小学科学探究实验教学设计专题

小学科学探究实验教学设计的实践与思考——基于核心素养培育的视角小学科学课程以培养学生科学素养为核心，探究实验作为课程实施的重要载体，其教学设计的质量直接影响学生科学思维、探究能力与态度责任的发展。新课标明确提出“探究实践”是科学课程核心素养的重要维度，要求教师以真实问题为驱动，设计符合儿童认知规律的实验活动，让学生在“做中学”“思中悟”，逐步形成科学的世界观与方法论。本文结合教学实践，从设计原则、主题选取、环节架构、评价优化四个维度，探讨小学科学探究实验教学设计的专业路径。一、教学设计的核心原则：锚定素养发展的方向标（一）遵循“儿童本位”的探究逻辑小学生的认知以直观形象思维为主，实验设计需契合其认知特点。例如在“物体的沉浮”实验中，低年级可通过“猜一猜、放一放”的游戏化操作，观察物体在水中的状态；中年级则引导学生用“改变物体形状（如橡皮泥捏成船型）”的方法探索沉浮变化；高年级进一步探究“重量与体积的关系对沉浮的影响”。通过由浅入深的活动设计，让学生在“感知—操作—推理”的阶梯中建构科学概念。（二）践行“做中学”的建构路径杜威的“经验学习”理论强调，知识的获得源于主动探究与实践。在“植物的向光性”实验中，教师可提供盆栽植物、黑纸盒、光源等材料，让学生自主设计“单侧光照”“全光照”“无光照”的对比实验，通过持续观察、记录植物生长方向，归纳向光性的特点。这种“亲历式”探究，使学生在操作中理解科学原理，而非被动接受结论。（三）坚持“真问题”驱动的探究导向实验主题应源于学生的生活困惑或自然现象的疑问。例如，结合“梅雨季节衣物发霉”的生活情境，设计“霉菌生长的条件”实验：学生提出“温度、湿度、光照会影响霉菌生长吗？”的问题，通过控制变量（如设置潮湿/干燥、温暖/寒冷的环境）进行对比实验。真实问题的驱动，能激发学生的探究欲望，使实验具有“解决实际问题”的意义。二、实验主题的选取策略：搭建素养落地的脚手架（一）紧扣课标要求，覆盖核心概念实验主题需对应《义务教育科学课程标准（2022年版）》中的核心概念，如“物质的结构与性质”“生物的生存需求”等。例如在“物质科学”领域，选取“溶解的快慢与什么因素有关”，引导学生探究温度、搅拌、颗粒大小对溶解速度的影响，理解“物质的变化与相互作用”的核心概念。（二）立足生活情境，激活经验储备从学生熟悉的生活场景中挖掘实验主题，能降低认知门槛，增强探究的亲切感。例如“食物的营养成分”实验，可让学生通过“滴碘酒检验淀粉”“挤压花生检验脂肪”的操作，了解食物中的营养物质，同时联系“合理饮食”的生活常识，实现科学知识与生活实践的联结。（三）梯度化进阶设计，适配认知发展根据年级特点设计分层实验：低年级以“观察描述”为主，如“植物的一生”（观察种子发芽、生长过程）；中年级侧重“对比实验”，如“土壤的渗水性”（对比沙质土、黏质土的渗水速度）；高年级强调“方案设计与论证”，如“摆的快慢与什么有关”（自主设计实验验证摆长、摆锤重量的影响）。梯度设计确保不同学段学生都能在“最近发展区”开展探究。三、教学环节的设计要点：构建素养生长的实践场（一）情境导入：唤醒探究需求用真实问题或矛盾情境引发认知冲突。例如“为什么冬天窗户上会出现水珠？”的问题，结合“哈气在玻璃上形成水珠”的小体验，引导学生提出“水珠从哪里来”的猜想，自然过渡到“水的凝结”实验。情境的真实性与趣味性，能快速聚焦学生的注意力，激活探究动机。（二）猜想假设：激发思维张力鼓励学生基于已有经验提出假设，教师需引导假设的科学性与可验证性。例如在“电磁铁的磁力大小与什么有关”实验中，学生可能提出“线圈圈数、电池数量、铁钉粗细会影响磁力”的假设，教师可追问“如何设计实验验证其中一个假设？”，推动学生从“猜想”走向“验证思路”的思考。