二，强化探究任务认知脚手架设计。针对不同学段学生认知特点，在实验方案设计环节嵌入“问题链支架”“变量分析表”“反思提示卡”等工具，如在中年级“影响溶解速度因素”实验中，提供“变量控制三问”引导卡（“哪些条件必须相同？哪些需要改变？如何确保公平？”），降低思维负荷。其三，重构素养评价工具体系。简化评价指标，聚焦“关键行为表现”，开发《素养表现性观察量表》，将“科学思维”“探究实践”等抽象维度转化为可记录的行为样本，如“能基于证据修正猜想”“主动优化实验方案”等具体表现，并配套数字化记录小程序，实现评价的即时化、可视化。

资源开发方面，将深化案例集的迭代升级，补充“学生探究过程典型错误分析”“教师指导策略对比”等模块，增强案例的实践指导性。同步启动“素养导向的实验教学”教师培训课程，重点突破“素养目标转化”“探究深度设计”等难点，通过“同课异构”“案例诊断”等实操训练提升教师实施能力。最终目标在研究周期内形成“理论—实践—评价—资源”四位一体的成果体系，为小学科学单元化教学提供可推广的实践范式。

四、研究数据与分析

本研究通过量化与质性相结合的方式，对实验班级与对照班级的科学素养发展情况进行系统追踪。量化数据显示，实验班级在科学素养四个维度的综合得分较对照班平均提升23.6%，其中“探究实践能力”维度提升最为显著（37.2%），反映出单元化实验教学对学生操作技能与问题解决能力的促进作用尤为突出。具体分析发现，学生在“设计实验方案”环节的完整度提升41.5%，但在“变量控制”环节的正确率仅为68.3%，暴露出高年级学生逻辑推理能力发展的不均衡性。

课堂观察记录显示，实验班级学生提出可研究问题的数量是对照班的2.3倍，问题质量显著提升，从“为什么水会结冰”等基础问题转向“不同材质对保温效果的影响机制”等深度问题。然而，学生反思环节的表现相对薄弱，仅有42%的学生能在实验后主动提出改进方案，反映出“结论论证—迁移应用”环节的素养培养仍需强化。教师访谈数据揭示，83%的实验教师认为单元化教学有效激发了学生探究兴趣，但65%的教师表示在“如何平衡探究开放性与课堂效率”上存在困惑，反映出教师对素养导向教学策略的转化能力亟待提升。

质性分析进一步揭示了素养发展的深层特征。学生探究记录显示，低年级学生更关注实验现象的直观描述（占比78%），中高年级则逐步转向对现象背后的原理探究（占比62%），印证了认知发展的阶段性规律。典型案例分析发现，在“植物向光性”单元中，实验班级学生自主设计的“单侧遮光对比实验”方案完整度达89%，显著高于对照班的52%，但部分小组因未考虑“光照强度一致性”等无关变量，导致实验数据出现偏差，反映出科学思维的严谨性培养仍需加强。

五、预期研究成果

基于前期研究基础，后续将形成系列标志性成果。理论层面，计划出版专著《小学科学单元化实验教学素养培养路径》，系统阐述“大概念统领—探究进阶—素养生成”的理论模型，填补国内该领域系统性研究的空白。实践层面，将完成覆盖四大领域的12个单元教学案例集，每个案例包含教学设计、课堂实录、学生作品及反思报告，其中3个案例将申报省级教学成果奖。评价工具方面，开发的《小学生科学素养发展评价指标体系》将通过专家效度检验，形成包含4个维度、12个观测指标、36个行为锚点的标准化评价工具，配套的数字化评价小程序将实现数据的即时采集与分析。

资源建设方面，将建成“小学科学单元化实验教学资源库”，包含微课视频48个、探究任务卡36套、实验材料包12套，通过区域教研平台实现共享。教师发展层面，开发“素养导向实验教学”培训课程，形成包含理论研修、案例研讨、实操训练的模块化培训方案，计划培训科学教师200人次，推动研究成果的区域转化。最终成果将形成“理论指导—实践范式—评价工具—资源支持—教师发展”五位一体的推广体系，为小学科学教育改革提供系统性解决方案。

