小学科学三年级下册《合作学习二人行》探究式学习策略实践教学设计

小学科学三年级下册《合作学习二人行》探究式学习策略实践教学设计

一、教学背景与设计理念

（一）课程定位与教材分析

本设计基于教科版《科学》三年级下册“物体的运动”单元进行重构与拓展。该单元原本侧重于对位置、运动形式等概念的初步建立。本设计以“合作学习二人行”为核心组织模式，以“探究式学习”为灵魂方法，将单元核心概念“力与运动”置于更具挑战性和协作性的真实问题情境中，通过精心设计的二人探究任务，引导学生从对单一现象的观察，走向对因果关系、变量控制的深度理解。这不仅是对教材内容的深化，更是对学习方式的根本变革，旨在通过结构化的同伴互动，实现科学探究能力与社会性素养的同步发展。

（二）学情分析【重要】

三年级学生正处于从具体形象思维向初步逻辑思维过渡的关键期。他们对周围世界充满好奇，具备初步的观察和描述能力，但对于控制变量、设计对比实验、基于证据进行解释等科学探究的核心技能尚处于萌芽阶段。在合作方面，他们乐于互动，但往往缺乏明确的分工意识和倾听他人观点的习惯，容易陷入无序争论或一人主导的被动合作。因此，本设计将合作学习与探究式学习深度融合，旨在为学生搭建“脚手架”，引导他们在规范、有序的二人互动中，逐步掌握科学探究的方法，体验合作学习的价值。学生已在前序课程中初步感知了推力、拉力、磁力等，为本课探究不同力对物体运动的影响奠定了基础。

（三）设计理念与指导思想【非常重要】

本设计严格遵循《义务教育科学课程标准（2022年版）》的核心素养导向，深度融合以下三大理念：

1.深度学习理念：摒弃浅层的信息记忆，通过“驱动性问题链”引导学生深入探究“力如何改变物体的运动状态”这一核心概念。设计层层递进的探究任务，要求学生在合作中不断质疑、论证、反思，实现知识的深度建构与迁移应用。

2.社会建构主义学习观：强调知识是在人与人的互动中共同建构的。“二人行”的合作模式，为每个学生提供了充分的表达、倾听、协商和共同建构意义的机会。通过结构化的互动任务，让思维过程外显化，在同伴的反馈与挑战中，修正和完善自己的科学概念。

3.探究式教学法（SE教学模型）：本设计严格遵循“参与-探究-解释-细化-评价”五个阶段，确保探究活动的科学性和完整性。每个阶段都赋予“二人行”合作以具体任务，使合作成为探究深入的内生动力，而非流于形式的附加环节。

二、教学目标与重难点

（一）教学目标

1.科学观念【基础】：认识到力可以改变物体运动的快慢和方向。知道不同大小的力、不同方向的力对物体运动产生不同影响。理解在探究活动中，控制变量和公平实验的重要性。

2.科学思维【重要】：能够通过观察、实验、比较、分析等方法，归纳出力与运动变化之间的关系。能够基于实验现象和收集的数据，运用分析、综合等思维方法，形成合理的解释。初步具备批判性思维，能对同伴和自己的实验方案提出改进建议。

3.探究实践【核心】：能够在“二人行”合作中，共同设计并实施“探究力的大小与小车运动距离关系”和“探究力的方向与小车运动方向关系”的对比实验。学会使用垫圈、磁铁、小车等材料进行规范操作，并能准确测量、记录实验数据。能根据实验结果，尝试归纳科学结论。

4.态度责任【高频考点】：在合作探究中，乐于交流、善于倾听、尊重证据、敢于质疑。逐步形成严谨求实、实事求是的科学态度。体验合作学习的乐趣和效率，增强团队协作意识和责任感。

（二）教学重难点

1.教学重点：通过二人合作探究，发现力的大小、方向与物体运动状态变化之间的关系。

2.教学难点：在合作中共同设计出公平的对比实验方案，特别是对变量（如拉力大小、磁力方向）的控制和对不变量的（如小车、跑道、起始点）的保持。将观察到的现象和数据进行逻辑推理，形成科学解释。