（三）方案设计：培养工程思维指导学生设计实验步骤、选择材料、控制变量。以“种子发芽的条件”为例，学生需明确“要探究的条件（如水分）、不变的条件（如温度、空气）、改变的条件（有水/无水）”，并设计“用两个相同的盒子，放入相同的种子和土壤，一个浇水一个不浇水，放在同一环境”的方案。教师可提供“实验设计单”，帮助学生梳理思路，培养严谨的实验设计能力。（四）实践探究：注重过程指导实验过程中，教师需关注安全规范（如使用酒精灯的注意事项）、操作规范性（如搅拌的方向、力度），并及时捕捉生成性问题。例如学生在“过滤实验”中发现“滤纸破损导致过滤失败”，教师可引导其分析原因、改进方法，让“失败”成为探究的新起点。（五）交流研讨：促进思维碰撞组织学生汇报实验现象与结论，鼓励质疑与补充。例如在“电路连接”实验后，学生可能发现“并联电路中灯泡亮度与串联不同”，教师可引导学生对比电路图，分析电流路径的差异，深化对“电路连接方式”的理解。交流环节不仅是成果展示，更是思维辨析、方法提炼的过程。（六）拓展延伸：联结生活应用将实验结论延伸到生活实践，提出新的探究问题。例如“光的反射”实验后，引导学生思考“汽车后视镜、潜望镜的工作原理”，或设计“利用反光原理制作简易信号装置”的实践任务，让科学知识服务于生活，培养学生的创新应用能力。四、评价体系的构建：点亮素养发展的导航灯（一）多元化评价主体与方式过程性评价：通过课堂观察记录学生的探究表现（如提问质量、操作规范性、小组合作能力）；表现性评价：依据实验报告（含假设、方案、数据、结论）、成果展示（如模型制作、现象解释）评价探究能力；发展性评价：建立“科学探究成长档案袋”，收录学生不同阶段的实验设计、反思日记，追踪素养发展轨迹。（二）评价内容的三维度聚焦探究能力：提问的针对性、方案的严谨性、操作的熟练度、结论的合理性；科学态度：好奇心与求知欲、专注度与坚持性、合作意识与反思习惯；知识建构：对科学概念的理解深度、知识的迁移应用能力（如用“溶解”知识解释“海水晒盐”现象）。（三）评价语言的激励性与指导性避免“对/错”的简单评判，采用“描述+建议”的反馈方式。例如“你的实验方案控制了温度、水量等变量，逻辑很清晰！如果能在‘种子数量’上也保持一致，结论会更有说服力。”这种评价既肯定优点，又指明改进方向，助力学生持续成长。五、案例实践与反思：“土壤里有什么”实验教学设计（一）教学目标1.通过观察、实验，认识土壤的成分（沙、黏土、腐殖质、水、空气等）；2.发展“提出假设—设计实验—验证结论”的探究能力；3.培养爱护土壤、保护环境的责任意识。（二）教学环节1.情境导入：播放“沙尘暴”“肥沃农田”的对比视频，提问“土壤里藏着什么秘密？为什么有的土壤肥沃，有的贫瘠？”2.猜想假设：学生结合生活经验，提出“土壤里有沙子、小石子、水、空气、腐烂的叶子”等假设。3.方案设计：分组设计实验验证假设：验证“空气”：将土壤放入水中，观察气泡（空气溢出）；验证“水”：用纸巾包裹土壤，挤压观察水迹；验证“腐殖质”：将土壤烘干，观察颜色变化、闻气味；验证“沙和黏土”：将土壤放入水中搅拌，静置后观察分层。4.实践探究：学生分组操作，教师巡视指导（如提醒“搅拌后静置时间要足够”）。5.交流研讨：各组汇报发现，教师引导归纳“土壤是由多种物质组成的混合物”。6.拓展延伸：讨论“如何保护土壤”，设计“校园土壤改良方案”（如添加腐殖质、设置绿化区）。（三）教学反思本次设计通过“生活问题—多维度实验—实践应用”的路径，让学生在探究中认识土壤成分。亮点在于实验设计的开放性（学生自主选择验证的假设），但需改进的是：对“腐殖质”的验证可增加“燃烧土壤”的对比实验（燃烧后质量减少，证明含有机物），使结论更严谨；小组合作中需加强对“弱势学生”的指导，确保全员参与。