六、研究挑战与展望

当前研究面临三重核心挑战。其一，单元重组与课时约束的矛盾尚未根本解决，部分探究活动因课时限制被迫简化，影响素养培养的完整性。其二，教师专业发展存在结构性短板，部分教师对“素养目标”的转化能力不足，需通过深度研修突破“操作导向”的教学惯性。其三，评价工具的实操性有待提升，现有指标体系虽结构完整，但日常应用仍面临记录繁琐、标准模糊等困难。

展望未来，研究将聚焦三大突破方向。其一，探索“弹性课时+跨学科融合”的课时调配机制，通过科学与其他学科的协同教学释放探究空间。其二，构建“专家引领—校本研修—同伴互助”的教师发展共同体，通过“案例诊断—同课异构—成果凝练”的循环提升教师素养转化能力。其三，深化评价工具的智能化开发，探索基于AI技术的课堂行为识别系统，实现素养发展的动态监测与精准反馈。

长远来看，本研究将致力于推动小学科学教育从“知识传授”向“素养生成”的范式转型，通过单元化教学与实验探究的深度融合，让科学教育真正成为点燃学生好奇心、培育科学思维、塑造创新人格的沃土，为培养具备科学素养的未来公民奠定坚实基础。研究团队将以问题为导向，以实践为根基，持续深化理论创新与实践探索，推动研究成果向更广范围、更深层次转化应用。

小学科学单元化教学中的实验探究与科学素养培养研究教学研究结题报告一、研究背景

在新时代教育改革的浪潮中，小学科学教育正经历从知识传授向素养培育的深刻转型。《义务教育科学课程标准（2022年版）》明确提出“以核心素养为导向”的课程理念，强调通过结构化的课程内容设计与深度的实验探究活动，培育学生的科学观念、科学思维、探究实践与态度责任。然而，传统小学科学教学长期受困于知识点碎片化、实验活动浅表化、素养培养虚无化的现实困境：教师常以孤立的知识点为教学单元，割裂了科学概念的内在逻辑；实验课沦为“按图索骥”的操作流程，学生被动验证结论而非主动建构认知；科学素养的培养目标悬浮于教学实践之外，缺乏可落地的路径与载体。这种“只见树木不见森林”的教学模式，不仅压抑了儿童与生俱来的好奇心与探究欲，更阻碍了科学思维与创新能力的系统发展。单元化教学以“大概念”为统领，通过整合相关知识点与探究活动，构建具有内在逻辑关联的教学单元，为破解上述难题提供了关键突破口。实验探究作为科学学习的本质特征，既是学生获取科学知识的桥梁，更是培养其问题意识、批判性思维与协作能力的重要场域。将单元化教学与实验探究深度融合，让学生在真实情境中经历完整的科学探究过程，正是回应新课标要求、落实科学素养培养目标的必然选择。

二、研究目标

本研究以小学科学单元化教学为实践载体，聚焦实验探究活动的系统设计与科学素养的精准培育，旨在实现三大核心目标。其一，构建“素养导向”的单元化实验教学体系。以课程标准中的“大概念”为统领，依据学生认知发展规律，对教材内容进行结构化重组，明确各单元核心探究主题、实验类型与素养目标的对应关系，形成“单元主题—核心概念—探究活动—素养发展”四位一体的教学框架，为一线教学提供可操作的实施蓝图。其二，探索实验探究与科学素养融合的有效教学模式。设计阶梯式探究任务链，引导学生从“现象观察”到“迁移应用”经历完整的科学探究过程；开发情境化问题驱动策略、思维可视化工具与多元化评价方式，使科学素养的培养从“抽象目标”转化为“具体行为”，实现教学过程与素养生成的同频共振。其三，开发典型单元教学案例与资源工具。覆盖物质科学、生命科学、地球与宇宙科学等领域，形成具有示范性的单元教学案例集；研制《小学生科学素养发展评价指标体系》，配套数字化评价工具，构建“教—学—评”一体化的资源支持系统，推动研究成果的规模化应用与推广。

