小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)與課程資源開(kāi)發(fā)一、引言：小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)的育人價(jià)值與現(xiàn)實(shí)挑戰(zhàn)實(shí)驗(yàn)是小學(xué)科學(xué)課程的核心載體。2022版《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》（以下簡(jiǎn)稱“新課標(biāo)”）明確將“探究實(shí)踐”作為四大核心素養(yǎng)之一，強(qiáng)調(diào)“學(xué)生通過(guò)觀察、實(shí)驗(yàn)、調(diào)查等方式獲取證據(jù)，運(yùn)用邏輯推理、模型建構(gòu)等方法解釋現(xiàn)象、解決問(wèn)題”。實(shí)驗(yàn)教學(xué)不僅能幫助學(xué)生形成科學(xué)觀念，更能培養(yǎng)其嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)思維、動(dòng)手實(shí)踐能力與對(duì)科學(xué)的興趣。然而，當(dāng)前小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)仍面臨諸多現(xiàn)實(shí)挑戰(zhàn)：部分教師依賴“演示實(shí)驗(yàn)”替代“學(xué)生探究”，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)缺乏對(duì)學(xué)生認(rèn)知規(guī)律的遵循；課程資源局限于教材配套器材，忽視生活中低成本材料的教育價(jià)值；評(píng)價(jià)方式重結(jié)果輕過(guò)程，難以反映學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展。因此，系統(tǒng)優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)多元化課程資源，成為提升小學(xué)科學(xué)教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵。二、小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)：基于核心素養(yǎng)的系統(tǒng)構(gòu)建實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)需以核心素養(yǎng)為導(dǎo)向，圍繞“為什么做（目標(biāo)）、做什么（內(nèi)容）、怎么做（流程）、如何評(píng)（評(píng)價(jià)）”形成閉環(huán)，確保實(shí)驗(yàn)過(guò)程既符合科學(xué)邏輯，又契合小學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)。（一）目標(biāo)定位：指向核心素養(yǎng)的四維融合新課標(biāo)提出的“科學(xué)觀念、科學(xué)思維、探究實(shí)踐、態(tài)度責(zé)任”四大核心素養(yǎng)，是實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)的底層邏輯。目標(biāo)設(shè)計(jì)需避免“知識(shí)本位”的傾向，實(shí)現(xiàn)四維目標(biāo)的有機(jī)融合：科學(xué)觀念：聚焦“具體概念”的形成，如“種子萌發(fā)需要適宜的溫度、水分和空氣”；科學(xué)思維：強(qiáng)調(diào)“邏輯推理”與“方法運(yùn)用”，如通過(guò)“控制變量法”探究單一因素對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響；探究實(shí)踐：關(guān)注“動(dòng)手操作”與“問(wèn)題解決”，如設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、記錄數(shù)據(jù)、處理異常結(jié)果；態(tài)度責(zé)任：滲透“科學(xué)態(tài)度”的培養(yǎng)，如耐心觀察、嚴(yán)謹(jǐn)記錄、尊重事實(shí)。例如，“探究水的浮力”實(shí)驗(yàn)的目標(biāo)可設(shè)計(jì)為：1.科學(xué)觀念：知道浸在水中的物體受到向上的浮力；2.科學(xué)思維：學(xué)會(huì)用“稱重法”測(cè)量浮力（浮力=物體重力-物體浸在水中的拉力）；3.探究實(shí)踐：能設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證“浮力大小與排開(kāi)水量的關(guān)系”；4.態(tài)度責(zé)任：養(yǎng)成認(rèn)真記錄、合作探究的習(xí)慣。