小学科学教学中的探究活动设计案例

小学科学课程以培养学生科学素养为核心，探究式学习是发展科学思维、实践能力的关键路径。《义务教育科学课程标准（2022年版）》明确提出“探究与实践”学习方式，要求教师设计真实情境的探究活动，引导学生在体验中建构知识、发展能力。本文结合生命科学、物质科学、地球与宇宙科学三大领域的教学实践，呈现典型探究活动设计案例，剖析设计逻辑与实施策略，为一线教师提供可参考的实践范式。一、生命科学领域：“种子萌发的秘密”（三年级适用）（一）教学目标通过实验探究种子萌发的必要条件，理解生物与环境的依存关系；掌握“控制变量”的对比实验方法，发展观察记录、数据分析能力；培养耐心、实证的科学态度。（二）活动准备大豆（或绿豆）种子若干，透明塑料盒（带盖）、脱脂棉、水、标签纸、遮光布、冰箱（教师协助操作）。（三）探究过程1.问题驱动：展示发芽的绿豆与干种子，提问：“种子怎样才能发芽？需要水、阳光、空气还是温度？”引导学生基于生活经验猜想，梳理变量（水、光、温度、空气）。2.方案设计：小组讨论“如何公平验证猜想”，教师引导明确“对比实验”逻辑——每次只改变一个变量，其他条件保持一致。例如：对照组：湿润脱脂棉、室温（20-25℃）、透光环境；实验组1（缺水）：脱脂棉干燥；实验组2（缺光）：盒子加盖遮光布；实验组3（低温）：放置冰箱（5℃左右）。3.实验实施：每组领取材料，标记实验组别，每天同一时间观察种子变化（是否膨大、露白、发芽长度），用简图+文字记录现象。4.交流研讨：一周后，小组汇报实验数据（如“缺水组种子无变化，湿润组发芽率80%”“遮光组与透光组发芽速度相近”）。教师引导分析：种子萌发需要水、空气、适宜温度，光并非必需条件（可结合“植物向光性”后续拓展）。5.拓展延伸：将发芽的种子移植到花盆，观察幼苗生长，探究“光对植物生长方向的影响”，形成知识链。（四）设计意图从生活现象切入，通过“猜想—设计—验证—结论”的探究闭环，让学生在动手操作中理解“生物与环境”的核心概念；对比实验的设计培养变量控制能力，过程性记录渗透实证意识，后续拓展衔接知识体系，体现科学探究的延续性。二、物质科学领域：“材料吸水大比拼”（二年级适用）（一）教学目标观察不同材料的吸水现象，描述“吸水性”的特性差异；学习“公平实验”的基本方法（控制水量、材料面积、滴水位置）；激发对生活材料特性的探究兴趣。（二）活动准备卫生纸、餐巾纸、卡纸、塑料片、玻璃片，滴管（吸红水便于观察）、小盘子、记录表（含“材料名称”“吸水现象”“我的发现”三栏）。（三）探究过程1.情境导入：“小明洒水在桌面，哪种纸擦得最快？”展示材料，引导学生预测并排序（如“卫生纸＞餐巾纸＞卡纸”），激发探究欲望。2.公平实验：教师示范“滴水法”：将材料平铺于盘子，用滴管在中心滴1滴红水，观察水的扩散速度、吸收程度。强调“相同水量、相同位置、同时操作”，保证实验公平性。3.小组探究：学生分组实验，尝试不同材料，教师巡视指导（如提醒“观察水是被材料吸收，还是停在表面”）。学生发现：纸类吸水，塑料、玻璃不吸水；卫生纸扩散快、吸收多，卡纸吸收慢。4.总结分享：小组用“材料吸水能力强/弱，因为……”的句式汇报（如“卫生纸吸水能力强，因为红水很快扩散到边缘，纸变湿了”）。教师梳理结论：不同材料吸水性不同，纸类吸水性强，塑料、玻璃不吸水。5.生活应用：讨论“生活中哪些地方利用了材料的吸水性？”（如尿不湿用吸水材料、宣纸绘画利用吸水性晕染），感受科学与生活的联系。（四）设计意图低年级学生以直观观察为主，通过“预测—实验—验证”的简单探究，建立“公平实验”的初步意识；从日常清洁问题切入，联系生活应用，让抽象的“材料特性”概念具象化，同时训练科学语言表达能力。