小学科学实验探究题目汇编

小学科学实验探究题目汇编——基于核心素养的探究性实验设计与实践指引小学科学实验是培养学生科学探究能力与核心素养的重要载体。通过设计层次分明、贴近生活的实验探究题目，能引导学生从“观察现象”走向“逻辑推理”，从“验证结论”走向“创新实践”。本汇编围绕物质科学、生命科学、地球与宇宙科学、技术与工程四大领域，精选典型实验，拆解为“基础观察—进阶分析—拓展创新”三类探究题目，兼顾趣味性与科学性，助力教师开展教学、学生自主探究。第一章物质科学领域实验探究物质科学聚焦“物质的性质与变化”“运动与相互作用”等核心概念，通过可感知的实验现象，帮助学生建立对物质世界的理性认知。1.1物体的沉浮现象探究实验目的：探究影响物体沉浮的关键因素（密度、形状、液体性质等），理解“沉浮”是相对的物理现象。实验材料：塑料片、铁钉、木块、橡皮泥（若干）、透明水槽（或大碗）、清水、食盐。实验步骤：1.将塑料片、铁钉、木块等物体依次放入清水中，观察并记录沉浮状态；2.把橡皮泥捏成“实心球”和“船形”，分别放入水中，对比沉浮变化；3.向清水中缓慢加盐并搅拌，将之前下沉的物体（如铁钉需用轻质载体，或直接用鸡蛋）再次放入，观察现象。探究题目设计：基础题：请列出实验中“下沉”和“浮起”的物体，尝试从“材质”“重量”“形状”中找出可能影响沉浮的因素（至少写出2个）。进阶题：橡皮泥从“实心球”变成“船形”后，沉浮状态改变了。结合“排开的水量”（可通过水槽水位变化推测），解释这一现象。拓展题：结合生活经验（如死海淹不死人），设计实验验证“液体密度会影响物体沉浮”。需说明实验变量、步骤及预期结果。科学原理：物体沉浮的本质是物体密度与液体密度的相对大小（密度＜液体则浮，反之则沉）；改变物体形状（如船形）可增大“排开的水量”，从而获得更大浮力（阿基米德原理简化理解：浮力=排开液体的重量）。教学提示：引导学生用“控制变量法”分析——比如研究“形状”的影响时，保持橡皮泥的重量、液体种类不变；研究“液体密度”时，保持物体形状、重量不变。1.2溶解现象的探究实验目的：探究溶解的本质及影响溶解速度的因素（温度、搅拌、颗粒大小），建立“溶解是物质在分子层面分散”的认知。实验材料：白糖、食盐、冷水、热水、搅拌棒、透明玻璃杯（2个）、研钵（或硬纸筒，用于碾碎颗粒）。实验步骤：1.取等量白糖分别放入冷水和热水中，同时观察溶解速度；2.取等量食盐，一份碾碎、一份保持颗粒，同时放入常温水中，对比溶解速度；3.取等量白糖放入常温水中，一杯搅拌、一杯静置，对比溶解速度。探究题目设计：基础题：白糖“消失”在水中后，水的味道和透明度有变化吗？这种“消失”和“沙子沉在水底”有什么不同？进阶题：设计实验验证“温度越高，溶解速度越快”。要求写出实验变量（如何控制“单一变量”）、观察指标及预期结论。拓展题：生活中，我们常通过“搅拌”“加热”加速溶解。请再想一种加快溶解的方法，并用实验证明其有效性（需说明原理，如“碾碎颗粒”是增大接触面积）。科学原理：溶解是溶质（如糖、盐）的分子/离子均匀分散到溶剂（如水）中的过程；温度升高、搅拌、减小颗粒大小，都能加快分子运动或增大接触面积，从而提升溶解速率。教学提示：通过“对比实验”强化逻辑——比如“热水vs冷水”实验中，除温度外，白糖的量、水的量、杯子大小都需保持一致，让学生理解“控制变量”是科学实验的核心逻辑。第二章生命科学领域实验探究生命科学围绕“生物的特征”“生物与环境的关系”展开，通过观察生物的生长、反应等现象，培养学生的生命观念与探究能力。2.1种子发芽的条件探究实验目的：探究种子发芽所需的环境条件（水分、温度、空气、光照），理解“生物生长依赖适宜环境”。实验材料：绿豆种子（或黄豆、菜豆）、纸巾、透明塑料盒（4个）、水、冰箱（模拟低温）、黑布（模拟黑暗）。实验步骤：1.准备4组实验：组①：纸巾湿润+常温（25℃左右）+光照（窗台）；组②：纸巾干燥+常温+光照；组③：纸巾湿润+低温（冰箱冷藏室，5℃左右）+光照；组④：纸巾湿润+常温+黑暗（黑布罩住塑料盒）。2.每组放入10粒种子，每天观察并记录“发芽数量”“芽的长度”。