（二）內(nèi)容選擇：遵循“生活-探究-應(yīng)用”的邏輯小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容需貼近學(xué)生生活經(jīng)驗(yàn)，以“問(wèn)題”為線索連接生活與科學(xué)。新課標(biāo)將課程內(nèi)容劃分為“物質(zhì)科學(xué)、生命科學(xué)、地球與宇宙科學(xué)、技術(shù)與工程”四大領(lǐng)域，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容選擇需遵循以下原則：1.生活化：從學(xué)生身邊的現(xiàn)象入手，如“為什么鐵釘會(huì)生銹？”“螞蟻是怎樣找食物的？”；2.探究性：選擇具有“不確定性”的問(wèn)題，如“不同材料的吸水性有什么不同？”（而非“石頭不吸水”這類結(jié)論性問(wèn)題）；3.關(guān)聯(lián)性：結(jié)合STEM理念，將科學(xué)與技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)融合，如“制作簡(jiǎn)易凈水器”（涉及過(guò)濾材料的選擇、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、效果測(cè)試）。例如，“觀察植物的蒸騰作用”實(shí)驗(yàn)，可選擇學(xué)生熟悉的綠蘿、鳳仙花作為材料，通過(guò)“塑料袋套住葉片”的簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)，讓學(xué)生直觀看到“水分從葉片散失”的現(xiàn)象，既符合生活經(jīng)驗(yàn)，又能引發(fā)探究興趣。（三）流程設(shè)計(jì)：構(gòu)建“問(wèn)題鏈+探究環(huán)”的實(shí)踐框架小學(xué)生的思維以“具體形象思維”為主，實(shí)驗(yàn)流程需簡(jiǎn)化邏輯臺(tái)階，用“問(wèn)題鏈”引導(dǎo)學(xué)生逐步深入，用“探究環(huán)”規(guī)范實(shí)踐步驟。常見(jiàn)的流程設(shè)計(jì)模式為：提出問(wèn)題→作出假設(shè)→制定計(jì)劃→實(shí)施實(shí)驗(yàn)→得出結(jié)論→表達(dá)交流1.提出問(wèn)題：基于觀察或生活經(jīng)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生提出“可探究”的問(wèn)題（避免“為什么太陽(yáng)會(huì)發(fā)光？”這類超出小學(xué)階段能力的問(wèn)題）。例如，“種子萌發(fā)需要水嗎？”“蠟燭燃燒需要氧氣嗎？”；2.作出假設(shè)：鼓勵(lì)學(xué)生根據(jù)已有經(jīng)驗(yàn)猜測(cè)答案，如“種子萌發(fā)需要水，因?yàn)闆](méi)有水它就不能生長(zhǎng)”；3.制定計(jì)劃：指導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)“控制變量”的實(shí)驗(yàn)方案（關(guān)鍵環(huán)節(jié)），如“探究種子萌發(fā)是否需要水”時(shí)，設(shè)置“有水組”（鋪濕潤(rùn)的紙巾）和“無(wú)水組”（鋪干燥的紙巾），其他條件（溫度、空氣、種子數(shù)量）保持相同；4.實(shí)施實(shí)驗(yàn)：提供安全、易操作的材料，讓學(xué)生分組完成實(shí)驗(yàn)，教師巡回指導(dǎo)（重點(diǎn)關(guān)注操作規(guī)范，如“如何正確使用酒精燈”）；5.得出結(jié)論：引導(dǎo)學(xué)生分析數(shù)據(jù)（如“有水組的種子發(fā)芽了，無(wú)水組的沒(méi)發(fā)芽”），得出“水是種子萌發(fā)的必需條件”的結(jié)論；6.表達(dá)交流：通過(guò)小組匯報(bào)、班級(jí)展示，讓學(xué)生分享實(shí)驗(yàn)過(guò)程與結(jié)果，教師引導(dǎo)反思（如“為什么有的小組無(wú)水組的種子也發(fā)芽了？”——可能是紙巾沒(méi)完全干燥）。例如，“探究蠟燭燃燒的產(chǎn)物”實(shí)驗(yàn)，可設(shè)計(jì)如下問(wèn)題鏈：?jiǎn)栴}1：蠟燭燃燒時(shí)會(huì)產(chǎn)生什么？（觀察現(xiàn)象：火焰、黑煙、燒杯內(nèi)壁的水珠）；問(wèn)題2：水珠是從哪里來(lái)的？（假設(shè)：蠟燭燃燒產(chǎn)生了水）；問(wèn)題3：怎樣證明蠟燭燃燒產(chǎn)生了二氧化碳？（計(jì)劃：用澄清石灰水檢驗(yàn)）；問(wèn)題4：為什么蠟燭會(huì)熄滅？（結(jié)論：燃燒需要氧氣）。（四）評(píng)價(jià)體系：多元主體與多維度的過(guò)程性評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)需突破“唯結(jié)果論”，關(guān)注學(xué)生的探究過(guò)程與成長(zhǎng)。