小学科学教育探究性学习案例分析

小学科学教育探究性学习案例分析小学科学教育作为培养学生科学素养的重要阵地，探究性学习以其“做中学”“思中学”的特质，成为落实核心素养的关键路径。《义务教育科学课程标准（2022年版）》明确提出，要“引导学生像科学家一样思考与实践”，通过真实问题驱动的探究活动，发展学生的观察能力、推理能力与创新意识。本文以“植物向光性的观察与验证”探究课为例，剖析小学科学探究性学习的实施逻辑、实践困境与优化策略，为一线教师提供可借鉴的教学范式。一、案例背景与主题确立某小学三年级科学课围绕“植物的一生”单元展开，学生已初步认识植物的根、茎、叶结构。教师发现，学生在种植凤仙花时，普遍观察到“幼苗总朝着窗户方向生长”的现象，但对其原因缺乏系统性思考。基于此，教师将“植物为什么会朝着光生长？”作为探究主题，引导学生从“发现现象—提出猜想—设计验证—得出结论”的路径展开学习。二、探究过程的动态实施（一）情境锚定：从“偶然发现”到“问题聚焦”课堂伊始，教师展示学生种植的凤仙花照片（部分朝向窗户、部分在室内阴暗处），提问：“这些幼苗的生长方向有什么不同？你觉得可能和什么有关？”学生结合生活经验提出猜想：“和阳光有关，因为窗户那边亮”“可能是土壤里的水分布不均？”“会不会是风的方向？”教师未直接评判，而是引导学生将猜想归类为“光、水、空气（风）”三类变量，聚焦“光是否会影响植物生长方向”的核心问题。（二）猜想论证：从“直觉判断”到“逻辑推理”学生分组讨论验证方案。第一组提出“把花盆转个方向，看植物会不会转向”；第二组设计“用纸箱罩住植物，只留一侧开口透光”；第三组则想“对比阳光下和黑暗处的植物生长”。教师引导学生分析方案的科学性：“转花盆的方法，如何排除土壤、水分的干扰？”“纸箱实验中，怎样保证只有光的条件不同？”学生通过质疑、补充，完善方案：如固定花盆位置，确保水分、土壤一致；在纸箱不同侧面开小孔，观察植物是否只向透光孔生长。（三）实践探究：从“方案设计”到“证据收集”学生以小组为单位实施实验，过程中出现诸多生成性问题：有的小组发现凤仙花幼苗太脆弱，移动时易折断；有的小组忘记标记初始生长方向，导致后期观察混乱；还有小组的纸箱透光性不佳，影响实验效果。教师没有直接告知解决方案，而是通过提问引导：“怎样移动幼苗才不会伤害它？”“可以用什么工具记录初始方向？”“如何改进纸箱的透光设计？”学生自主尝试用镊子轻移幼苗、用彩笔标记茎的朝向、在纸箱开口处贴透明塑料膜增强透光性。一周后，各小组观察到：转花盆的组，植物茎逐渐转向原来的光源方向；纸箱组的植物茎向透光孔弯曲；黑暗处的植物茎细长且向窗口方向倾斜（因教室有微弱光线）。（四）结论建构：从“证据分析”到“规律提炼”班级交流时，学生结合实验记录（照片、画图、文字描述）汇报发现。教师追问：“所有组的实验结果都支持‘植物会朝着光生长’的结论吗？黑暗处的植物为什么也会向窗口倾斜？”学生思考后回答：“黑暗处的植物能感知到微弱的光，所以还是会朝着光长。”最终，师生共同总结：“植物具有向光生长的特性，这种特性帮助它们获得更多阳光进行光合作用。”三、案例的学理分析与实践反思（一）理论支撑：建构主义视角下的“意义生成”该案例契合皮亚杰的认知发展理论，三年级学生处于具体运算阶段，需通过实物操作（种植、实验）建构抽象概念（向光性）。教师通过“问题链”（现象→猜想→方案→证据→结论）引导学生经历“同化—顺应”的认知过程：当学生用“水、风”解释生长方向时，实验证据（转花盆后植物转向）使其原有认知失衡，进而通过修正猜想（聚焦光的作用）实现认知顺应，最终建构“植物向光性”的科学概念。（二）要素解析：探究性学习的核心维度1.问题驱动的真实性：源于学生种植中的真实困惑，而非教师预设的“假问题”，激发了内在探究动机。2.证据意识的培养：学生通过拍照、画图、文字记录实验过程，将“主观观察”转化为“客观证据”，初步形成“用证据说话”的科学态度。3.合作与思辨的深度：小组讨论中，学生不仅交流方案，更质疑“变量控制”的合理性（如排除水、风的干扰），体现了科学论证的思维过程。4.生成性问题的处理：教师以“追问”替代“告知”，如幼苗折断、标记混乱等问题，转化为学生“试错—改进”的学习契机，培养了工程思维（如设计透光纸箱）。（三）实践困境：探究性学习的“理想”与“现实”1.时间管理的矛盾：一周的实验周期中，部分学生因照料不当（如浇水过多）导致幼苗死亡，影响数据完整性；课堂交流时，小组汇报耗时较长，压缩了反思时间。2.能力差异的挑战：动手能力强的学生主导实验操作，学困生参与度低；部分学生的猜想缺乏逻辑（如认为“植物喜欢温暖，所以向窗户长”），教师需平衡“尊重猜想”与“科学引导”的尺度。3.评价体系的局限：传统评价侧重实验结果（如是否得出向光性结论），忽视学生在“试错—改进”过程中的思维发展，难以全面衡量探究素养。四、优化小学科学探究性学习的实践策略（一）情境创设：从“生活现象”到“认知冲突”教师可结合校园资源（如种植园、自然角）创设“矛盾情境”，如“同一棵植物的叶子，向阳面和背阴面有什么不同？”通过视觉对比引发认知冲突，使问题更具探究张力。同时，利用数字化工具（如延时摄影记录植物生长），弥补长期实验的观察盲区。（二）方法指导：从“自由探究”到“结构化支持”针对低年级学生设计“探究任务单”，包含“猜想记录表”（列出变量及理由）、“实验步骤提示卡”（如“如何标记初始方向？”）、“问题解决锦囊”（如“幼苗折断的补救方法”），降低探究门槛。对于能力差异，采用“异质分组”（动手强+思维强+表达强），明确角色分工（操作员、记录员、发言人），确保全员参与。（三）过程评价：从“结果导向”到“素养导向”建立“三维评价量表”：①探究态度（参与度、合作意识）；②思维发展（猜想的逻辑性、问题解决的创新性）；③实践能力（实验操作规范性、证据记录完整性）。例如，对“幼苗死亡”的小组，可评价其“问题反思的深度”（如分析浇水过多的原因，提出改进方案），而非仅关注结果成败。（四）课程延伸：从“课堂探究”到“生活应用”引导学生将“向光性”知识迁移到生活，如“如何设计阳台植物的摆放方式，让所有植物都能获得阳光？”“为什么农民会调整大棚的透光角度？”通过真实问题解决，深化科学与生活的联系，培养工程实践能力。五、结语“植物向光性”的探究案例表明，小学科学探究性学习的核心价值，不在于让学生“复制”科学家的实验，而在于经历“提出真问题—尝试真探究—获得真成长”的过程。教师