激發(fā)學生探究精神的教學設計案例引言在核心素養(yǎng)導向的教育改革中，探究精神是科學課程培養(yǎng)的核心目標之一?！读x務教育科學課程標準（2022年版）》明確提出，要讓學生"經(jīng)歷科學探究的過程，學習科學探究的方法，發(fā)展科學探究能力"。探究精神的培養(yǎng)，不僅能幫助學生建構結(jié)構化的科學知識，更能塑造其"敢于質(zhì)疑、善于實證、勇于創(chuàng)新"的思維品質(zhì)。本文以小學中高年級"植物生長與環(huán)境因素的關系"為例，呈現(xiàn)一個聚焦探究精神培養(yǎng)的教學設計案例，探討如何通過情境錨定-問題聚焦-方案建構-實踐迭代-成果升華的閉環(huán)流程，讓學生在主動探究中發(fā)展科學思維與實踐能力。一、教學設計概述1.課題名稱"植物生長需要什么？——探究光照對綠蘿生長的影響"2.適用年級小學四年級（8-10歲）3.課時安排4課時（每課時40分鐘，含1課時前置觀察、2課時實驗實施、1課時成果交流）4.設計理念以建構主義理論為指導，遵循"從做中學"（杜威）的原則，通過"真實情境-問題驅(qū)動-動手探究-反思遷移"的學習路徑，讓學生成為探究的主體。教師作為"引導者"，通過提供結(jié)構化支架（如實驗設計模板、數(shù)據(jù)記錄工具），幫助學生突破變量控制、邏輯推理等難點，逐步形成"提出問題-作出假設-設計實驗-收集證據(jù)-得出結(jié)論"的科學探究思維。二、設計背景1.學科背景"植物的生長需求"是小學科學"生命世界"領域的核心內(nèi)容之一。學生已初步認識植物的基本結(jié)構（根、莖、葉），但對"環(huán)境因素如何影響植物生長"的認知多停留在"經(jīng)驗層面"（如"植物需要陽光"），缺乏實證意識與變量控制的能力。通過探究"光照對綠蘿生長的影響"，可將抽象的"生長需求"轉(zhuǎn)化為具體的"可測量指標"（如葉片數(shù)量、長度），讓學生在實踐中理解"科學結(jié)論需要證據(jù)支持"。2.學生特點四年級學生好奇心強，喜歡動手操作，但邏輯思維仍以具體形象為主，難以自主識別"無關變量"（如水分、溫度）。因此，教學設計需通過可視化情境（如校園植物對比）引發(fā)興趣，通過小組合作降低探究難度，通過分步指導（如變量識別練習）培養(yǎng)嚴謹?shù)目茖W態(tài)度。三、教學目標1.知識與技能（1）知道植物生長需要光照等環(huán)境因素；（2）能識別實驗中的自變量（光照）、因變量（生長指標）與控制變量（水分、溫度等）。2.過程與方法（1）經(jīng)歷"提出問題-作出假設-設計實驗-收集數(shù)據(jù)-分析結(jié)論"的探究流程；（2）學會用圖表（如折線圖）記錄與展示實驗數(shù)據(jù)。3.情感態(tài)度與價值觀（1）激發(fā)對植物生長的探究興趣，形成"用證據(jù)說話"的科學態(tài)度；（2）在小組合作中學會傾聽與分享，培養(yǎng)團隊協(xié)作精神。四、教學重難點1.教學重點掌握科學探究的基本流程，學會設計控制變量的實驗方案。2.教學難點理解"變量控制"的重要性，能準確識別與控制實驗中的無關變量。五、教學流程設計本設計遵循"情境引發(fā)問題-問題驅(qū)動探究-探究深化思維"的邏輯，分為六個環(huán)節(jié)，具體如下：環(huán)節(jié)1：情境錨定——從"觀察差異"到"提出疑問"（10分鐘）目標：通過真實情境引發(fā)認知沖突，激發(fā)探究欲望。