三、研究内容

为实现上述目标，研究内容聚焦四大核心维度。其一，小学科学单元化教学现状与问题调研。通过文献研究梳理国内外单元化教学与实验探究的理论进展与实践模式，结合问卷调查、课堂观察与深度访谈，系统分析当前小学科学单元教学中实验探究的实施现状、典型问题及深层成因，明确研究的切入点与突破口。其二，单元化实验教学体系构建。以“大概念”为逻辑起点，对教材内容进行单元化重组，确定12个核心探究单元；设计每个单元的实验方案，涵盖观察实验、对比实验、模拟实验、设计实验等多元类型；明确各单元在科学观念、科学思维、探究实践、态度责任四个维度的具体素养目标，形成结构化、可进阶的教学体系。其三，实验探究与科学素养融合教学模式探索。重点研究阶梯式探究任务的设计策略，依据学生认知水平将单元探究分解为“现象观察—问题提出—方案设计—实践操作—结论论证—迁移应用”六个递进层次，匹配差异化的实验类型与思维训练重点；开发情境化问题链、变量控制支架、反思提示卡等教学工具，引导学生深度参与探究过程；构建“过程性评价+终结性评价+增值性评价”三维评价框架，通过探究记录袋、素养表现性任务、前后测对比等手段，全面追踪学生素养发展轨迹。其四，典型单元教学案例开发与实践验证。选取“水的循环”“简单电路”“生物与环境”等典型单元，基于构建的教学模式设计具体教学方案，在实验班级开展两轮教学实践；通过课堂实录、学生作品、前后测数据等多元证据，验证教学模式对科学素养的提升效果，形成高质量教学案例集与资源包，为区域推广提供实践范例。

四、研究方法

本研究采用理论建构与实践验证相结合的混合研究路径，通过多元方法的协同运用，确保研究的科学性与实效性。文献研究法作为基础支撑，系统梳理国内外单元化教学、实验探究与科学素养培养的理论成果，涵盖学术专著、期刊论文、课程标准及政策文件，厘清核心概念内涵与外延，把握研究前沿动态，为理论框架搭建提供学理依据。行动研究法则成为实践探索的核心驱动力，研究者与一线科学教师组建研究共同体，遵循“计划—行动—观察—反思”的循环路径，在真实教学场景中迭代优化单元设计方案。两轮教学实践累计覆盖48课时，收集课堂实录25节、学生探究记录320份，使研究成果扎根教学实际，具备可推广性。

案例分析法深化了研究的典型性与深度，选取“水的循环”“简单电路”“生物与环境”等代表性单元，从教学设计、实施过程、学生表现、素养达成等多维度进行剖析，提炼可复制的教学经验。量化与质性数据的互证增强了结论的可靠性，通过《学生科学素养水平调查问卷》收集前后测数据，运用SPSS进行统计分析，同时结合课堂观察记录、教师访谈、学生作品分析等质性资料，全面揭示单元化实验教学对科学素养的影响机制。问卷调查面向3个地区10所小学的200名教师与1000名学生，深度访谈覆盖30名骨干教师，确保调研样本的代表性与数据的丰富性。

五、研究成果

经过系统研究，本研究形成理论、实践、资源三位一体的成果体系，为小学科学单元化教学提供了系统性解决方案。理论层面，构建了“大概念统领—探究进阶—素养生成”的四位一体教学模型，出版专著《小学科学单元化实验教学素养培养路径》，发表核心期刊论文3篇，填补了国内该领域系统性研究的空白。实践层面，完成覆盖物质科学、生命科学、地球与宇宙科学、技术与工程四大领域的12个单元教学案例集，每个案例包含教学设计、课堂实录、学生作品及反思报告，其中3个案例获省级教学成果奖，在区域教研活动中示范推广。

评价工具实现突破性创新，研制《小学生科学素养发展评价指标体系》，包含科学观念、科学思维、探究实践、态度责任4个维度、12个观测指标、36个行为锚点，配套开发的数字化评价小程序实现数据即时采集与分析，解决了传统评价主观性强、操作繁琐的问题。资源建设成效显著，建成“小学科学单元化实验教学资源库”，包含微课视频48个、探究任务卡36套、实验材料包12套，通过区域教研平台实现共享，惠及200余所小学。教师发展同步推进，开发“素养导向实验教学”培训课程，形成模块化培训方案，累计培训科学教师200人次，推动教师从“操作导向”向“素养导向”的教学转型。实证数据验证了研究成果的有效性，实验班级科学素养综合得分较对照班提升23.6%，其中“探究实践能力”提升37.2%，“提出可研究问题”的数量达对照班的2.3倍，充分证明了单元化实验教学对科学素养的培育价值。

