小學(xué)科學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)活動(dòng)設(shè)計(jì)與實(shí)施案例摘要本文以“水的旅行”探究項(xiàng)目為例，闡述小學(xué)科學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)邏輯與實(shí)施路徑。該項(xiàng)目以“水的循環(huán)”為核心，融合科學(xué)、數(shù)學(xué)、工程、藝術(shù)（STEM）等學(xué)科，通過問題導(dǎo)入—實(shí)驗(yàn)探究—展示交流三環(huán)節(jié)，引導(dǎo)學(xué)生在動(dòng)手操作中掌握水的三態(tài)變化及水循環(huán)的科學(xué)概念，提升觀察、實(shí)驗(yàn)、合作等探究技能，培養(yǎng)環(huán)保意識(shí)。實(shí)踐表明，該案例符合小學(xué)中年級(jí)學(xué)生認(rèn)知特點(diǎn)，能有效激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，促進(jìn)科學(xué)核心素養(yǎng)的發(fā)展，為一線教師提供了可復(fù)制的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)?zāi)０濉Ｒ浴读x務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》明確指出：“小學(xué)科學(xué)課程以培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)為宗旨，倡導(dǎo)探究式學(xué)習(xí)，注重跨學(xué)科融合，聯(lián)系學(xué)生生活實(shí)際?！眲?chuàng)新實(shí)驗(yàn)作為探究式學(xué)習(xí)的重要載體，能打破“教師講、學(xué)生聽”的傳統(tǒng)模式，讓學(xué)生在“做中學(xué)、思中學(xué)、創(chuàng)中學(xué)”。本文以“水的旅行”探究項(xiàng)目為例，結(jié)合小學(xué)3-4年級(jí)學(xué)生認(rèn)知特點(diǎn)，探討創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)與實(shí)施策略，為一線教師提供實(shí)踐參考。一、案例背景（一）主題選擇依據(jù)“水的旅行”主題源于學(xué)生日常生活，水是學(xué)生最熟悉的物質(zhì)之一（喝水、下雨、冰雕等場景），但學(xué)生對(duì)“水的三態(tài)變化”“水循環(huán)”等抽象概念缺乏直觀認(rèn)知。選擇這一主題的原因有三：1.生活關(guān)聯(lián)性：水的循環(huán)與學(xué)生生活密切相關(guān)（如雨水的形成、自來水的來源），能讓學(xué)生感受到“科學(xué)就在身邊”；2.課程標(biāo)準(zhǔn)要求：《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》將“物質(zhì)的狀態(tài)變化”“水循環(huán)”列為中年級(jí)核心概念，要求學(xué)生“能通過實(shí)驗(yàn)觀察水的三態(tài)變化，描述水循環(huán)的主要過程”；3.學(xué)生認(rèn)知特點(diǎn)：小學(xué)中年級(jí)學(xué)生（8-10歲）以具體形象思維為主，通過直觀實(shí)驗(yàn)?zāi)苡行黄瞥橄蟾拍睿ㄈ缢h(huán)）的學(xué)習(xí)難點(diǎn)。二、設(shè)計(jì)思路（一）目標(biāo)定位1.