小学科学探究性学习教学设计与案例

小学科学探究性学习教学设计与案例一、小学科学探究性学习的核心理念与价值小学科学教育的核心目标在于培养学生的科学素养，而探究性学习正是达成这一目标的重要途径。探究性学习并非简单的知识传授，它强调学生主动参与类似于科学家探索自然的过程，通过亲身体验、动手操作、动脑思考，去发现问题、分析问题并尝试解决问题。其核心理念在于“以学生为中心”，将学习的主动权交还给学生，让他们在真实或模拟的科学情境中，感受科学探究的乐趣，习得科学方法，培养科学思维、创新精神和实践能力。这种学习方式不仅能帮助学生更深刻地理解科学知识，更能塑造他们严谨求实的科学态度和勇于探索的科学精神，为其终身学习和发展奠定坚实基础。二、小学科学探究性学习的教学设计（一）教学设计的基本原则1.主体性原则：教学设计应充分考虑学生的认知特点和兴趣点，确保学生在探究过程中始终处于主体地位，有足够的自主思考和实践空间。2.情境性原则：创设与学生生活经验相关的、富有挑战性和趣味性的真实情境或问题情境，激发学生的探究欲望和学习动机。3.过程性原则：关注学生的探究过程，而非仅仅是最终的结论。鼓励学生在过程中体验、尝试、犯错、修正，强调学习的亲历性。4.开放性原则：探究的问题、方法、材料、结论等方面应具有一定的开放性，鼓励学生多角度思考，尊重不同的意见和方案。5.引导性原则：教师应扮演好引导者、组织者和合作者的角色，在关键时刻给予学生适度的启发和帮助，而非直接告知答案。6.安全性原则：对于涉及实验操作的探究活动，必须将学生安全放在首位，确保实验材料、操作流程的安全性，并对学生进行必要的安全教育。（二）探究性学习的一般教学流程设计一个完整的小学科学探究性学习过程通常包含以下几个关键环节，教师在设计时需灵活把握，并非所有探究活动都必须严格遵循固定流程，可根据具体内容和学生实际情况进行调整。1.提出问题——探究的起点与动力*设计要点：教师通过创设情境，引导学生观察现象、发现矛盾、产生困惑，进而自主提出可探究的科学问题。问题应具体、明确，且具有一定的探究价值。*教师角色：情境创设者、问题引导者，帮助学生梳理和聚焦问题。2.作出假设与预测——基于已有经验的初步判断*设计要点：引导学生根据已有的知识经验和观察到的现象，对问题的可能答案或探究结果作出推测性的解释或预测。假设应具有可检验性。*教师角色：启发者，鼓励学生大胆猜想，并引导他们说出猜想的依据。3.制定计划与设计实验——规划探究路径*设计要点：学生在教师指导下，围绕提出的假设，讨论并制定具体的探究计划，包括选择合适的探究方法（观察、实验、调查等）、确定所需材料和工具、明确步骤和分工、考虑如何收集和记录数据等。对于实验，要强调控制变量的思想（根据年级适当渗透）。*教师角色：指导者、协助者，帮助学生完善计划，确保其可行性与安全性。4.实施探究与收集证据——动手实践的核心环节*设计要点：学生按照计划进行观察、实验、操作或调查，通过多种感官感知事物的特征和变化，认真记录观察到的现象、测量的数据、收集到的信息等。教师要鼓励学生细致观察，尊重事实。*教师角色：组织者、安全员，巡视指导，及时帮助学生解决探究过程中遇到的困难，提醒注意事项。5.分析与解释——思维加工，得出结论*设计要点：引导学生对收集到的证据（数据、现象、信息）进行整理、比较、分析、归纳和概括，运用已有的知识进行推理，解释现象，验证假设，最终得出探究结论。即使结论与假设不符，也要引导学生分析原因。*教师角色：引导者、启发者，帮助学生运用科学的方法分析证据。6.表达与交流——分享成果，共同进步*设计要点：提供多种形式让学生表达和交流探究的过程、方法、结果和结论，如口头汇报、小组展示、绘制图表、撰写探究报告等。鼓励学生倾听他人意见，进行质疑、讨论和补充。*教师角色：组织者、倾听者、评价者，营造民主和谐的交流氛围。7.拓展与反思——深化理解，总结提升*设计要点：引导学生将探究结论与生活实际相联系，思考其应用价值，或提出新的可探究问题。同时，引导学生反思探究过程中的得失，总结经验教训，提升探究能力。*教师角色：拓展者、反思引导者。三、小学科学探究性学习案例与评析案例：《植物生长需要什么条件？》（小学中年级）（一）教学背景与目标*年级：小学三年级*学科：科学*单元主题：植物的一生*课时：2-3课时（探究过程可延伸至课外）*教学目标：*科学知识：知道植物生长需要水、阳光、空气和适宜的温度等基本条件。*科学探究：能根据观察提出关于植物生长条件的问题；能对问题作出假设，并设计简单的对比实验进行验证；能观察、记录实验现象，并根据现象得出结论。*科学态度：培养对植物生长的好奇心和探究兴趣；养成认真观察、如实记录、尊重证据的科学态度；愿意与他人合作交流。（二）教学重难点*重点：设计对比实验探究植物生长需要的条件（以水和阳光为例）。*难点：理解对比实验中控制变量的重要性，并能在实验设计中体现。（三）教学准备*教师：多媒体课件（展示不同生长环境下的植物）、生长状况相似的盆栽小苗若干（如绿豆苗、向日葵苗）、不透光的纸盒、浇水壶、标签、记录表格（空白或半成品）。*学生：小组合作学习，每组若干盆小苗、实验材料（同教师准备）、记录工具。