探究题目设计：基础题：连续观察5天，画出“组①种子发芽过程”的示意图（可标注天数、芽的形态）。进阶题：对比4组实验的发芽结果，分析“水分”“温度”“光照”中，哪些是种子发芽的“必要条件”？请结合数据说明（如组①vs组②，变量是水分，发芽率差异反映水分的作用）。拓展题：如果将种子完全浸泡在水中（如装满水的杯子），会发芽吗？结合“空气”对生物的作用，预测结果并设计实验验证。科学原理：种子发芽的核心条件是充足的水分（激活酶活性）、适宜的温度（酶促反应的最佳区间）、充足的空气（呼吸作用供能）；多数种子发芽不需要光照（光会抑制某些种子的萌发）。教学提示：引导学生用“对照实验”的逻辑分析——比如组①是“对照组”（模拟自然环境），组②、③、④分别改变一个变量，通过“发芽率”“芽的长势”对比，推导变量的作用。2.2植物向光性的探究实验目的：探究植物生长的向光性，理解“生物能对外界刺激作出反应”的特征。实验材料：盆栽豆芽（或向日葵幼苗、蚕豆苗）、纸箱（一侧开直径5cm的孔）、记号笔、直尺。实验步骤：1.将盆栽植物放入纸箱，开孔朝向教室窗户（光源方向）；2.每天同一时间观察植物的生长方向，用记号笔标记茎的顶端位置，用直尺测量茎的长度变化；3.一周后，移除纸箱，观察植物整体形态。探究题目设计：基础题：一周后，植物的茎和叶朝向哪个方向生长？用箭头在示意图中标出（可结合每天的标记点）。进阶题：植物为什么会“朝着光生长”？查阅资料（如“生长素”的作用），用自己的话解释这一现象（提示：背光侧生长素多，细胞伸长快）。拓展题：如果纸箱的两侧都开孔（光源从左右同时照射），植物会怎么生长？先预测结果，再设计实验验证（需说明变量控制：如光源强度、距离一致）。科学原理：植物具有向光性，茎的背光侧生长素分布多，细胞伸长速度快于向光侧，导致茎向光弯曲生长；叶的向光性则利于吸收更多光能进行光合作用。教学提示：结合生活实例（如“窗边的绿萝总朝外长”），让学生联系实验现象，理解“向光性是植物适应环境的生存策略”。第三章地球与宇宙科学领域实验探究地球与宇宙科学聚焦“地球的结构与演化”“宇宙中的天体”，通过模拟实验帮助学生理解宏观、缓慢的自然现象。3.1岩石的风化模拟实验实验目的：探究岩石风化的原因（物理风化：温度、压力；化学风化：酸雨、生物作用），理解“岩石圈物质循环”的基础。实验材料：小岩石块（如花岗岩碎片）、酒精灯、镊子、冷水、塑料瓶（带盖）、醋（模拟酸雨）、石膏粉（模拟植物根的“挤压”）。实验步骤：1.温度作用：用酒精灯加热岩石3分钟，迅速用镊子放入冷水中，重复3次，观察岩石裂纹；2.压力作用：将岩石放入塑料瓶，加入少量水和石膏粉（模拟土壤），盖紧瓶盖用力挤压，观察岩石破碎情况；3.化学作用：将岩石放入醋中浸泡24小时，对比浸泡前后的表面变化（如是否变粗糙、出现小孔）。探究题目设计：基础题：经过“加热—冷却”处理后，岩石出现了什么变化？这模拟了自然界中“白天升温、夜晚降温”对岩石的影响，这种风化叫什么（提示：物理风化）？进阶题：对比“温度”“压力”“醋泡”三种处理后岩石的破碎程度，哪种因素对风化的“破坏作用”更显著？请结合实验现象分析（如压力导致的裂纹更多）。拓展题：自然界中，“植物的根扎入岩石缝隙”也会导致风化。请设计简易实验模拟这一过程（提示：用石膏粉模拟土壤，插入细树枝并浇水，观察树枝生长对石膏/岩石的挤压）。科学原理：岩石风化分为物理风化（温度变化导致热胀冷缩、压力导致破碎）和化学风化（酸雨、生物分泌物与岩石发生化学反应，如碳酸钙遇酸溶解），最终使岩石破碎成土壤。教学提示：联系生活中的“岩石变化”——比如山上的碎石、墓碑上的字迹模糊，让学生理解“风化是缓慢但持续的自然过程”。3.2月相变化的模拟实验实验目的：探究月相变化的规律，理解“月相是日—地—月相对位置变化的结果”。实验材料：黄色皮球（代表月球）、白色台灯（代表太阳，需亮灯）、黑板（代表地球）、观察者（站在黑板前）。实验步骤：1.台灯固定在教室前方（光源方向），观察者站在黑板前（代表地球），手持皮球（月球）绕自己“公转”（沿圆形轨迹移动）；2.