小學科學課程教學案例與探究活動設計一、引言：小學科學教育的核心目標與探究式學習的價值2022版《義務教育科學課程標準》明確將"探究實踐"作為科學課程的核心素養(yǎng)之一，強調"以探究為核心"的課程理念。小學科學教育的本質是通過學生親身體驗科學探究的過程，培養(yǎng)其觀察、提問、實驗、分析和交流的能力，形成"用科學思維解決問題"的習慣。探究式學習并非簡單的"做實驗"，而是一個問題驅動、主動參與、證據(jù)推理的完整過程——從"發(fā)現(xiàn)問題"到"提出假設"，從"設計實驗"到"驗證結論"，最終實現(xiàn)"理解科學本質"的目標。本文結合小學科學教學實際，通過典型教學案例與多類型探究活動設計，呈現(xiàn)"以探究為核心"的實踐路徑，為一線教師提供可操作的教學參考。二、典型教學案例："植物的根的作用"探究教學實踐（一）案例背景"植物的根"是小學科學三年級下冊"植物的生命周期"單元的核心內容。學生已初步認識植物的根（如直根、須根），但對"根的功能"的理解多停留在"吸收水分"的模糊認知上，缺乏實證意識。本案例以"探究根的作用"為主題，通過設計實驗與證據(jù)推理，引導學生自主建構"根能吸收水分和固定植物"的科學概念。（二）教學目標1.科學概念：知道植物的根能吸收水分和固定植物；理解"對照實驗"的基本設計思路。2.探究能力：能提出關于根的作用的假設，設計簡單的實驗驗證假設；能通過觀察、記錄分析實驗結果。3.情感態(tài)度：培養(yǎng)嚴謹?shù)膶嵶C意識，體會"用證據(jù)說話"的科學精神。（三）教學準備1.材料：帶根的水培植物（如綠蘿、風信子）、透明塑料杯、紅墨水、棉花、剪刀、放大鏡。2.環(huán)境：實驗室（或教室）提供充足的光照和穩(wěn)定的溫度。（四）教學過程1.問題導入：引發(fā)認知沖突（10分鐘）教師展示兩盆植物：一盆根系完整的綠蘿（葉片挺拔），一盆被剪去根的綠蘿（葉片萎蔫）。提問："兩盆綠蘿的生長狀態(tài)為什么不同？根可能有什么作用？"學生分組討論，提出假設："根能吸收水分""根能固定植物""根能吸收營養(yǎng)"。2.設計實驗：驗證"根能吸收水分"（15分鐘）教師引導："如何用實驗證明根能吸收水分？"學生小組設計實驗方案，教師巡視指導（重點關注"變量控制"）：方案1：將帶根的綠蘿放入加紅墨水的水中，觀察葉片是否變紅。方案2：將兩盆綠蘿（一盆有根、一盆無根）同時放入清水中，觀察葉片萎蔫情況。小組匯報方案，教師點評："方案1通過'紅墨水染色'直觀顯示水分運輸路徑；方案2通過'對照實驗'（有根vs無根）驗證根的作用。"3.實施實驗：觀察與記錄（10分鐘）學生分組實施實驗（選擇1-2種方案）：方案1：將綠蘿根系浸入紅墨水中，用棉花固定植株，防止倒伏；每隔5分鐘觀察葉片顏色變化。方案2：將有根和無根的綠蘿分別放入清水中，標記水位；1小時后觀察水位變化和葉片狀態(tài)。學生用畫圖、文字記錄實驗現(xiàn)象（如"葉片邊緣出現(xiàn)紅色""有根的綠蘿水位下降，無根的無變化"）。4.分析結論：證據(jù)推理（8分鐘）小組匯報實驗結果："紅墨水從根進入莖，再到葉片，說明根能吸收水分""有根的綠蘿水位下降，葉片挺拔；無根的水位不變，葉片萎蔫，說明根能吸收水分"。教師總結："根的主要作用之一是吸收土壤中的水分和無機鹽，運輸?shù)街参锏母鱾€部分。"5.