小學科學自然探索教育活動設計一、引言自然是兒童認知世界的第一課堂?！读x務教育科學課程標準（2022年版）》明確將“科學探究”“科學思維”“科學態(tài)度”“社會責任”作為核心素養(yǎng)的關鍵維度，強調“通過自然探索活動，讓學生在真實情境中體驗科學過程，發(fā)展對自然的好奇心與探究欲”。然而，當前小學自然探索教育存在“重知識灌輸、輕過程體驗”“活動設計碎片化、缺乏系統(tǒng)性”等問題。本文結合教育理論與實踐經驗，提出自然探索活動設計的“三維框架”（目標導向、過程優(yōu)化、評價多元），并通過具體案例說明其應用，為一線教師提供可操作的實踐指南。二、自然探索活動設計的理論基礎（一）建構主義理論：以學生為中心的意義建構皮亞杰的建構主義理論認為，兒童的認知發(fā)展是通過“同化-順應”過程主動建構的。自然探索活動應創(chuàng)設“問題情境”，讓學生通過觀察、實驗、推理等方式，自主發(fā)現(xiàn)自然現(xiàn)象的規(guī)律。例如，在“種子的旅行”活動中，教師不直接講解種子的傳播方式，而是讓學生收集不同植物的種子，通過觀察其形態(tài)（如蒼耳的刺、蒲公英的絨毛），推測并驗證傳播方式，從而建構“結構與功能相適應”的科學概念。（二）“做中學”理論：在實踐中發(fā)展科學思維杜威的“做中學”理論強調“從經驗中學習”，認為科學探究的本質是“提出問題-設計方案-實施探究-得出結論”的循環(huán)過程。自然探索活動應讓學生動手操作，在解決真實問題的過程中發(fā)展科學思維。例如，在“校園植物分類”活動中，學生需要設計分類標準（如按葉子形狀、花朵顏色），采集標本，記錄特征，最終形成分類表，這一過程能培養(yǎng)學生的觀察能力、邏輯思維能力和問題解決能力。（三）STEM教育理念：跨學科融合的綜合實踐STEM教育強調“科學（Science）、技術（Technology）、工程（Engineering）、數(shù)學（Mathematics）”的融合，自然探索活動應突破學科邊界，讓學生用多學科知識解決自然問題。例如，在“自制雨水收集裝置”活動中，學生需要運用科學知識（水的形態(tài)變化）、技術技能（工具使用）、工程思維（設計與改進裝置）、數(shù)學方法（測量與統(tǒng)計雨水收集量），實現(xiàn)“用科學改善生活”的目標。三、自然探索活動設計的核心原則（一）主體性原則：讓學生成為探索的主人活動設計應尊重學生的認知水平與興趣需求，讓學生參與活動的全過程（如問題提出、方案設計、結果展示）。例如，在“尋找校園里的小昆蟲”活動中，教師可以讓學生自主選擇探索的區(qū)域（如花壇、草坪、樹林），設計觀察記錄表（如昆蟲的形態(tài)、生活環(huán)境），并通過小組合作完成調查，這樣能激發(fā)學生的探索熱情，培養(yǎng)其自主學習能力。（二）探究性原則：體現(xiàn)科學探究的完整過程活動應包含“提出問題-作出假設-制定計劃-實施探究-得出結論-表達交流”的完整探究環(huán)節(jié)，讓學生體驗科學研究的方法。例如，在“土壤濕度對種子發(fā)芽的影響”活動中，學生需要提出問題（“土壤濕度會影響種子發(fā)芽嗎？”），作出假設（“土壤濕度適中時種子發(fā)芽率最高”），制定計劃（控制變量：相同的種子、溫度，不同的土壤濕度），實施探究（每天觀察并記錄發(fā)芽情況），得出結論（驗證假設是否正確），最后通過班級匯報交流結果，這一過程能讓學生理解科學探究的邏輯性與嚴謹性。（三）生活性原則：連接自然與生活活動應貼近學生的生活經驗，讓學生感受到自然與生活的聯(lián)系。