小学科学探究性课程设计案例

小学科学探究性课程设计案例一、课程设计的背景与价值小学科学课程的核心目标之一是培养学生的科学探究能力，让儿童在“做科学”的过程中理解科学概念、掌握探究方法。《义务教育科学课程标准（2022年版）》强调“探究与实践”是课程的主要学习方式，要求教师设计真实情境下的探究任务，引导学生经历“提出问题—作出假设—制订计划—搜集证据—处理信息—得出结论—表达交流—反思评价”的完整过程。“植物向光性”是小学中高年级（如四年级）植物单元的延伸探究内容。学生已初步认识植物的基本结构与生长需求，而“向光性”现象既贴近生活（如窗台植物的弯曲生长），又蕴含对比实验、变量控制等科学方法，能有效衔接学生的前认知与科学探究的核心素养发展。二、课程目标的三维建构（一）知识目标学生通过探究，能描述植物向光性的现象，初步理解“单侧光照射会影响植物生长方向”的科学事实，感知植物对环境的适应性。（二）能力目标1.学会设计“控制单一变量（光照方向）”的对比实验，能规范操作、记录实验数据；2.提升观察、分析、归纳能力，能用图文结合的方式呈现探究结果并进行小组汇报。（三）情感态度与价值观目标1.激发对植物生长现象的探究兴趣，养成长期观察、耐心实践的科学态度；2.体会小组合作的价值，在交流中尊重他人观点，敢于质疑与求证。三、课程实施的前期准备（一）材料准备1.植物材料：选择生长速度较快、茎秆较软易观察的植物，如大豆幼苗（提前3-5天浸泡催芽，长出2-3片真叶）、绿萝枝条（带气根，易成活）、凤仙花幼苗等，每组3-4株（保证实验重复度）。2.实验装置：自制单侧遮光盒（用鞋盒或纸箱，一侧挖洞透光，内部涂黑避免反光）、普通花盆（或一次性塑料杯，底部打孔）、营养土、标签纸、浇水壶。3.记录工具：设计“植物生长观察记录表”（含日期、植物状态、生长方向、高度、叶片变化等项目）、直尺、相机（或绘画本，用于记录植物形态）。（二）认知准备1.教师层面：深入研读植物向光性的科学原理（生长素的横向运输与分布不均），转化为儿童能理解的通俗解释（如“植物体内的‘生长小管家’会被光‘赶’到背光侧，让那里的细胞长得更快”）；预设实验中可能出现的问题（如浇水过多烂根、遮光盒密封不严等），准备应急预案。2.学生层面：通过课前观察（如教室窗台的植物），提出关于“植物为什么会歪着长”的疑问，激活探究欲望。四、探究过程的阶梯式推进（一）问题驱动：从生活现象到科学疑问课堂伊始，教师展示两组植物生长的对比图片：一组是阳台单侧光照下的绿萝（藤蔓向光弯曲），另一组是室内均匀光照下的绿萝（茎秆直立）。提问：“为什么这两盆绿萝的生长方向不一样？光会影响植物的生长吗？”学生结合生活经验（如“我家的多肉总是朝着窗户长”），自然聚焦问题：“植物的生长方向和光照方向有关吗？”（二）猜想与假设：基于经验的逻辑推理学生分组讨论，教师引导用“如果……那么……”的句式表达假设，如：“如果植物放在单侧光下，那么它会朝着光的方向生长。”“如果改变光照方向，植物的生长方向也会跟着改变。”教师追问：“要验证假设，需要保证哪些条件不变？哪些条件要改变？”引导学生明确变量控制：光照方向是“可变条件（自变量）”，植物种类、数量、土壤、水分、温度等是“不变条件（无关变量）”，生长方向是“观测结果（因变量）”。（三）方案设计：在试错中完善实验逻辑小组合作设计实验方案，教师巡视并捕捉典型问题（如“只种1株植物，结果会不会是巧合？”“浇水多少怎么统一？”），组织全班交流优化：实验组：将2株植物放入单侧遮光盒（仅一侧透光），放在教室窗台，每天同一时间浇水（50毫升/次）。对照组：将2株同种植物放在无遮光的花盆中，与实验组保持相同的温度、浇水频率，接受均匀光照（如教室中央）。观察周期：连续观察10天，每天上午10点记录植物的生长方向（用“与光的夹角”或“弯曲程度”描述）、高度、叶片展开情况。（四）实践探究：在操作中经历“真实的科学”1.种植与设置：小组分工完成装土、种植、贴标签（标注“实验组A”“对照组B”）、放置装置。教师强调安全（如避免土壤进入眼睛）、公平性（如浇水用量杯，光照时间一致）。2.持续观察：学生每天轮流负责观察，用直尺测量高度（精确到厘米），用箭头在记录表上标注生长方向，或用简笔画记录形态。第3天，有小组发现：“实验组的大豆苗茎秆开始向透光侧倾斜了！”第7天，对比更明显：实验组植物的弯曲角度达30°，而对照组基本直立。3.问题解决：过程中可能出现“植物蔫了”（浇水不足）、“遮光盒漏光”（用黑胶带密封）等问题，教师引导学生分析原因，调整方案（如增加浇水次数、更换遮光材料），培养“基于证据调整策略”的科学思维。（五）交流总结：从数据到结论的思维进阶1.成果展示：各小组用PPT、海报或实物（带植物的花盆）展示实验数据，如：实验组（单侧光）：第1-10天，植物高度从5cm长到12cm，生长方向与光的夹角从90°（直立）变为60°（向光弯曲）。对照组（均匀光）：高度从5cm长到11cm，生长方向始终接近90°。2.结论推导：教师引导学生对比两组数据，归纳结论：“单侧光照射下，植物会朝着光的方向生长；均匀光照下，植物生长方向更直立。”再结合“生长素分布”的通俗解释，帮助学生理解现象背后的科学原理（无需深入讲解激素，重点是建立“环境因素影响生长”的认知）。五、评价与延伸：让探究走向生活与深度（一）多元评价1.过程性评价：观察学生在实验中的参与度（如是否主动浇水、记录）、合作能力（如小组分工是否明确、是否倾听他人意见）、问题解决能力（如遇到烂根时的应对）。2.成果性评价：根据实验报告的完整性（数据记录、结论推导）、汇报的逻辑性（能否清晰解释“为什么实验能说明光的影响”）进行等级评价（如“优秀”“良好”“需改进”）。（二）拓展延伸1.家庭小实验：让学生在家中重复实验，或探究“重力对植物生长的影响”（如将花盆侧放，观察根的生长方向），记录结果并与课堂实验对比。2.校园实践：在学校种植园设置“光的迷宫”（用遮光板制造不同光照方向），观察植物的长期生长变化，形成“植物与环境”的系列探究。六、课程设计的反思与优化（一）经验总结1.以“真实问题”为起点，将生活现象转化为探究任务，能有效激发学生的内在动机。2.对比实验的设计与实施，让学生直观理解“控制变量”的科学方法，避免“伪探究”（如直接告知结论）。3.长期观察培养了学生的耐心与责任感，小组合作提升了沟通与思辨能力。（二）改进方向1.材料优化：可选择生长更快的植物（如绿豆苗），缩短实验周期；或用透明塑料瓶种植，便于观察根系与茎的生长。2.技术融合：利用手机延时摄影记录植物生长过程，让“缓慢的变化”可视化，增强探究的趣味性。3.差异化指导：对能力较弱的小组，提供更详细的实验步骤卡；对能力较强的小组，鼓励探究“不同光强（如强光、弱光）对向光性的影响”，拓展探究深度。通过“植物向光性的秘密”