拓展探究：驗證"根能固定植物"（7分鐘）教師提問："根還有什么作用？如何證明？"學生嘗試用手拔盆栽植物（如小草），感受"根的固定力"；或觀察風吹過時，根系發(fā)達的樹木不易倒伏的現(xiàn)象。結論："根能固定植物，防止植物被風吹倒或沖走。"（五）教學反思1.成功之處：以"問題"為驅動，學生從"觀察現(xiàn)象"到"提出假設"，再到"設計實驗"，全程主動參與。通過"對照實驗"與"染色法"，讓"根吸收水分"的抽象概念變得直觀可感，符合小學生的認知特點。2.改進方向：可增加"不同植物根的吸收能力對比"（如多肉植物vs草本植物），拓展學生的思維深度。實驗時間可延長至1-2天（如觀察紅墨水在葉片中的分布），讓現(xiàn)象更明顯。三、探究活動設計：多類型活動的實踐框架小學科學探究活動可分為觀察類、實驗類、調查類三大類型，以下結合具體主題設計活動，突出"探究性"與"實用性"。（一）觀察類探究活動："螞蟻的覓食行為"1.活動目標科學概念：知道螞蟻通過觸角感知食物，偏好甜味食物；理解"觀察"是科學探究的基礎。探究能力：能制定觀察計劃，用文字、畫圖記錄螞蟻的行為；能分析觀察結果，得出結論。情感態(tài)度：培養(yǎng)耐心、細致的觀察習慣，尊重生命（不傷害螞蟻）。2.材料準備工具：放大鏡、記錄表、鉛筆、相機（可選）。材料：糖塊、鹽粒、面包屑、水果片（如蘋果）、螞蟻洞（校園或小區(qū)內）。3.活動步驟第一步：制定計劃（5分鐘）：小組討論："要觀察螞蟻的覓食行為，需要記錄哪些內容？"（如"螞蟻發(fā)現(xiàn)食物的時間""螞蟻的行走路線""螞蟻搬運食物的方式"）。第二步：實施觀察（20分鐘）：選擇螞蟻活動頻繁的區(qū)域（如樹下、墻角），放置糖塊、鹽粒、面包屑、水果片（間隔10厘米）。用放大鏡觀察螞蟻的反應："螞蟻如何發(fā)現(xiàn)食物？""螞蟻接觸食物后做了什么？""哪種食物吸引的螞蟻最多？"記錄：用畫圖記錄螞蟻的行走路線（如"從洞到糖塊的直線"），用文字記錄時間（如"3分鐘后螞蟻發(fā)現(xiàn)糖塊"）。第三步：分析結論（10分鐘）：小組匯總數(shù)據(jù)："糖塊吸引了15只螞蟻，面包屑吸引了5只，鹽粒沒有螞蟻"；"螞蟻用觸角碰食物，然后返回洞，帶來更多螞蟻"。結論："螞蟻偏好甜味食物，通過觸角感知食物的位置。"4.指導要點提醒學生"安靜觀察"，避免驚嚇螞蟻；不用手直接觸摸螞蟻，防止被叮咬。引導學生關注"細節(jié)"：如螞蟻的觸角動作、搬運食物的合作行為。鼓勵學生提出新問題："螞蟻會記住食物的位置嗎？""雨天螞蟻還會覓食嗎？"（可作為延伸活動）。5.評價方式過程性評價：觀察記錄表的完整性（是否記錄了時間、行為、數(shù)量）；小組合作的參與度（是否分工明確，如"記錄員""觀察員"）。結果性評價：結論的合理性（是否基于觀察數(shù)據(jù)）；匯報的清晰度（是否用證據(jù)支持結論）。（二）實驗類探究活動："種子發(fā)芽的條件"1.活動目標科學概念：知道種子發(fā)芽需要適宜的溫度、水分和空氣；理解"變量控制"的實驗設計原則。探究能力：能設計對照實驗，控制單一變量；能記錄種子發(fā)芽的過程，分析實驗結果。情感態(tài)度：培養(yǎng)嚴謹?shù)膶嶒瀾B(tài)度，體會"科學結論需要反復驗證"。2.材料準備工具：一次性透明杯、紙巾、標簽紙、噴水壺。