例如，在“家庭垃圾分類與自然循環(huán)”活動中，學生可以調查家庭垃圾的種類，了解可回收垃圾（如紙張、塑料）的循環(huán)利用過程，以及廚余垃圾（如蔬菜葉、水果皮）對土壤肥力的影響，從而認識到“垃圾分類是保護自然的重要方式”，培養(yǎng)其社會責任意識。（四）安全性原則：保障探索活動的順利開展活動設計需優(yōu)先考慮學生的安全，例如：戶外探索時要選擇安全的區(qū)域（如校園內的花壇、操場），避免前往危險地帶（如河邊、陡坡）；實驗活動中要使用安全的材料（如無毒的植物、安全的實驗器具），并提前講解安全操作規(guī)范（如使用剪刀時的注意事項）。四、自然探索活動設計的實踐案例（一）低年級（1-2年級）：“種子的旅行”——感知自然的神奇1.設計背景低年級學生對自然中的“變化”充滿好奇，但抽象思維能力較弱，適合通過直觀的觀察與實驗開展活動?！胺N子的旅行”活動以學生熟悉的植物種子為載體，讓學生通過觀察、操作、游戲等方式，探索種子的傳播方式，培養(yǎng)其觀察能力與對自然的好奇心。2.活動目標科學知識：知道種子的傳播方式（如風力傳播、動物傳播、水力傳播、彈力傳播）?？茖W探究：能通過觀察種子的形態(tài)推測其傳播方式，并通過簡單實驗驗證?？茖W態(tài)度：對種子的傳播產生興趣，愿意參與探索活動。社會責任：初步認識到植物的生存依賴于自然環(huán)境，培養(yǎng)愛護植物的意識。3.實施流程（1）問題導入（5分鐘）：教師展示不同植物的種子（如蒲公英、蒼耳、豌豆、蓮蓬），提問：“這些種子是怎樣到達遠方的？它們有什么‘旅行工具’嗎？”引發(fā)學生的興趣。（2）自主觀察（10分鐘）：讓學生分組觀察種子的形態(tài)（如蒲公英的絨毛、蒼耳的刺、豌豆的豆莢、蓮蓬的蓮子），并記錄自己的發(fā)現(xiàn)（如“蒼耳的身上有刺，可能會粘在動物的身上”）。（3）實驗驗證（15分鐘）：通過簡單實驗驗證學生的假設。例如，用吹風機模擬風力，觀察蒲公英種子的傳播；用玩具動物模擬動物，觀察蒼耳種子是否會粘在動物的身上；用手擠壓豌豆莢，觀察種子的彈出情況。（4）總結交流（10分鐘）：讓學生分享自己的實驗結果，教師總結種子的傳播方式（風力傳播、動物傳播、彈力傳播、水力傳播），并引導學生思考“種子為什么要旅行？”（如“為了找到更適合生長的地方”）。（5）拓展活動（5分鐘）：讓學生收集自己喜歡的種子，制作“種子旅行手冊”（如用畫筆畫出種子的形態(tài)，寫出傳播方式），并在班級展示。4.評價方式過程性評價：觀察學生在觀察、實驗中的參與度（如是否積極動手操作、是否主動提出問題）。表現(xiàn)性評價：通過“種子旅行手冊”評價學生對種子傳播方式的理解（如是否能正確畫出種子的形態(tài)，寫出傳播方式）。（二）中年級（3-4年級）：“校園水質監(jiān)測小偵探”——關注環(huán)境問題1.設計背景中年級學生的邏輯思維能力逐漸發(fā)展，開始關注身邊的環(huán)境問題。“校園水質監(jiān)測”活動以校園中的水體（如池塘、噴泉）為研究對象，讓學生通過實驗檢測水質（如pH值、渾濁度、溶解氧），了解水質對生物的影響，培養(yǎng)其環(huán)境意識與科學探究能力。2.活動目標科學知識：知道水質的主要指標（如pH值、渾濁度、溶解氧），了解水質對水生生物的影響。科學探究：能使用簡單的實驗工具（如pH試紙、量筒、玻璃棒）檢測水質，記錄并分析數(shù)據(jù)?？茖W態(tài)度：培養(yǎng)嚴謹?shù)目茖W態(tài)度（如準確記錄數(shù)據(jù)），增強對環(huán)境問題的關注。