科學(xué)概念：知道水有固態(tài)（冰）、液態(tài)（水）、氣態(tài)（水蒸氣）三種狀態(tài)；能描述水的三態(tài)變化條件（溫度變化）；了解水循環(huán)的主要過程（蒸發(fā)、凝結(jié)、降水、徑流）。2.探究技能：能設(shè)計(jì)簡單的實(shí)驗(yàn)方案（如“探究水的三態(tài)變化”）；能使用表格、圖畫等方式記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象；能與同伴合作完成探究任務(wù)（分工、交流、分享）。3.情感態(tài)度：激發(fā)對(duì)水的探究興趣；體會(huì)水在生活中的重要性，增強(qiáng)節(jié)約用水的意識(shí)；培養(yǎng)認(rèn)真觀察、實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。（二）設(shè)計(jì)原則1.貼近生活：以“水的旅行”為線索，聯(lián)系學(xué)生熟悉的生活場景（如河流、下雨、冰融化），讓科學(xué)學(xué)習(xí)更具代入感。2.問題導(dǎo)向：以“水從哪里來？到哪里去？”“水會(huì)變嗎？”等開放性問題引導(dǎo)探究，激發(fā)學(xué)生的好奇心與求知欲。3.跨學(xué)科融合：融合科學(xué)（水的三態(tài)變化）、數(shù)學(xué)（記錄時(shí)間、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)）、工程（設(shè)計(jì)水循環(huán)模型）、藝術(shù)（用圖畫記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象）等學(xué)科，促進(jìn)學(xué)生綜合能力發(fā)展。4.開放性：實(shí)驗(yàn)材料（如塑料瓶、土壤、小草）、探究方法（如觀察、實(shí)驗(yàn)、記錄）、匯報(bào)形式（如海報(bào)、實(shí)驗(yàn)演示、故事表演）均具有開放性，鼓勵(lì)學(xué)生創(chuàng)新。（三）學(xué)生認(rèn)知適配小學(xué)中年級(jí)學(xué)生已具備一定的觀察能力與動(dòng)手操作能力，但抽象思維較弱。因此，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)以直觀現(xiàn)象為核心（如冰融化、水蒸氣凝結(jié)成小水滴），通過具體操作幫助學(xué)生理解抽象概念（如水循環(huán)）。三、實(shí)施過程（一）前期準(zhǔn)備（1課時(shí)）1.問題導(dǎo)入：教師展示一組圖片（河流、湖泊、下雨、冰雕），提問：“這些圖片中的水有什么不同？水是怎樣‘旅行’的？”引導(dǎo)學(xué)生提出問題，如“水為什么會(huì)變成冰？”“水蒸發(fā)后去哪里了？”“下雨的水是從哪里來的？”等。2.分組與計(jì)劃：將學(xué)生分成4-5人一組，每組選擇1個(gè)感興趣的問題，制定探究計(jì)劃。教師指導(dǎo)學(xué)生明確“探究目的—材料—步驟—記錄方式”，例如“探究水的三態(tài)變化”的計(jì)劃：目的：觀察水的固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)變化；材料：冰塊、燒杯、酒精燈（教師操作）、玻璃片；步驟：冰融化→水蒸發(fā)→水蒸氣凝結(jié)；記錄：用表格（狀態(tài)、變化條件、現(xiàn)象）或圖畫（冰→水→水蒸氣→小水滴）記錄。（二）探究階段（2課時(shí)）活動(dòng)1：水的形態(tài)變變變（探究三態(tài)變化）材料：冰塊、燒杯、玻璃片、計(jì)時(shí)器。步驟：1.冰融化：每組取1塊冰塊放入燒杯，觀察冰塊變化（從固體變?yōu)橐后w），用計(jì)時(shí)器記錄完全融化的時(shí)間（如“5分鐘”）；2.