材料：綠豆種子（或黃豆、花生）、冰箱（用于控制溫度）。3.活動步驟第一步：提出問題（5分鐘）：教師展示干綠豆和發(fā)芽的綠豆："種子發(fā)芽需要什么條件？"學生提出假設："需要水""需要陽光""需要溫度""需要空氣"。第二步：設計實驗（10分鐘）：小組選擇1個變量（如"水分"），設計對照實驗：實驗組：在紙巾上放5粒綠豆，噴適量水（保持濕潤），放在室內陰涼處。對照組：在紙巾上放5粒綠豆，不噴水（保持干燥），放在同樣環(huán)境中。（注：若選擇"溫度"變量，可將實驗組放在室內（25℃），對照組放在冰箱（4℃）；選擇"空氣"變量，可將實驗組的綠豆浸泡在水中（缺乏空氣），對照組的綠豆放在濕潤的紙巾上。）第三步：實施實驗（7天）：學生每天觀察種子的變化，記錄"發(fā)芽時間""芽長""根的長度"（用畫圖或文字記錄）。示例記錄表：天數(shù)實驗組（濕潤）對照組（干燥）第1天種子膨脹無變化第3天長出小根無變化第5天芽長2厘米無變化第四步：分析結論（10分鐘）：小組匯報實驗結果："實驗組的綠豆發(fā)芽了，對照組的沒有發(fā)芽，說明種子發(fā)芽需要水分"；"放在冰箱里的綠豆沒有發(fā)芽，說明需要適宜的溫度"。教師總結："種子發(fā)芽需要三個基本條件——適宜的溫度、充足的水分、足夠的空氣（陽光不是必需的，因為種子發(fā)芽時不需要進行光合作用）。"4.指導要點強調"單一變量"原則：如探究"水分"時，實驗組和對照組的溫度、空氣必須相同，只有水分不同。提醒學生"定期觀察"：每天固定時間記錄，避免遺漏關鍵現(xiàn)象（如"第3天長出根"）。鼓勵學生重復實驗：若某組實驗結果異常（如對照組的種子發(fā)芽了），引導學生分析原因（如"對照組的紙巾不小心沾了水"）。5.評價方式實驗設計評價：是否正確控制了變量（如"實驗組和對照組的種子數(shù)量相同"）；是否有重復實驗（如"每組用5粒種子，避免偶然因素"）。結果分析評價：是否能根據(jù)數(shù)據(jù)得出合理結論（如"水分是種子發(fā)芽的必需條件"）；是否能解釋異常結果（如"冰箱里的種子沒發(fā)芽，因為溫度太低"）。（三）調查類探究活動："校園植物多樣性調查"1.活動目標科學概念：知道校園中有不同種類的植物（如喬木、灌木、草本）；理解"生物多樣性"的含義。探究能力：能使用簡單的工具（如放大鏡、植物識別APP）識別植物；能設計調查記錄表，統(tǒng)計植物種類。情感態(tài)度：培養(yǎng)熱愛校園的情感，增強保護植物的意識。2.材料準備工具：放大鏡、筆記本、筆、手機（安裝"形色"或"花伴侶"APP）。材料：校園植物分布圖（提前由教師繪制）、標簽紙（用于標記植物）。3.活動步驟第一步：準備階段（10分鐘）：教師講解："什么是植物多樣性？"（指植物的種類、數(shù)量和分布的多樣性）；"如何識別植物？"（觀察葉片形狀、花朵顏色、樹干特征，用APP輔助識別）。學生分組：每組4-5人，分配任務（如"記錄員""觀察員""拍照員"）。第二步：實地調查（30分鐘）：小組按照"校園植物分布圖"（如操場、教學樓前、花園）進行調查：觀察植物：用放大鏡看葉片的葉脈（網(wǎng)狀脈、平行脈）、花朵的花瓣數(shù)量；用手摸樹皮（光滑、粗糙）。識別植物：用APP掃描植物，記錄名稱（如"櫻花""綠蘿""狗尾草"）。統(tǒng)計數(shù)量：記錄每種植物的數(shù)量（如"操場有10棵櫻花樹""花園有20株綠蘿"）。