三、教学准备

（一）环境与资源准备

1.二人合作学习区：将教室划分为若干“二人探究岛”，每张课桌上配备统一规格的实验托盘（内设跑道标识），确保实验环境的一致性。

2.数字化助教系统：配备可移动电子白板，用于展示驱动性问题、实验步骤提示、数据记录模板及小组实时投屏展示。

（二）实验器材准备（每二人小组一套）

1.【基础】力学探究盒：包含一辆相同规格的小车、一卷带有刻度的棉线、一包规格一致的垫圈（用于产生拉力）、一块条形磁铁、一个指南针、一把直尺。

2.【重要】数据记录单：设计结构化但又留有开放空间的“二人合作探究记录单”，包含“我们的问题”、“我们的猜想”、“公平实验计划”（包含变量控制）、“我们的发现”、“我们的解释”等板块。

3.备用材料包：不同粗糙程度的跑道材料、不同大小和形状的磁铁，为课堂生成性探究提供支持。

四、教学实施过程（核心环节）

（一）【参与】情境驱动，聚焦问题（约5分钟）

教师以生活化问题开启：“同学们，体育课上我们玩过冰壶或者滚球吗？要想让冰壶正好停在营垒中心，或者让球准确地滚到目标点，我们需要注意什么？”（预设：用力的大小、方向要准）。教师顺势引出核心探究主题：“力，就像一位看不见的魔法师，指挥着物体的运动。今天，就请同学们两人一组，组成‘科学探究二人行’小组，一起揭开‘力与运动’的秘密。【非常重要】我们将要挑战的第一个问题是：当我们用拉力让小车运动时，拉力的大小，究竟如何改变小车的运动呢？”（板书或PPT展示核心问题1：拉力大小如何改变小车运动？）此环节旨在激活学生已有经验，激发探究兴趣，明确二人共同的研究方向。

（二）【探究】二人协作，设计实验（约10分钟）

此环节是本课的重中之重，是培养学生科学思维和合作能力的黄金时段。

1.明确角色与任务【重要】：“科学探究二人行”小组内，两位同学需迅速确定角色。A同学为“操作员”，负责实验材料的组装与规范操作；B同学为“记录员兼观察员”，负责观察实验现象、提醒变量控制要点并记录数据。每完成一次实验，角色互换，确保每位同学都能获得完整的实践体验。

2.启动头脑风暴：教师提出驱动性问题链：“既然要研究拉力大小对小车运动的影响，那么‘拉力大小’怎么改变？（预设：增加或减少垫圈数量）‘小车运动’变化我们看什么？（预设：看它跑的距离远近）为了让实验公平，除了拉力大小，还有哪些条件必须保持不变？”（【难点】引导学生思考：小车本身、起点、跑道、每次释放的方式等）。

3.共绘实验蓝图：两人一组，在记录单上共同制定“公平实验计划”。操作员A边思考边提出方案，记录员B负责将方案记录下来，并不断追问：“如果这次多挂一个垫圈，那起点还在老地方吗？释放小车时是不是都要轻轻放开？”两人在问答中，逐步完善实验方案，将控制变量的思想内化于心。教师巡视，参与讨论，适时提供支架性问题，如：“你们决定改变什么？不改变什么？怎么确保每次都不变？”

（三）【探究】操作验证，采集数据（约12分钟）【核心】

1.规范操作，角色联动：实验开始。操作员A严格按照计划，从挂一个垫圈开始，在确定起点后，释放小车。观察员B全神贯注，紧盯小车停止的位置，大声读出直尺上的刻度，并立即在记录单上记下数据。操作员A复述一遍数据确认无误后，进行第二次、第三次实验。完成一组后，操作员A增加一个垫圈（改变拉力大小），重复上述步骤。角色互换，进行新一轮验证。整个过程中，两人口令清晰，配合默契，一人操作，一人记录并监督，确保实验数据的真实有效。

2.数据对话，即时分析：完成三次不同拉力大小（如挂1个、2个、3个垫圈）的实验后，两人共同观察记录单上的数据。记录员B作为观察员，首先发表看法：“我发现，挂的垫圈越多，小车跑的距离就越远。”操作员A作为亲身实践者，补充道：“对，第一次只跑了20厘米，第三次跑了快50厘米了。拉力越大，小车跑得越远。”两人在对话中，初步建立起“拉力大-跑得远，拉力小-跑得近”的朴素认知。教师此时提示：“将你们的发现用一句话写下来，那就是你们小组的科学结论。”