水蒸發(fā)：教師演示用酒精燈加熱燒杯中的水（強(qiáng)調(diào)安全：用火柴點(diǎn)燃酒精燈，加熱時(shí)遠(yuǎn)離燒杯），學(xué)生觀察“水變成水蒸氣”的現(xiàn)象（燒杯上方有“白霧”）；3.水蒸氣凝結(jié)：學(xué)生將冷玻璃片放在燒杯上方，觀察玻璃片上的變化（水蒸氣遇冷變成小水滴）。學(xué)生活動(dòng)：分工合作（操作組、觀察組、記錄組），用表格記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象（如下表）。狀態(tài)變化條件現(xiàn)象描述冰（固態(tài)）溫度升高慢慢變成水（液態(tài)）水（液態(tài)）溫度升高（加熱）變成水蒸氣（氣態(tài)），有白霧水蒸氣（氣態(tài)）溫度降低（遇冷）變成小水滴（液態(tài)），附在玻璃片上活動(dòng)2：水的路徑追蹤（模擬水循環(huán)）材料：透明塑料瓶（去掉上半部分）、土壤、小草、水、保鮮膜、橡皮筋。步驟：1.在塑料瓶底部鋪1層土壤（約2cm厚），種植2-3棵小草（如綠蘿、小草），加入適量水（濕潤土壤）；2.用保鮮膜封住塑料瓶開口，用橡皮筋扎緊（模擬“大氣層”）；3.將塑料瓶放在陽光下照射（或用臺(tái)燈照射），每天觀察瓶內(nèi)變化（持續(xù)3天）。學(xué)生活動(dòng)：每天記錄瓶內(nèi)現(xiàn)象，用“旅行日記”描述（如“第1天：土壤濕潤，小草直立；第2天：保鮮膜上有小水滴；第3天：小水滴落下來，像下雨一樣”）。活動(dòng)3：水的旅行總結(jié)（整理與分析）材料：實(shí)驗(yàn)記錄、圖畫本、馬克筆。步驟：1.每組整理前兩個(gè)活動(dòng)的記錄，分析“水的旅行”路線；2.用圖畫制作“水循環(huán)流程圖”（如“湖泊中的水→蒸發(fā)→天空中的云→凝結(jié)→下雨→流回湖泊”）；3.回答最初的問題（如“水蒸發(fā)后變成水蒸氣，升到天空中，遇冷凝結(jié)成小水滴，形成云，云變重了就會(huì)下雨，雨水流回湖泊，完成‘旅行’”）。（三）展示交流（1課時(shí)）1.分組匯報(bào)：每組選擇1種方式展示探究結(jié)果，如：實(shí)驗(yàn)演示：現(xiàn)場操作“水的三態(tài)變化”，讓其他學(xué)生觀察；海報(bào)展示：用圖畫和文字說明“水循環(huán)流程圖”；故事表演：用童話劇演繹“水的旅行”（如“小水滴的冒險(xiǎn)”：小水滴從湖泊出發(fā)，蒸發(fā)到天空，變成云，然后下雨回到湖泊）。2.互動(dòng)提問：其他組學(xué)生針對(duì)匯報(bào)內(nèi)容提問（如“為什么保鮮膜上的小水滴會(huì)落下來？”“水蒸發(fā)需要什么條件？”），匯報(bào)組學(xué)生回答，教師適時(shí)補(bǔ)充（如“小水滴變多了，重量超過保鮮膜的承受力，就會(huì)落下來，這就是‘降水’”）。3.總結(jié)提升：教師總結(jié)“水的旅行”核心概念（水循環(huán)的主要過程：蒸發(fā)、凝結(jié)、降水、徑流），聯(lián)系生活提問：“我們應(yīng)該怎樣節(jié)約用水？”引導(dǎo)學(xué)生說出“隨手關(guān)水龍頭”“用淘米水澆花”“不浪費(fèi)水”等，增強(qiáng)環(huán)保意識(shí)。四、效果分析（一）知識(shí)掌握情況通過實(shí)驗(yàn)探究，學(xué)生對(duì)“水的三態(tài)變化”“水循環(huán)”的理解明顯加深。課后測試顯示：85%的學(xué)生能正確描述水的三態(tài)變化（冰→水→水蒸氣→小水滴）；78%的學(xué)生能說出水循環(huán)的主要過程（蒸發(fā)、凝結(jié)、降水、徑流）；65%的學(xué)生能解釋“下雨的水是從哪里來的”（云里的小水滴落下來）。（二）探究技能提升1.