基础教育阶段科学探究课教学案例

基础教育阶段科学探究课教学案例一、教学背景与设计理念科学探究是基础教育阶段科学课程的核心学习方式，《义务教育科学课程标准（2022年版）》明确提出“要让学生经历科学探究的过程，逐步形成科学思维与实践能力”。在生命科学领域，“植物与环境的关系”是重要内容，而“植物向光性”是学生感知植物对环境适应的典型现象。本案例面向小学高年级（或初中低年级）学生，学情分析显示：学生已观察到植物“喜欢阳光”的现象，但对“向光生长的内在机制与影响因素”缺乏系统性探究经验，常将“向光”简单归因于“需要更多阳光”，未形成“环境刺激—植物响应”的科学认知逻辑。因此，本课以“植物向光性”为探究载体，通过“问题驱动—实证探究—思维建构”的路径，引导学生经历完整的科学探究过程。二、教学目标（一）知识目标1.描述植物向光性现象，初步理解“环境刺激（光照方向）会影响植物生长方向”的科学概念；2.联系生活实例，说出植物向光性在生产生活中的应用（如园艺植株整形）。（二）能力目标1.能基于观察提出可探究的科学问题，设计并实施“光照方向对植物生长影响”的对比实验；2.会用表格、图示记录实验数据，通过分析数据得出合理结论，提升实证分析能力。（三）情感目标1.体验科学探究的严谨性与趣味性，培养“大胆假设、小心求证”的科学态度；2.在小组合作中学会倾听与质疑，增强团队协作意识。三、教学准备（一）材料工具实验材料：生长状态相近的绿豆幼苗（每组6株）、向日葵幼苗（每组2株）、透明塑料杯（带土壤）；实验工具：黑色硬纸盒（一侧开直径3cm的孔）、LED台灯（模拟光源）、刻度尺、记号笔、实验记录单。（二）课前准备教师提前7天培育绿豆、向日葵幼苗（保证实验时苗高约5cm，生长状态一致）；制作“植物向光生长”的情境视频（如森林中植物向林隙生长、窗台上的盆栽向窗外倾斜）。四、教学过程（45分钟）（一）情境导入：发现问题（5分钟）教师播放情境视频，展示“森林植物向林隙生长”“窗台上的绿萝向窗外倾斜”的画面，提问：“这些植物的生长方向有什么共同特点？你觉得是什么原因导致的？”学生观察后提出猜想：“植物会朝着有光的地方长”“光照方向可能影响生长方向”。教师顺势追问：“如何用实验证明‘光照方向会影响植物生长方向’？”，引发学生探究兴趣。（二）科学探究：从假设到实证（30分钟）1.提出问题与作出假设小组讨论后，学生聚焦核心问题：“不同方向的光照，会改变植物的生长方向吗？”并基于生活经验作出假设：“植物会朝着光源的方向生长”“光照从左侧来，植物茎会向左弯曲”。2.设计实验方案教师引导学生思考“实验需要控制哪些条件？”，明确变量控制原则：自变量：光照方向（设置“单侧光照”“均匀光照”两组，或“左侧光照”“右侧光照”对比）；无关变量：植物种类与生长状态、土壤湿度、温度、实验时间等需保持一致。小组合作设计方案，典型方案示例：实验组：将3株绿豆苗放入“左侧开孔”的黑纸盒，台灯从左侧照射；对照组：将3株绿豆苗放入“无孔”的黑纸盒（或“四周开孔”的纸盒，保证均匀光照），台灯从上方照射；每天同一时间（如15:00）用刻度尺测量茎的长度、用记号笔标记生长方向，记录在实验单上。教师巡视指导，针对“变量控制不清晰”的小组（如同时改变光照和水分），通过提问“如果土壤干湿不同，能确定是光照的影响吗？”帮助修正方案。3.实施实验与记录数据学生分组实验，教师强调“轻拿轻放植物，避免损伤幼苗”“及时、真实记录数据”。实验周期为5天（课堂上完成第1天操作，后续4天由学生课后观察记录，第2周课堂汇报）。4.分析数据与得出结论各小组展示实验记录（表格/图示），教师汇总数据（示例：实验组绿豆苗平均弯曲角度为25°，对照组弯曲角度<5°）。引导学生分析：“实验组与对照组的生长方向有何差异？数据能支持你的假设吗？”学生通过对比得出结论：“单侧光照下，植物茎会朝着光源方向弯曲生长；均匀光照时，植物生长方向较直立”，初步理解“植物具有向光性，光照方向会影响生长方向”。（三）拓展延伸：联系生活与深化探究（10分钟）1.生活应用：展示园艺师利用向光性整形果树、温室大棚调整光源方向促进作物生长的图片，提问“这些做法的科学依据是什么？”，引导学生用所学解释生活现象。2.深化探究：提出新问题“除了光照，重力、水分会影响植物生长方向吗？”，布置课后探究任务（如“植物向地性”实验：将幼苗横放，观察根的生长方向），为后续学习铺垫。五、教学反思与改进（一）成功经验1.情境驱动有效：通过真实植物生长现象导入，激活学生前概念，使探究问题源于生活、贴近认知；2.探究过程完整：学生经历“提问—假设—设计—实验—结论”的完整流程，实证意识与逻辑思维得到锻炼；3.材料选择恰当：绿豆苗生长速度快、向光性明显，便于短时间内观察到实验效果。（二）不足与改进1.实验周期的管理：5天的实验周期中，部分学生课后记录不及时。改进：课前培训“家庭实验记录方法”，提供“实验日志模板”，并在课堂上展示教师预实验的前3天数据，降低学生操作难度；2.变量控制的指导：少数小组对“单一变量”理解不足。改进：设计“实验方案评价量表”（从“变量控制、可操作性、安全性”等维度），小组互评后再实施实验；3.思维深度的挖掘：学生对“向光性的内在机制（如生长素分布）”未深入探究。改进：初中阶段可补充“生长素运输”的动画视频，小学阶段则通过“黑暗中植物直立生长”的对比实验，引导学生思考“光如何影响生长”，渗透“刺激—响应”的科学思维。六、教学策略总结本案例以“问题驱动—实证探究—生活迁移”为核心策略：问题驱动：通过真实情境引发认知冲突，将“模糊感知”转化为“可探究问题”；实证探究：强调“控制变量、重复实验、数据说话”，培养严谨的科学态度；生活迁移：从课堂实验到生产生活，再到新的探究问题，形成“学—用—思”的闭环。该模式可迁移至“种子萌发的条件”“摩擦力的影响因素”等探究主题，关键在于选择贴近学生生活的探究载体，搭建“从现象到本质”的思维支架