（四）【解释】交流共享，建构概念（约8分钟）

1.组间巡展，观点碰撞【热点】：邀请一至两个“二人行”小组，将他们的记录单通过实物展台投屏，并向全班分享他们的实验过程和发现。一个小组分享完毕，其他“二人行”小组立即展开“同行评审”。教师引导：“对于他们的发现，你们有补充吗？你们的实验数据和他们的一样吗？有没有哪个小组发现了不一样的情况？”（预设：可能出现某组因未控制好释放力度导致数据偏差，这恰恰是绝佳的教育契机）。

2.深度解释，提炼核心：引导学生超越现象描述，进行因果解释。“为什么拉力越大，小车跑得越远？”（预设：更大的力给了小车更大的能量，推动它跑得更远）。教师引导学生将零散的发现，上升为初步的科学概念：【非常重要】力的大小可以改变物体的运动状态，对物体施加的力越大，物体的运动状态改变越明显（这里体现为从静止到运动，且运动的距离更远）。同时，师生共同复盘“如何保证实验公平”，再次强化控制变量的思想，并给予“最佳公平实验设计奖”的口头激励。

（五）【细化】迁移挑战，拓展认知（约8分钟）【高频考点】

教师抛出第二个挑战性问题：“同学们，刚才我们用拉力让小车动起来，这是接触力。现在，如果不用手和绳子碰小车，你能让它动起来或者改变它的方向吗？比如，用我们桌上的磁铁？”（板书或PPT展示核心问题2：不接触物体，力还能改变它的运动吗？）

1.即刻探究：二人小组迅速进入新一轮探究。他们需决定如何用磁铁（不接触小车）让小车运动起来。一人手持磁铁在小车前方慢慢靠近，另一人观察并记录小车的运动变化。（预设：小车被磁铁吸引着向前走）。教师引导：“改变磁铁的方向，比如放在小车的侧面，会发生什么？”（预设：小车会拐弯）。

2.即时解释：两人边操作边讨论。“看，小车拐弯了！”“对，因为磁铁的力把它拉向了侧面。”他们迅速在记录单上写下新发现：【基础】力可以改变物体的运动方向；不接触物体也能产生力（磁力）。此环节旨在让学生将前序探究获得的方法和思维，快速迁移到一个全新的、更具挑战性的情境中，实现概念的细化与拓展。

（六）【评价】反思复盘，升华价值（约2分钟）

1.自我评价与反思：每个“二人行”小组领取一张“合作反思卡”，用简短的语言回答两个问题：“今天，我们小组最成功的一次合作是什么？”（如：我负责记录，他操作得特别稳，数据很准），“下一次合作，我们可以在哪方面做得更好？”（如：讨论时要更耐心地听完对方的想法）。

2.全班总结，升华主题：教师总结：“今天，每一组‘科学探究二人行’都表现得非常出色！我们不仅发现了力能改变物体运动的快慢和方向，更重要的是，我们学会了如何通过设计公平的实验来寻找答案，学会了在合作中倾听、分工、讨论和分享。这种‘二人行’的合作探究方式，就像给我们的科学探索装上了两个引擎，让我们看得更清，走得更远。希望大家在今后的学习中，能继续用好这个法宝。”

五、教学板书设计

一、合作学习二人行——探秘力与运动

（一）探究一：拉力大小如何改变小车运动？

1.改变：垫圈数量（拉力大小）

2.不变：小车、起点、跑道...

3.发现：拉力越大，小车运动距离越远。

（二）探究二：不接触，力还能改变运动吗？

4.方法：磁铁靠近（但不接触）小车

5.发现：磁力能吸引小车运动（改变快慢/启动）

磁力方向改变，小车运动方向也改变。

（三）核心概念：【非常重要】

力可以改变物体运动的快慢和方向。

六、教学反思与评价设计

（一）教学反思要点

本设计通过结构化、高密度的“二人行”合作探究，成功将科学探究的主动权还给了学生。反思其成功之处，在于将抽象的“变量控制”思想转化为“公平实验计划”的具体任务，通过角色分工和责任捆绑，让合作成为探究深入的必要条件，而非点缀。学生在协作中产生的认知冲突和即时反馈，有效促进了概念的深度建构。未来可改进之处在于，为不同能力层次的“二人组”提供更具差异化的支持材料，如为探究进度快的组提供“不同粗糙度跑道”的备用材料，进一步探究“摩擦力”对运动的影响，实现分层教学。

（二）学习评价设计

本设计采用过程性评价与终结性评价相结合的方式。

1.【基础】过程性评价：聚焦“二人行”合作过程。教师通过课堂观察记录表，