社會責任：提出改善校園水質的建議（如減少垃圾倒入池塘、種植水生植物），培養(yǎng)其參與環(huán)境保護的意識。3.實施流程（1）問題提出（10分鐘）：教師展示校園池塘的照片，提問：“池塘里的水干凈嗎？怎樣知道水質好不好？”引發(fā)學生的思考。（2）方案設計（15分鐘）：讓學生分組討論“如何監(jiān)測校園水質”，并制定實驗方案（如檢測的指標、使用的工具、操作的步驟）。教師引導學生明確控制變量（如選擇相同的檢測時間、相同的采樣地點）。（3）實施探究（20分鐘）：學生分組進行水質檢測。例如，用pH試紙檢測水的酸堿度（將pH試紙浸入水中，取出后與標準比色卡對比）；用量筒取相同體積的水，觀察其渾濁度（如是否有懸浮物）；用溶解氧測試劑檢測溶解氧含量（加入試劑后觀察顏色變化）。（4）數(shù)據(jù)整理與分析（10分鐘）：學生將檢測數(shù)據(jù)記錄在表格中（如pH值、渾濁度、溶解氧含量），并分析數(shù)據(jù)（如“池塘水的pH值是7.5，屬于中性；渾濁度較高，可能有泥沙；溶解氧含量較低，可能影響魚類生存”）。（5）表達交流與行動（10分鐘）：讓學生分組匯報自己的檢測結果，并提出改善校園水質的建議（如“不要往池塘里扔垃圾”“種植睡蓮等水生植物凈化水質”）。教師可以引導學生將建議制作成海報，在校園內宣傳。4.評價方式過程性評價：觀察學生在實驗中的操作技能（如是否正確使用pH試紙、是否準確記錄數(shù)據(jù)）。結果性評價：通過“水質檢測報告”評價學生對數(shù)據(jù)的分析能力（如是否能正確解讀數(shù)據(jù)、是否能提出合理的建議）。行動性評價：觀察學生是否參與了校園水質改善的行動（如制作海報、提醒同學不要往池塘里扔垃圾）。（三）高年級（5-6年級）：“自制生態(tài)瓶——模擬自然生態(tài)系統(tǒng)”——理解生態(tài)平衡1.設計背景高年級學生的抽象思維能力較強，能夠理解“系統(tǒng)”的概念?！白灾粕鷳B(tài)瓶”活動讓學生通過模擬自然生態(tài)系統(tǒng)（如池塘生態(tài)系統(tǒng)），了解生物與環(huán)境之間的相互關系，培養(yǎng)其系統(tǒng)思維與科學探究能力。2.活動目標科學知識：知道生態(tài)系統(tǒng)的組成（生物部分：生產者、消費者、分解者；非生物部分：陽光、水、空氣），理解生態(tài)平衡的概念?？茖W探究：能設計并制作生態(tài)瓶，觀察生態(tài)瓶中的變化（如植物的生長、動物的活動），分析影響生態(tài)平衡的因素?？茖W態(tài)度：培養(yǎng)耐心觀察的習慣（如長期記錄生態(tài)瓶的變化），理解科學研究需要長期堅持。社會責任：認識到保護自然生態(tài)系統(tǒng)的重要性，培養(yǎng)可持續(xù)發(fā)展的意識。3.實施流程（1）問題導入（10分鐘）：教師展示自然生態(tài)系統(tǒng)的圖片（如森林、池塘），提問：“自然生態(tài)系統(tǒng)中的生物和環(huán)境是怎樣相互作用的？如果我們要模擬一個小型的自然生態(tài)系統(tǒng)，需要哪些成分？”引發(fā)學生的思考。（2）方案設計（15分鐘）：讓學生分組討論“自制生態(tài)瓶需要哪些材料”（如透明的玻璃瓶、水、泥沙、水草、小魚、螺螄），并制定制作計劃（如先鋪泥沙，再加水，然后種水草，最后放小魚和螺螄）。教師引導學生思考“為什么要包括這些成分”（如水草是生產者，能產生氧氣；小魚是消費者，能吃水草；螺螄是分解者，能分解小魚的糞便；水、泥沙、陽光是非生物部分，為生物提供生存條件）。