實施步驟：（1）情境展示：教師呈現(xiàn)兩張校園綠蘿的照片——一張是種植在教學樓陽臺（向陽處）的綠蘿（葉片茂密、顏色翠綠），另一張是種植在走廊角落（背陰處）的綠蘿（葉片稀疏、顏色發(fā)黃）。（2）問題引導：師："這兩盆綠蘿都是同一個班級種植的，為什么生長狀況不一樣？"生："向陽的綠蘿長得好，背陰的長得差。""可能陽光不一樣？""水分不夠？"（3）聚焦問題：師："大家提到了'陽光''水分'等因素，那我們可以選擇其中一個因素來研究。今天我們就來探究——光照對綠蘿生長有影響嗎？"設計意圖：用學生熟悉的校園植物作為情境，讓探究問題"源于生活"，避免"假大空"。通過對比差異，引發(fā)學生的"認知不平衡"，自然過渡到探究主題。環(huán)節(jié)2：問題聚焦——從"是什么"到"為什么"（15分鐘）目標：將"生活化問題"轉(zhuǎn)化為"可探究的科學問題"，學會作出合理假設。實施步驟：（1）問題轉(zhuǎn)化：師："'光照對綠蘿生長有影響嗎？'這個問題可以拆分成更具體的問題嗎？比如，'光照充足的綠蘿比光照不足的綠蘿長得更快嗎？'或者'光照會影響綠蘿的葉片數(shù)量嗎？'"（2）作出假設：引導學生根據(jù)已有經(jīng)驗提出假設，如："我們假設，光照充足的綠蘿葉片數(shù)量更多。"（要求學生用"如果……那么……"的句式表達，如"如果綠蘿獲得充足光照，那么它的葉片數(shù)量會比光照不足的綠蘿多"）。（3）變量識別：通過"小組討論+教師引導"，明確實驗中的變量：自變量（改變的因素）：光照（充足/不足）；因變量（測量的因素）：葉片數(shù)量、葉片長度（選擇1-2個可測量的指標）；控制變量（保持不變的因素）：綠蘿的初始大小、水分、溫度、土壤等。設計意圖：通過"問題拆解"，讓學生理解"科學問題需要具體、可測量"；通過"變量識別"，為后續(xù)實驗設計奠定基礎，培養(yǎng)"控制變量"的意識。環(huán)節(jié)3：方案建構——基于證據(jù)的實驗設計（20分鐘）目標：學會設計控制變量的實驗方案，提升邏輯思維能力。實施步驟：（1）提供支架：教師發(fā)放"實驗設計模板"（見表1），引導學生填寫。表1實驗設計模板探究問題光照對綠蘿的葉片數(shù)量有影響嗎？假設如果綠蘿獲得充足光照，那么葉片數(shù)量更多自變量光照（充足/不足）因變量葉片數(shù)量（每3天記錄一次）控制變量綠蘿初始大小、水分（每周澆等量水）、溫度（同一教室）、土壤（相同盆土）實驗材料兩盆大小相近的綠蘿、遮光布、澆水壺、記錄冊實驗步驟1.選擇兩盆初始葉片數(shù)量相同的綠蘿，標記為A（向陽處）、B（用遮光布覆蓋）；

2.每周給兩盆綠蘿澆等量的水；

3.每3天記錄一次兩盆綠蘿的葉片數(shù)量；

4.持續(xù)觀察2周。（2）小組討論：學生以4人小組為單位，根據(jù)模板設計實驗方案，教師巡回指導，重點解決以下問題："如何保證兩盆綠蘿的初始狀態(tài)相同？"（選擇同一批購買、大小相近的綠蘿）；"如何控制水分？"（用相同的澆水壺，每周澆固定量的水）；"如何記錄數(shù)據(jù)？"（設計"數(shù)據(jù)記錄表"，包括日期、A盆葉片數(shù)、B盆葉片數(shù)）。（3）方案展示與優(yōu)化：各小組展示方案，其他小組提出質(zhì)疑（如"遮光布會不會影響溫度？"），教師引導學生調(diào)整（如"將兩盆綠蘿放在同一教室，避免溫度差異"）。