移动过程中，始终让“月球”的一半被台灯照亮（模拟太阳光照），观察并画出“地球上看到的月相”（即皮球被照亮的部分）。探究题目设计：基础题：当皮球在“台灯—黑板”的连线上（新月位置）、“黑板—台灯”的垂直方向（上弦月位置）、“黑板背对台灯”的位置（满月位置）时，你看到的“月相”分别是什么形状？用简笔画记录。进阶题：根据模拟实验，按“农历初一→初七→十五→廿二→三十”的顺序，推测月相的变化规律（提示：新月→上弦月→满月→下弦月→新月）。拓展题：月全食发生时，太阳、地球、月球的位置关系是怎样的？结合模拟实验，用“三者的排列方式”解释“为什么地球的影子会遮住月球”。科学原理：月相是由于日—地—月相对位置的周期性变化，导致地球上看到的月球被照亮部分（亮面）的形状不同；月全食时，地球位于太阳和月球之间，三者成一条直线，地球的影子完全遮住月球。教学提示：让学生结合“日历上的月相”观察实际现象，验证模拟实验的结论，理解“科学模拟是研究宏观现象的有效方法”。第四章技术与工程领域实验探究技术与工程聚焦“设计与物化”，通过“解决实际问题”的实验，培养学生的工程思维与创新能力。4.1纸桥承重能力探究实验目的：探究不同结构的纸桥（平板、拱形、桁架）的承重能力，理解“结构设计影响承重效率”。实验材料：A4纸（若干）、胶带（辅助固定）、小砝码（或硬币，作为重物）、书本（2本，作为纸桥的“桥墩”，间距15cm）。实验步骤：1.设计三种纸桥：平板桥：将A4纸直接放在书本上（无折叠）；拱形桥：将A4纸折成拱形，两端搭在书本上；桁架桥：将A4纸折成“三角形网格”（如瓦楞状），放在书本上。2.依次在纸桥中央放置砝码，记录“纸桥坍塌前能承受的最大砝码数”。探究题目设计：基础题：哪种结构的纸桥承重能力最强？记录实验数据（如平板桥：3个砝码；拱形桥：8个；桁架桥：12个）。进阶题：分析“拱形桥”和“桁架桥”的受力特点——为什么拱形能将压力“分散到桥墩”？为什么三角形结构“不易变形”？（提示：拱形的压力传递；三角形的稳定性）拓展题：如果用两张A4纸设计纸桥，如何改进结构（如增加支撑、改变折叠方式），让承重能力比“单张拱形桥”翻倍？画出设计图，并用实验验证。科学原理：平板桥的压力集中在中间，易弯曲断裂；拱形结构能将压力沿拱面分散到桥墩，提升承重；三角形桁架利用“三角形稳定性”（三边固定后形状不变），分散压力的同时增强结构刚度。教学提示：引导学生从“试错”到“优化”——比如第一次实验后，分析“纸桥坍塌的位置”（如平板桥中间下垂），思考“如何通过结构改变，让压力更均匀分布”。4.2简易电路的探究实验目的：探究串联、并联电路的特点（电流、电压、灯泡亮度），理解“电路的连接方式影响用电器工作状态”。实验材料：1.5V干电池（2节）、小灯泡（2个，额定电压1.5V）、导线（若干）、开关（1个）。实验步骤：1.串联电路：电池正极→开关→灯泡1→灯泡2→电池负极，闭合开关，观察灯泡亮度；2.并联电路：电池正极→开关→分支（一支：灯泡1→负极；另一支：灯泡2→负极），闭合开关，观察灯泡亮度；3.增加1节电池（总电压3V），重复上述步骤，对比亮度变化。探究题目设计：基础题：画出“串联”和“并联”电路的连接图（用符号表示电池、灯泡、开关、导线）。两种电路中，开关都能同时控制两个灯泡吗？进阶题：串联的两个灯泡，亮度比并联的两个灯泡暗。结合“电压分配”（串联：总电压=灯泡1电压+灯泡2电压；并联：灯泡1电压=灯泡2电压=总电压），解释亮度差异的原因（提示：灯泡亮度与电压/电流的关系）。拓展题：如果将2节电池串联（总电压3V）后，给并联的两个灯泡供电，亮度会如何变化？设计实验验证，并分析“电压、电流、亮度”的逻辑关系。科学原理：串联电路中，电流处处相等，总电压等于各用电器电压之和，因此每个灯泡的电压低于电源电压；并联电路中，各支路电压等于电源电压，电流等于各支路电流之和，因此灯泡电压更高、更亮。教学提示：强调“安全用电”——使用低压电池（≤3V），避免短路（导线直接连接电池两极，会导致发热、损坏电池）；通过“对比实验”让学生直观感受“电压/电流对亮度的影响”。结语：从实验探究到科学思维的养成小学科学实验探究的核心，不