（四）教学过程第一课时：提出问题，作出假设，制定计划1.创设情境，提出问题*教师展示两组植物图片或实物：一组是生长在阳光充足、水分适宜环境中的健壮植物；另一组是生长在阴暗角落或缺水环境中的瘦弱、枯黄植物。*提问：“同学们仔细观察这两组植物，它们的生长状况有什么不同？你们觉得是什么原因导致它们长得不一样呢？”*引导学生自由发言，鼓励他们提出自己的看法。教师将学生的看法记录在黑板上（如：水、阳光、土壤、肥料、温度、空气等）。*聚焦问题：“植物的生长到底需要哪些条件呢？今天我们就来重点研究这个问题。”2.作出假设，预测结果*教师引导：“如果我们认为‘植物生长需要水’，这只是我们的一个猜想。科学上，我们把这种基于观察和思考提出的猜想叫做‘假设’。”*提问：“对于‘植物生长需要什么条件’这个问题，你们能提出哪些假设呢？请小组讨论一下，并把你们的假设写下来。”*学生小组讨论，提出假设（如：植物生长需要水；植物生长需要阳光；植物生长需要土壤；植物生长需要空气等）。*教师引导学生思考：“我们怎样才能知道我们的假设是否正确呢？”（做实验）3.设计实验，制定计划*选择重点研究的假设：“由于时间和条件限制，我们不可能一次性验证所有假设。今天我们先来研究‘植物生长是否需要水’和‘植物生长是否需要阳光’这两个假设，好吗？”*以“植物生长是否需要水”为例，引导学生设计对比实验。*提问：“要验证‘植物生长需要水’，我们应该怎么做实验？需要准备哪些材料？实验中要注意什么？”*引导学生思考：“我们需要几盆植物？它们应该是怎样的？”（两盆生长状况相似的植物）“实验中，我们要改变什么条件？”（水分，一盆浇水，一盆不浇水）“哪些条件要保持相同？”（阳光、土壤、温度、空气等）“为什么这些条件要保持相同？”（排除其他因素的干扰，才能说明是水的作用）*师生共同总结对比实验的设计思路：控制变量法（改变一个条件，其他条件保持不变）。*学生小组合作，参照“水”的实验设计思路，尝试设计“植物生长是否需要阳光”的对比实验（提示：如何控制“阳光”这个变量？可用纸盒遮光）。*各小组分享实验设计方案，教师和其他小组给予建议，完善实验计划。*设计观察记录表：引导学生思考需要记录哪些内容（日期、植物状态：高度、叶子颜色、叶片数量、生长状况描述等）。第二、三课时及课外延伸：实施探究，收集证据，分析解释，表达交流1.实施实验，观察记录*学生按照设计的实验方案进行操作，给植物贴上标签（如：实验组1-有水，对照组1-无水；实验组2-有阳光，对照组2-无阳光）。*将实验装置放置在合适的地方。*教师指导学生按照计划定期观察植物的变化，并认真、如实地记录在表格中。此过程可延伸至课外，持续观察一周或更长时间。教师强调观察的连续性和记录的真实性。2.整理证据，分析解释*探究活动结束后，各小组整理观察记录（数据、图片、文字描述等）。*引导学生对比分析实验现象：*“得到水的植物和没得到水的植物，生长情况有什么不同？”*“得到阳光的植物和没得到阳光的植物，生长情况有什么不同？”*提问：“这些现象说明了什么？我们最初的假设成立吗？”*学生小组讨论，尝试根据实验现象得出结论。3.表达交流，得出结论*各小组派代表汇报探究过程、观察到的现象、实验数据以及得出的结论。可以采用口头描述、展示记录表、图片对比等多种形式。*其他学生认真倾听，可提出疑问或补充意见。*教师引导全班同学共同总结：植物生长需要水和阳光。对于学生提出的其他假设（如土壤、空气），可简要说明或留作后续探究。4.拓展延伸，反思评价*提问：“除了水和阳光，植物生长还可能需要什么条件呢？”（引导学生思考空气、适宜的温度、土壤中的养分等）“我们可以怎样去研究？”*引导学生反思本次探究活动：“在实验过程中，我们遇到了哪些困难？是怎样解决的？有哪些做得好的地方？有哪些地方可以改进？”*鼓励学生将学到的探究方法运用到其他问题的研究中。（五）教学评析本案例较好地体现了探究性学习的核心理念和教学设计原则。1.情境创设有效：通过对比明显的植物生长状况，迅速抓住学生的注意力，激发了他们的探究兴趣和提出问题的欲望。2.突出学生主体：从提出问题、作出假设到设计实验、实施探究、分析结论，教师始终作为引导者和协助者，充分放手让学生自主思考和合作探究。3.注重科学方法的渗透：重点引导学生理解和运用对比实验、控制变量等科学方法，这对于培养学生的科学探究能力至关重要。虽然对于三年级学生而言，“控制变量”不需要掌握术语，但通过具体操作和讨论，他们能够初步理解其内涵。4.过程性评价隐含其中：教师通过观察学生在小组讨论、实验操作、记录分析、交流汇报等环节的表现，以及学生的观察记录和探究报告，可以对学生的探究能力、科学态度等进行过程性评价。5.与生活联系紧密：植物生长是学生熟悉的现象，探究结果也能直接应用于他们的生活实践（如如何照顾盆栽植物），增强了学习的实用性和成就感。在实际教学中，教师需注意根据班级学生的具体情况调整引导的深度和广度，确保实验过程的安全性，并给予学生充足的探究时间和空间。对于实验结果可能出现的意外情况（如植物死亡、现象不明显等），也是宝贵的教学资源，应引导学生分析原因，培养其实