觀察與記錄：學(xué)生能認(rèn)真觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象（如冰融化時(shí)的體積變化、水蒸氣凝結(jié)時(shí)的小水滴數(shù)量），并能用表格、圖畫等方式準(zhǔn)確記錄（如用流程圖表示水循環(huán)）。2.合作與交流：每組學(xué)生能分工合作（操作、觀察、記錄），在匯報(bào)時(shí)能清晰表達(dá)自己的想法（如“我們組觀察到，冰融化需要5分鐘，水蒸發(fā)需要加熱”）。3.問題解決：學(xué)生能通過實(shí)驗(yàn)解決提出的問題（如“水蒸發(fā)后去哪里了？”——“變成水蒸氣，升到天空中”）。（三）情感態(tài)度變化1.興趣激發(fā)：很多學(xué)生在課后主動(dòng)探究與水有關(guān)的現(xiàn)象（如“觀察家里的水壺?zé)畷r(shí)的水蒸氣”“記錄下雨后的積水變化”），有的學(xué)生還制作了“水的旅行”手賬本。2.環(huán)保意識(shí)：學(xué)生體會(huì)到“水的旅行很辛苦”，主動(dòng)提出“要節(jié)約用水”，如“洗手時(shí)要關(guān)緊水龍頭”“用洗臉?biāo)疂不ā薄?.科學(xué)態(tài)度：學(xué)生學(xué)會(huì)了“認(rèn)真觀察”（如“我發(fā)現(xiàn)冰融化時(shí)，體積變小了”）、“實(shí)事求是的記錄”（如“我們組的冰融化用了6分鐘，不是5分鐘”）。五、反思與改進(jìn)（一）存在的問題1.材料優(yōu)化：部分塑料瓶的透明度不夠，導(dǎo)致學(xué)生觀察不到瓶內(nèi)“小水滴形成”的細(xì)節(jié)；2.時(shí)間安排：探究階段的“水的路徑追蹤”（3天）需要課后完成，部分學(xué)生的記錄不夠及時(shí)；3.參與均衡：有些內(nèi)向的學(xué)生在分組討論時(shí)發(fā)言較少，主要由外向的學(xué)生主導(dǎo)；4.安全細(xì)節(jié)：在“水蒸發(fā)”實(shí)驗(yàn)中，有學(xué)生用手觸摸加熱后的燒杯（雖未受傷，但存在安全隱患）。（二）改進(jìn)措施1.材料調(diào)整：選擇透明度更高的塑料瓶（如礦泉水瓶），或在瓶身貼“觀察窗”（用透明膠帶粘?。?，方便學(xué)生觀察；2.時(shí)間管理：在課堂上預(yù)留10分鐘指導(dǎo)學(xué)生“如何記錄課后實(shí)驗(yàn)”（如用手機(jī)拍照片、寫簡短日記），并定期檢查；3.角色分配：在分組時(shí)明確每個(gè)學(xué)生的角色（如“發(fā)言者”“記錄者”“操作員”），并定期輪換，確保每個(gè)學(xué)生都有參與機(jī)會(huì)；4.安全強(qiáng)化：在實(shí)驗(yàn)前，用視頻演示“酒精燈的正確使用方法”（如“用燈帽蓋滅酒精燈，不能用嘴吹”），并在實(shí)驗(yàn)過程中巡回指導(dǎo)，提醒學(xué)生“遠(yuǎn)離加熱中的燒杯”。六、結(jié)語“水的旅行”探究項(xiàng)目以“生活—問題—探究—總結(jié)”為主線，通過直觀實(shí)驗(yàn)、跨學(xué)科融合、自主探究等方式，幫助學(xué)生掌握了科學(xué)概念，提升了探究技能，培養(yǎng)了情感態(tài)度。該案例的啟發(fā)在于：小學(xué)科學(xué)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)要貼近學(xué)生生活，以問題為導(dǎo)向，給予學(xué)生充分的自主探究空間，同時(shí)注重反思與改進(jìn)，不斷優(yōu)化實(shí)驗(yàn)效果。未來，我們可以將“水的旅行”拓展為“長期探究項(xiàng)目”（如“觀察校園里的水”“調(diào)查家庭用水量”），進(jìn)一步深化學(xué)生對(duì)“水的重要性”的認(rèn)識(shí)