三、地球与宇宙科学领域：“月相变化的模拟探究”（五年级适用）（一）教学目标通过模拟实验理解月相成因（日地月位置关系），绘制月相变化规律；发展空间想象与模型建构能力；培养长期观察、证据推理的科学态度。（二）活动准备黑色卡纸（剪圆形做“暗室”）、乒乓球（代表月球）、手电筒（代表太阳）、小贴纸（标记观测点）、月相记录单（含“农历日期”“月相简图”“我的解释”三栏）。（三）探究过程1.现象回顾：展示新月、上弦月、满月的图片，提问：“月相为什么会变化？月球本身发光吗？”引导学生回忆“日地月相对位置”的前概念（如部分学生认为“月球形状会变化”）。2.模型建构：明确模拟角色：手电筒→太阳（光沿直线传播），乒乓球→月球（不发光，反射太阳光），学生→地球（观测者）。用黑色卡纸围出“暗室”，模拟黑夜环境。3.实验操作：学生手持乒乓球，在“暗室”中绕自己（地球）逆时针转动，保持手电筒光照方向不变。从“新月”位置（乒乓球背对太阳，观测者看不到亮面）开始，每转动30°（约对应农历5天），观察并绘制乒乓球的亮面形状（月相），记录角度与月相特征。4.规律总结：汇总全班实验数据，梳理月相变化顺序（新月→上弦月→满月→下弦月→新月）。讨论“满月时，月球、地球、太阳的位置关系是怎样的？”理解“月相由日地月相对位置决定”的核心逻辑。5.实践延伸：布置“月相观察”任务，连续两周记录真实月相（绘制简图、标注日期），对比模拟结果，分析误差原因（如大气折射、观测时间与农历的对应关系）。（四）设计意图月相成因抽象，通过“模型模拟”将三维空间关系转化为直观操作，突破认知难点；结合“真实观察—模拟验证—误差分析”的探究闭环，培养空间思维与科学论证能力，体现“做中学、用中学、创中学”的理念。四、探究活动设计的核心原则（一）情境真实性原则探究问题源于生活或自然现象（如种子发芽、洒水擦桌、月相观察），让学生感受到“科学就在身边”。例如“材料吸水”从日常清洁问题切入，增强探究动机与知识迁移能力。（二）认知适配性原则根据年级调整探究复杂度：低年级（二年级）侧重直观观察与简单比较，中年级（三年级）引入对比实验，高年级（五年级）开展模型建构与长期观察，符合儿童“具象思维→抽象思维”的发展规律。（三）过程开放性原则探究过程预留思考空间，鼓励学生自主拓展变量（如种子萌发实验中，学生可尝试“土壤类型”“种子埋深”等变量）；实验后引导质疑（如“月相模拟与真实观察的误差原因”），培养批判性思维与创新意识。（四）学科融合性原则渗透多学科元素：“种子萌发”结合数学（数据统计）、语文（现象描述）；“月相模拟”结合美术（绘制月相）、物理（光的直线传播），体现跨学科实践理念，发展综合素养。（五）安全可行性原则实验材料安全易获取（种子、纸、乒乓球等），操作步骤清晰（如低温组由教师协助），避免安全隐患，保证课堂可实施性。五、实施建议：从设计到课堂的落地策略（一）学情诊断：锚定前概念设计前调研学生的错误认知（如“种子发芽需要阳光”“月相是月球形状变化”），针对性设计探究活动。例如种子萌发实验后，用“实验证据”反驳错误前概念，促进概念转变。（二）资源整合：巧用简易材料利用校园资源（种植角、天文观测点）延伸探究，或结合数字化工具（AR模拟月相、慢镜头记录种子发芽）增强体验。条件有限时，用皮球、台灯模拟“日地月”，保证探究效果。（三）评价多元化：关注过程与表现除实验报告，采用“科学日志”（记录疑问与发现）、“小组互评”（评价合作与观察细致度）、“成果展示”（种植成果展、月相手抄报），关注学生的过程性表现与思维发展。（四）生成性处理：灵活应对意外课堂中灵活处理意外发现（如种子因虫蛀未发芽、餐巾纸吸水后破裂），引导学生分析“实验意外的原因”，培养科学严谨性；或拓展新问题（如“材