示例記錄表：區(qū)域植物名稱數(shù)量特征（葉片/花朵）操場櫻花10棵葉片橢圓形，花粉紅教學樓前綠蘿20株葉片心形，無花朵花園狗尾草50株葉片細長，穗狀花序第三步：整理分析（15分鐘）：小組匯總數(shù)據(jù)："校園共有12種植物，其中喬木3種（櫻花、楊樹、松樹），灌木2種（月季、冬青），草本7種（綠蘿、狗尾草、三葉草）"；"花園的植物種類最多，操場次之"。結論："校園植物具有一定的多樣性，不同區(qū)域的植物分布不同（如花園多草本，操場多喬木）。"第四步：展示交流（10分鐘）：小組用PPT或海報展示調查結果，分享"最有趣的植物"（如"狗尾草的穗子像狗尾巴""櫻花的花瓣是5片"）。教師總結："校園植物是我們的朋友，我們要愛護它們，不要隨意采摘或破壞。"4.指導要點安全提示：避免觸摸帶刺的植物（如月季）；不要攀爬樹木；遠離危險區(qū)域（如水池）。工具使用：指導學生正確使用APP（如"對準葉片，保持穩(wěn)定"）；提醒學生"不要過度依賴APP"，要結合自己的觀察。拓展延伸：引導學生提出"為什么花園的植物種類最多？"（如"花園有充足的水分和陽光"）；"如何增加校園植物的多樣性？"（如"種植更多種類的花"）。5.評價方式調查過程評價：是否遵守安全規(guī)則（如"不觸摸帶刺植物"）；是否認真觀察（如"記錄了植物的特征"）；小組合作是否有效（如"分工明確，任務完成及時"）。結果呈現(xiàn)評價：調查記錄表的完整性（如"記錄了區(qū)域、名稱、數(shù)量、特征"）；展示的清晰度（如"用圖片和數(shù)據(jù)說明問題"）；結論的合理性（如"校園植物具有多樣性"）。四、總結與建議：提升探究活動有效性的關鍵策略（一）以"問題"為驅動，激發(fā)探究興趣探究活動的起點是"問題"，而非"知識"。教師應通過真實情境（如"兩盆綠蘿的差異""螞蟻覓食"）引發(fā)學生的認知沖突，讓學生主動提出問題（如"根為什么能讓植物挺拔？""螞蟻喜歡吃什么？"）。問題要符合學生的認知水平——既不能太簡單（如"螞蟻會動嗎？"），也不能太復雜（如"螞蟻的神經(jīng)系統(tǒng)如何工作？"）。（二）以"學生"為主體，落實探究過程探究活動的核心是"學生主動參與"，教師的角色是引導者而非"灌輸者"。在實驗設計環(huán)節(jié)，教師應鼓勵學生提出自己的方案（即使方案不完善），并通過提問引導學生完善（如"如何證明根能吸收水分？""需要控制哪些變量？"）；在實施過程中，教師要巡視指導，幫助學生解決問題（如"紅墨水沒進入葉片，可能是因為根被剪斷了"）；在結論環(huán)節(jié)，教師要引導學生用"證據(jù)"支持結論（如"因為實驗組的水位下降了，所以根能吸收水分"）。（三）以"評價"為導向，促進素養(yǎng)發(fā)展評價應貫穿探究活動的全過程，重點關注探究能力與情感態(tài)度的發(fā)展。過程性評價（如觀察記錄表、小組討論記錄）可反映學生的參與度與思維過程；結果性評價（如實驗報告、調查匯報）可反映學生的結論合理性與表達能力。評價方式要多樣化——除了教師評價，還可采用學生自評、同伴互評（如"你覺得他的實驗設計有什么優(yōu)點？""他的匯報是否清楚？"）。小學科學探究活動應與學生的生活經(jīng)驗結合，讓學生感受到"科學就在身邊"。例如，"種子發(fā)芽的條件"可延