可采用“多元主體+多維度”的評(píng)價(jià)方式：評(píng)價(jià)主體：學(xué)生自評(píng)（記錄實(shí)驗(yàn)中的收獲與困難）、小組互評(píng)（評(píng)價(jià)合作態(tài)度與操作規(guī)范）、教師評(píng)價(jià)（關(guān)注核心素養(yǎng)的發(fā)展）；評(píng)價(jià)維度：1.探究過(guò)程：是否能提出問(wèn)題、設(shè)計(jì)方案、規(guī)范操作；2.科學(xué)思維：是否能運(yùn)用控制變量法、分析數(shù)據(jù)、得出結(jié)論；3.態(tài)度責(zé)任：是否認(rèn)真記錄、合作分享、尊重事實(shí)；4.創(chuàng)新表現(xiàn)：是否有獨(dú)特的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)（如用飲料瓶代替燒杯）。例如，“制作簡(jiǎn)易凈水器”實(shí)驗(yàn)的評(píng)價(jià)表可設(shè)計(jì)為：維度評(píng)價(jià)指標(biāo)評(píng)分（1-5分）探究過(guò)程能設(shè)計(jì)過(guò)濾層結(jié)構(gòu)（如棉花→活性炭→沙子→小石子）科學(xué)思維能解釋各層材料的作用（如活性炭吸附色素、沙子過(guò)濾雜質(zhì)）態(tài)度責(zé)任認(rèn)真記錄過(guò)濾前后水的變化（顏色、渾濁度）創(chuàng)新表現(xiàn)用廢棄飲料瓶作為凈水器容器，或添加額外過(guò)濾層（如紗布）三、小學(xué)科學(xué)課程資源開(kāi)發(fā)：從“教材依賴”到“生活生成”課程資源是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的物質(zhì)基礎(chǔ)。小學(xué)科學(xué)資源開(kāi)發(fā)需堅(jiān)持“低成本、高參與、重實(shí)效”的原則，從“教材配套”轉(zhuǎn)向“生活挖掘”，構(gòu)建“素材性資源+條件性資源+數(shù)字化資源”的立體體系。（一）素材性資源：挖掘生活與鄉(xiāng)土的教育價(jià)值素材性資源是指直接用于實(shí)驗(yàn)的材料，如生活物品、鄉(xiāng)土材料等。這類資源成本低、易獲取，能讓學(xué)生感受到“科學(xué)就在身邊”。1.生活材料：礦泉水瓶（做水槽、凈水器）、雞蛋殼（做容器、探究酸的性質(zhì)）、橡皮泥（做浮力實(shí)驗(yàn)）、綠豆（做種子萌發(fā)實(shí)驗(yàn)）；2.鄉(xiāng)土材料：結(jié)合當(dāng)?shù)刈匀画h(huán)境，如農(nóng)村學(xué)?？衫棉r(nóng)作物（小麥、玉米）探究生長(zhǎng)周期，城市學(xué)?？衫霉珗@植物（月季、梧桐）觀察葉片結(jié)構(gòu)；3.廢棄材料：舊電池（探究電路）、報(bào)紙（做紙橋?qū)嶒?yàn)）、飲料罐（做聲音傳播實(shí)驗(yàn)）。例如，“探究土壤的成分”實(shí)驗(yàn)，可使用當(dāng)?shù)氐耐寥溃ㄈ绮藞@土、河邊土），通過(guò)“過(guò)濾法”分離土壤中的沙粒與黏土，用“燃燒法”檢驗(yàn)有機(jī)質(zhì)（土壤燃燒后有焦味），既貼近學(xué)生生活，又能培養(yǎng)“鄉(xiāng)土認(rèn)同”。（二）條件性資源：打造“低成本、高參與”的實(shí)驗(yàn)環(huán)境條件性資源是指支持實(shí)驗(yàn)開(kāi)展的設(shè)施與環(huán)境，如實(shí)驗(yàn)室、實(shí)驗(yàn)工具等。小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)室無(wú)需“高大上”，關(guān)鍵是安全、實(shí)用、可操作：1.實(shí)驗(yàn)室布局：采用“分組實(shí)驗(yàn)臺(tái)”（4-6人一組），便于合作探究；設(shè)置“材料區(qū)”（存放生活材料）、“記錄區(qū)”（放置實(shí)驗(yàn)手冊(cè)）、“展示區(qū)”（展示學(xué)生作品）；2.實(shí)驗(yàn)工具：配備常用工具（如放大鏡、酒精燈、燒杯、量筒），同時(shí)補(bǔ)充“自制工具”（如用礦泉水瓶做的量筒、用硬紙板做的漏斗）；3.安全保障：張貼“實(shí)驗(yàn)安全規(guī)則”（如“不能用手直接接觸酒精燈”“不能品嘗實(shí)驗(yàn)材料”），配備急救箱（處理輕微燙傷、劃傷）。（三）數(shù)字化資源：構(gòu)建“線上+線下”的融合生態(tài)數(shù)字化資源能突破時(shí)間與空間限制，提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)的趣味性與開(kāi)放性。常見(jiàn)的數(shù)字化資源包括：1.