小学科学探究教学设计案例

小学科学探究教学设计案例小学科学课程以培养学生科学素养为核心，探究式教学是落实核心素养的重要途径。通过真实情境中的问题探究，学生能在观察、实验、推理中发展科学思维与实践能力。本文以“植物的向光性”为主题，呈现一节小学中高年级科学探究课的完整设计，为一线教师提供可借鉴的实践范式。一、教学设计背景“植物的向光性”属于小学科学生命科学领域的探究内容，关联《义务教育科学课程标准（2022年版）》中“生物的特征与环境适应”核心概念。小学中高年级学生已具备初步观察能力，但对“植物对外界刺激的反应”缺乏系统认知。本设计以“问题—探究—验证—应用”为主线，引导学生通过实证研究理解植物向光性现象，渗透“控制变量”的科学方法。二、教学目标（一）知识与技能1.观察并描述植物向光生长的现象，理解“向光性”是植物适应环境的特征之一；2.能设计对比实验验证“光照方向影响植物生长方向”的假设。（二）过程与方法1.通过“猜想—设计—实验—分析”的探究流程，发展科学探究与逻辑推理能力；2.学会用图表记录实验数据，基于证据得出结论。（三）情感态度与价值观1.激发对植物生命现象的探究兴趣，体会“生物与环境相互作用”的科学观念；2.养成严谨求实的实验态度，感受团队协作的价值。三、教学准备（一）材料准备实验材料：生长5-7天的绿豆幼苗（每组6-8株，长势基本一致）、透明塑料盒（带盖，便于观察）、黑色硬纸板（裁剪成“L”形，可遮挡单侧光线）、LED台灯（模拟单侧光源）、普通白炽灯（模拟环境光）；记录工具：《植物生长观察记录表》（含日期、光照条件、幼苗生长方向/高度等栏目）、直尺、彩色笔。（二）环境准备教室划分“实验区”（每组配备电源、实验台）和“汇报区”（投影设备、展示板）；提前1天调试光源亮度，确保单侧光组与环境光组的光照强度差明显（可通过距离调节）。四、教学过程（40分钟）（一）情境导入：从生活现象到科学问题（5分钟）教师展示两张对比图——窗台上向窗外倾斜的绿萝、均匀光照下直立生长的多肉，提问：“为什么绿萝总‘歪着头’朝向窗户？多肉却长得很整齐？植物的生长方向和光照有关系吗？”学生结合生活经验发言（如“植物喜欢光，会朝着光长”“窗户那边光多，所以绿萝往那长”），教师顺势引出核心问题：“植物的生长方向是否受光照方向影响？”（二）猜想假设：基于现象的逻辑推理（5分钟）教师引导学生将猜想转化为可验证的假设（如“如果植物生长方向受光照方向影响，那么单侧光照下的植物会朝向光源生长”），板书记录典型假设，强调“假设需要实验验证”。学生小组讨论后分享猜想（如“无光时植物会乱长”“所有植物都有向光性”），教师引导修正表述，使其更具科学性（如“改为‘绿豆苗在单侧光照下会朝向光源生长’”）。（三）方案设计：经历“控制变量”的思维训练（10分钟）教师提供实验材料，引导学生思考“如何设计实验验证假设”，聚焦核心问题：“实验中需要改变什么（变量）？保持什么不变（常量）？”通过“头脑风暴”梳理变量：自变量：光照方向（单侧光/均匀光/无光）；常量：植物种类（绿豆苗）、数量、生长环境（温度、水分、土壤）、光照强度（除方向外）。学生小组合作设计实验方案，绘制“实验装置示意图”（如：甲组：单侧光组（LED台灯从左侧照射，用黑纸板遮挡其他方向）；乙组：均匀光组（白炽灯从上方照射）；丙组：无光组（黑纸板完全覆盖塑料盒）。）。教师巡视，针对“变量控制不严谨”的方案（如“用不同植物做对比”）进行点拨，强调“单一变量”原则。（四）实践探究：在操作中培养实证精神（15分钟）教师发放实验材料，明确操作规范（如“每天同一时间观察，避免晃动幼苗”），巡视时关注：实验装置是否符合设计（如黑纸板是否完全遮挡非实验方向的光）；记录是否及时（如第一天幼苗初始状态的拍摄/绘图）；问题解决（如“幼苗倒伏”的应急处理：用牙签固定）。学生分组实验，每天（课堂+课后）观察并记录幼苗生长方向、高度变化。以“单侧光组”为例，学生发现“第2天幼苗茎部开始向光源倾斜，第4天倾斜角度达30°左右”，并在记录表中用箭头标注生长方向。（五）交流总结：基于证据的结论推导（5分钟）教师组织小组汇报，要求“结合记录表/照片说明结论”。展示典型案例（如单侧光组幼苗向光生长、无光组茎细长且向四周弯曲），引导学生分析：“这些现象说明植物生长方向与光照方向有什么关系？”学生甲组汇报：“我们组的绿豆苗在左侧光照下，第3天开始朝左弯，证明植物会朝着光的方向长！”教师补充讲解“向光性”的科学定义（植物受单侧光刺激后，向光侧与背光侧生长素分布不均，导致向光生长），并联系生活（如园艺师利用向光性调整植物造型）。（六）拓展延伸：从课堂到生活的持续探究（课后）任务设计：1.观察家中植物（如吊兰、芦荟）的生长方向，验证向光性现象；2.进阶探究：“植物的向水性”（设计实验：一侧浇水，一侧干燥，观察根的生长方向）。评价方式：提交“家庭探究日记”（含照片、文字记录），班级开展“植物探秘”分享会。五、教学反思（一）亮点与成效1.情境真实性：从生活现象导入，让学生感受到科学与生活的联系；2.方法规范性：通过“控制变量”的实验设计，渗透科学探究的核心方法；3.素养发展：学生在“猜想—验证—应用”中发展了实证思维与创新意识。（二）不足与改进1.实验周期：课堂仅能完成“初始观察”，后续生长需课后跟踪，部分学生可能缺乏持续性。改进：利用班级“植物角”建立长期观察机制，每周集体汇报；2.材料局限性：绿豆苗生长速度较快，但部分学生对“生长素”等原理理解困难。改进：用动画视频辅助讲解，或选择更直观的植物（如向日葵幼苗）。六、教学延伸建议1.跨学科整合：结合数学“数据统计”，让学生用折线图分析幼苗生长高度与光照的关系；2.校本课程开发：围绕“植物与环境”