六、研究结论

本研究证实，小学科学单元化教学通过整合知识点与实验探究活动，能够有效破解传统教学的碎片化困境，实现科学素养的系统培育。在理论层面，“大概念统领—探究进阶—素养生成”的四位一体模型揭示了单元化教学与科学素养培养的内在逻辑关联，为素养导向的科学教学提供了可操作的理论框架。实践层面，阶梯式探究任务链的设计策略，将单元探究分解为六个递进层次，匹配差异化实验类型与思维训练重点，使科学素养的培养从抽象目标转化为具体行为，有效提升了学生的探究能力与思维品质。评价工具的创新解决了“如何评”的难题，三维评价框架与数字化工具的结合，实现了素养发展的动态监测与精准反馈，为教学改进提供了科学依据。

研究还揭示了教师专业发展的关键作用。教师对“素养目标”的转化能力直接决定了教学实施效果，“专家引领—校本研修—同伴互助”的教师发展共同体模式，有效推动了教师从知识传授者向素养培育者的角色转变。学生层面，单元化实验教学显著激发了探究兴趣，低年级学生保持强烈好奇心，中高年级逐步发展深度质疑能力，但“结论论证—迁移应用”环节仍需强化，反映出素养培养需贯穿探究全过程。长远来看，本研究推动小学科学教育实现了从“知识本位”向“素养本位”的范式转型，让科学课堂真正成为儿童探索世界的乐园，为培养具备科学素养的未来公民奠定了坚实基础。研究团队将持续深化成果转化，探索跨学科融合与智能化评价的新路径，推动小学科学教育向更高水平发展。

小学科学单元化教学中的实验探究与科学素养培养研究教学研究论文一、背景与意义

在基础教育改革纵深推进的背景下，小学科学教育正经历从知识传授向素养培育的范式转型。《义务教育科学课程标准（2022年版）》明确提出“以核心素养为导向”的课程理念，强调通过结构化内容设计与深度实验探究，培育学生的科学观念、科学思维、探究实践与态度责任。然而，传统教学长期受困于三重困境：知识点碎片化导致学生难以形成系统认知，实验活动浅表化使探究沦为机械操作，素养培养虚无化缺乏可落地的实施路径。这种“只见树木不见森林”的教学模式，不仅压抑了儿童与生俱来的好奇心，更阻碍了科学思维与创新能力的系统发展。单元化教学以“大概念”为统领，通过整合相关知识点与探究活动构建逻辑关联的教学单元，为破解上述难题提供了关键突破口。实验探究作为科学学习的本质特征，既是学生建构认知的桥梁，更是培养问题意识、批判性思维与协作能力的重要场域。二者的深度融合，让学生在真实情境中经历完整的科学探究过程，正是回应课标要求、落实素养培养目标的必然选择。这一研究不仅关乎教学模式的革新，更承载着为未来公民培育科学基因的深远意义——当科学教育真正成为点燃儿童探究热情的沃土，才能培养出具备科学素养的创新型人才，为科技强国建设奠定根基。

二、研究方法

本研究采用理论建构与实践验证相结合的混合研究路径，通过多元方法的协同运用，确保研究的科学性与实效性。文献研究法作为基础支撑，系统梳理国内外单元化教学、实验探究与科学素养培养的理论成果，涵盖学术专著、期刊论文、课程标准及政策文件，厘清核心概念内涵与外延，把握研究前沿动态，为理论框架搭建提供学理依据。行动研究法则成为实践探索的核心驱动力，研究者与一线科学教师组建研究共同体，遵循“计划—行动—观察—反思”的循环路径，在真实教学场景中迭代优化单元设计方案。两轮教学实践累计覆盖48课时，收集课堂实录25节、学生探究记录320份，使研究成果扎根教学实际，具备可推广性。案例分析法深化了研究的典型性与深度，选取“水的循环”“简单电路”“生物与环境”等代表性单元，从教学设计、实施过程、学生表现、素养达成等多维度进行剖析，提炼可复制的教学经验。量化与质性数据的互证增强了结论的可靠性，通过《学生科学素养水平调查问卷》收集前后测数据，运用SPSS进行