虛擬實(shí)驗(yàn)：用軟件模擬危險(xiǎn)或難以操作的實(shí)驗(yàn)（如“火山噴發(fā)”“電路故障排查”），避免安全風(fēng)險(xiǎn)；2.微課資源：制作“實(shí)驗(yàn)步驟指導(dǎo)”微課（如“如何正確使用顯微鏡”“怎樣測(cè)量物體的浮力”），供學(xué)生課前預(yù)習(xí)或課后復(fù)習(xí)；3.在線平臺(tái)：利用班級(jí)群、學(xué)習(xí)平臺(tái)（如釘釘、希沃）分享實(shí)驗(yàn)成果（如學(xué)生拍攝的實(shí)驗(yàn)短視頻、記錄手冊(cè)照片），促進(jìn)交流。例如，“探究月相變化”實(shí)驗(yàn)，可利用虛擬實(shí)驗(yàn)軟件（如“星空模擬”）讓學(xué)生觀察不同日期的月相，再結(jié)合實(shí)際觀察（連續(xù)一個(gè)月記錄月相），實(shí)現(xiàn)“虛擬與現(xiàn)實(shí)”的融合。四、實(shí)踐案例：以“探究種子萌發(fā)的條件”為例（一）實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)流程1.目標(biāo)定位：科學(xué)觀念：知道種子萌發(fā)需要適宜的溫度、水分和空氣；科學(xué)思維：學(xué)會(huì)用控制變量法探究單一因素對(duì)種子萌發(fā)的影響；探究實(shí)踐：能設(shè)計(jì)并實(shí)施種子萌發(fā)的實(shí)驗(yàn)；態(tài)度責(zé)任：養(yǎng)成耐心觀察、嚴(yán)謹(jǐn)記錄的習(xí)慣。2.內(nèi)容選擇：選擇綠豆種子（易獲取、發(fā)芽快），探究“水分、溫度、空氣”三個(gè)因素對(duì)種子萌發(fā)的影響。3.流程設(shè)計(jì)：提出問(wèn)題：種子萌發(fā)需要什么條件？（引導(dǎo)學(xué)生從“家里發(fā)綠豆芽”的經(jīng)驗(yàn)入手）；作出假設(shè)：種子萌發(fā)需要水、適宜的溫度和空氣；制定計(jì)劃：設(shè)置三組對(duì)照實(shí)驗(yàn)：①有水組（濕潤(rùn)紙巾）vs無(wú)水組（干燥紙巾）（探究水分的作用）；②常溫組（25℃）vs低溫組（冰箱4℃）（探究溫度的作用）；③有空氣組（敞口容器）vs無(wú)空氣組（密封容器）（探究空氣的作用）；實(shí)施實(shí)驗(yàn)：每組學(xué)生負(fù)責(zé)一組實(shí)驗(yàn)，每天觀察并記錄種子的發(fā)芽情況（如“第2天，有水組的種子露白了”）；得出結(jié)論：匯總各組數(shù)據(jù)，得出“種子萌發(fā)需要適宜的溫度、水分和空氣”的結(jié)論；表達(dá)交流：小組匯報(bào)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，教師引導(dǎo)反思（如“為什么有的小組低溫組的種子也發(fā)芽了？”——可能是冰箱溫度不夠低）。（二）課程資源開(kāi)發(fā)路徑1.素材性資源：用當(dāng)?shù)氐木G豆種子（成本低）、礦泉水瓶（做容器）、紙巾（做基質(zhì)）；2.條件性資源：實(shí)驗(yàn)室設(shè)置“種子萌發(fā)觀察區(qū)”（放置各組實(shí)驗(yàn)容器），配備放大鏡（觀察種子發(fā)芽過(guò)程）；3.數(shù)字化資源：制作“種子萌發(fā)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)”微課（講解控制變量法），用短視頻記錄種子發(fā)芽的過(guò)程（上傳到班級(jí)群分享）。五、結(jié)論與展望：走向“素養(yǎng)導(dǎo)向”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)轉(zhuǎn)型小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)與課程資源開(kāi)發(fā)的核心邏輯是“以學(xué)生為中心，以核心素養(yǎng)為導(dǎo)向”。教學(xué)設(shè)計(jì)需通過(guò)“四維目標(biāo)融合、生活內(nèi)容選擇、問(wèn)題鏈探究、過(guò)程性評(píng)價(jià)”，讓實(shí)驗(yàn)成為學(xué)生主動(dòng)建構(gòu)知識(shí)的過(guò)程；資源開(kāi)發(fā)需從“教材依賴”轉(zhuǎn)向“生活生成”，挖掘低成本材料的教育價(jià)值，構(gòu)建“線上+線下”的融合生態(tài)。未來(lái)，小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)需進(jìn)一步強(qiáng)化技術(shù)賦能（如用AI輔助實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、用VR模擬復(fù)雜實(shí)驗(yàn)），同時(shí)提升教師的