（3）制作與觀察（20分鐘）：學生分組制作生態(tài)瓶，并將生態(tài)瓶放在陽光充足但不直射的地方。教師提醒學生注意：生態(tài)瓶中的生物數(shù)量要適當（如1個玻璃瓶中放2-3條小魚、幾棵水草），否則會導致生態(tài)平衡破壞（如小魚太多會消耗過多的氧氣，導致死亡）。（4）長期觀察與記錄（持續(xù)2-4周）：學生每天觀察生態(tài)瓶中的變化（如水草的生長情況、小魚的活動情況、水的清澈度），并記錄在“生態(tài)瓶觀察日記”中（如“第1天：水草看起來很新鮮，小魚在水里游來游去；第3天：水草長出了新的葉子，小魚在吃水草；第7天：水有點渾濁，螺螄在爬動；第14天：水變清了，小魚長得更大了”）。（5）總結與反思（10分鐘）：讓學生分組匯報自己的觀察結果，分析生態(tài)瓶中的生物與環(huán)境之間的相互關系（如“水草通過光合作用產生氧氣，供小魚呼吸；小魚的糞便被螺螄分解，變成水草的肥料；陽光為水草提供能量”）。教師引導學生思考“如果生態(tài)瓶中的某一成分被破壞，會發(fā)生什么？”（如“如果沒有水草，小魚會因為沒有氧氣而死亡；如果沒有小魚，水草會因為沒有消費者而過度生長，導致水渾濁”），從而理解生態(tài)平衡的重要性。（6）拓展活動（5分鐘）：讓學生思考“如何保護自然生態(tài)系統(tǒng)”（如“不要亂砍濫伐森林”“不要污染河流”“保護野生動物”），并制作“保護生態(tài)平衡”的宣傳畫，在校園內展示。4.評價方式過程性評價：觀察學生在制作生態(tài)瓶中的設計能力（如是否考慮了生態(tài)系統(tǒng)的組成成分）。結果性評價：通過“生態(tài)瓶觀察日記”評價學生的觀察能力與分析能力（如是否能準確記錄變化、是否能分析生物與環(huán)境的相互關系）。情感態(tài)度評價：觀察學生對生態(tài)瓶的照顧情況（如是否每天觀察、是否及時調整生態(tài)瓶的條件），評價其對生命的尊重與責任意識。五、自然探索活動實施的保障措施（一）環(huán)境創(chuàng)設：打造“可探索的自然空間”學校應創(chuàng)設適合自然探索的環(huán)境，如校園種植園（讓學生種植蔬菜、花卉）、自然角（擺放植物、小動物）、科學實驗室（配備簡單的實驗工具）。例如，校園種植園可以劃分成班級責任區(qū)，讓學生負責種植、澆水、施肥，觀察植物的生長過程；自然角可以讓學生帶來自己養(yǎng)的小寵物（如小金魚、小烏龜），觀察其生活習性。（二）資源利用：整合校內與校外資源活動設計應整合校內與校外的資源，如邀請家長參與（如“家庭自然探索活動”：讓家長帶孩子去公園觀察植物、昆蟲）、與社區(qū)合作（如參與社區(qū)的垃圾分類活動、植樹活動）、利用網絡資源（如觀看自然紀錄片、使用科普APP查詢資料）。例如，在“尋找秋天的痕跡”活動中，教師可以讓學生和家長一起去公園收集秋天的樹葉、果實，然后在班級展示，這樣能增強活動的趣味性與參與性。（三）教師能力提升：成為“引導者”與“合作者”教師需要不斷提升自己的科學素養(yǎng)與教學能力，如學習科學探究的方法（如如何引導學生提出問題、如何設計實驗）、了解兒童的認知發(fā)展特點（如低年級學生需要直觀的材料，高年級學生需要更深入的探究）、掌握跨學科融合的技巧（如如何將自然探索與語文、數(shù)學、美術等學科結合）。例如，教師可以參加科學教師培訓、閱讀科普書籍、觀看優(yōu)質課例，不斷完善自己的教學方法。六、結論與展望自然探索教育是小學科學教育的重要組