設計意圖：通過"模板支架"降低設計難度，讓學生聚焦"變量控制"的核心；通過"小組討論+同伴質(zhì)疑"，培養(yǎng)批判性思維，完善實驗方案的嚴謹性。環(huán)節(jié)4：實踐探究——動手操作與數(shù)據(jù)記錄（2課時）目標：通過實際操作，積累實驗證據(jù)，培養(yǎng)耐心與細致的科學態(tài)度。實施步驟：（1）實驗準備：教師提前準備實驗材料（兩盆綠蘿、遮光布、澆水壺、記錄冊），確保每小組有一套材料。（2）操作指導：第一步：標記綠蘿（A盆：向陽處，B盆：遮光處）；第二步：初始數(shù)據(jù)記錄（記錄兩盆綠蘿的初始葉片數(shù)量、長度）；第三步：日常護理（每周五下午統(tǒng)一澆水，每3天記錄一次數(shù)據(jù)）；第四步：問題處理（如發(fā)現(xiàn)B盆綠蘿葉片發(fā)黃，引導學生思考"是不是遮光布太嚴？"，并調(diào)整遮光程度）。（3）數(shù)據(jù)記錄：學生用"數(shù)據(jù)記錄表"（見表2）記錄每天的觀察結(jié)果，教師提醒"要真實記錄，即使結(jié)果和假設不一樣"。表2綠蘿生長數(shù)據(jù)記錄表（小組：______日期：______）日期A盆（光照充足）葉片數(shù)B盆（光照不足）葉片數(shù)備注（如葉片顏色、生長狀態(tài)）第1天55葉片翠綠，無黃葉第4天65A盆長出1片新葉，B盆無變化第7天75B盆葉片有點發(fā)黃設計意圖：讓學生在"動手做"中體驗科學探究的過程，通過"真實數(shù)據(jù)"培養(yǎng)"尊重事實"的科學態(tài)度；通過"問題處理"（如調(diào)整遮光程度），讓學生理解"實驗不是一成不變的，需要根據(jù)實際情況調(diào)整"。環(huán)節(jié)5：成果迭代——分析與論證（1課時）目標：通過數(shù)據(jù)整理與分析，得出科學結(jié)論，提升邏輯推理能力。實施步驟：（1）數(shù)據(jù)整理：各小組將"數(shù)據(jù)記錄表"中的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為"折線圖"（用Excel或手工繪制），橫坐標為"時間（天）"，縱坐標為"葉片數(shù)量"，對比A、B兩盆綠蘿的生長趨勢。（2）結(jié)論推導：引導學生根據(jù)圖表得出結(jié)論，如："從折線圖可以看出，A盆（光照充足）的葉片數(shù)量從5片增加到8片，B盆（光照不足）的葉片數(shù)量始終是5片，因此我們的假設是正確的——光照對綠蘿的葉片數(shù)量有影響，充足的光照能促進綠蘿生長。"（3）成果交流：各小組用PPT展示實驗過程與結(jié)論，其他小組提出問題（如"你們有沒有控制水分？""如果觀察時間更長，結(jié)果會不會不一樣？"），展示小組進行解答。（4）教師總結(jié)：師："今天我們通過實驗證明了光照對綠蘿生長的影響，但是科學探究并沒有結(jié)束——如果我們換一種植物（如多肉），結(jié)果會不會一樣？如果我們研究水分對植物生長的影響，應該怎么設計實驗？"設計意圖：通過"數(shù)據(jù)可視化"（折線圖），讓學生直觀看到變量之間的關系；通過"成果交流"，培養(yǎng)表達與傾聽能力；通過"問題延伸"，激發(fā)持續(xù)探究的興趣。環(huán)節(jié)6：總結(jié)升華——從探究到遷移（10分鐘）目標：總結(jié)探究方法，聯(lián)系生活實際，培養(yǎng)應用意識。實施步驟：（1）方法總結(jié)：師："今天我們做了一個科學探究，誰能說說探究的步驟？"（學生回答：提出問題-作出假設-設計實驗-收集數(shù)據(jù)-分析結(jié)論）。（2）生活遷移：師："我們家里種的花，為什么要放在陽臺？"（學生回答："因為需要充足的光照。"）"如果我們想讓多肉植物長得好，應該怎么照顧它？"（學生回答："多曬太陽，少澆水。"）。（3）拓展任務：師："請大家課后選擇一個新的問題（如'水分對綠豆發(fā)芽有影響嗎？''溫度對金魚呼吸有影響嗎？'），設計一個實驗方案，下節(jié)課我們一起交流。"設計意圖：通過"方法總結(jié)"，讓學生形成結(jié)構化的探究思維；通過"生活遷移"，讓探究結(jié)果"回歸生活"，體現(xiàn)科學的實用價值；通過"拓展任務"，激發(fā)學生的"后續(xù)探究欲望"，讓探究精神延續(xù)到課堂之外。六、評價設計為了全面評價學生的探究過程與成果，采用多元評價主體（學生、教師、同伴）與過程性評價+結(jié)果性評價相結(jié)合的方式，具體如下：1.過程性評價（占60%）（1）參與度：記錄學生在小組討論、實驗操作、數(shù)據(jù)記錄中的表現(xiàn)（如是否積極發(fā)言、是否認真記錄）；（2）方案設計：評價實驗方案的合理性（如變量控制是否到位、步驟是否清晰）；（3）問題解決：評價學生在實驗中遇到問題時的應對能力（如是否能調(diào)整遮光程度、是否能解釋數(shù)據(jù)異常）。2.結(jié)果性評價（占40%）（1）數(shù)據(jù)記錄：評價數(shù)據(jù)的真實性與完整性（如是否有遺漏、是否準確）；（2）結(jié)論推導：評價結(jié)論的邏輯性（如是否基于數(shù)據(jù)、是否符合假設）；（3）成果交流：評價表達的清晰度與條理性（如是否能說清實驗過程、是否能回答同伴的問題）。3.評價工具（1）成長記錄冊：記錄學生在探究過程中的照片、數(shù)據(jù)記錄表、折線圖等；（2）同伴評價表：讓學生互相評價"合作態(tài)度""表達能力"等；（3）教師評語：針對學生的特點給出個性化反饋（如"你設計的實驗方案很嚴謹，繼續(xù)加油！""你在交流時表達得很清楚，值得大家學習！"）。七、反思與拓展1.設計亮點（1）情境真實：用校園里的綠蘿作為探究對象，讓學生感受到"科學就在身邊"；（2）支架有效：通過"實驗設計模板""數(shù)據(jù)記錄表"等支架，降低探究難度，讓學生能"跳一跳，夠得著"；（3）思維深化：通過"變量識別""同伴質(zhì)疑""結(jié)果分析"等環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學生的邏輯思維與批判性思維。2.改進方向（1）時間安排：實驗實施需要2周時間，可利用課后服務時間進行，避免占用正課時間；（2）差異關注：對于能力較弱的學生，可提供更具體的指導（如"幫他們選擇初始葉片數(shù)量相同的綠蘿"）；（3）技術融合：可利用手機APP（如"形色"）識別植物生長狀態(tài)，或用傳感器記錄溫度、濕度等數(shù)據(jù)，提升探究的科學性。3.拓展活動（1）跨學科探究：結(jié)合數(shù)學中的"統(tǒng)計"知識，讓學生計算綠蘿的生長速率（如每天增加的葉片數(shù)）；（2）項目式學習：以"打造班級植物角"為主題，讓學生探究不同植物的生長需求（如喜陽/喜陰、耐旱/喜濕），設計植物角的布局；（3）科普宣傳：讓學生制作"植物生長小手冊"，向低年級學生