小學(xué)科學(xué)探究性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案小學(xué)科學(xué)探究性實(shí)驗(yàn)是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維、實(shí)踐能力與創(chuàng)新意識(shí)的重要載體。在新課標(biāo)強(qiáng)調(diào)“探究與實(shí)踐”核心素養(yǎng)的背景下，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)需兼顧科學(xué)性、趣味性與教育性，引導(dǎo)學(xué)生從“被動(dòng)觀察”走向“主動(dòng)探究”。本文結(jié)合小學(xué)階段學(xué)生認(rèn)知特點(diǎn)，從設(shè)計(jì)原則、案例實(shí)踐、實(shí)施建議三方面構(gòu)建探究性實(shí)驗(yàn)體系，為一線教學(xué)提供可操作的實(shí)踐范式。一、探究性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的核心原則（一）目標(biāo)導(dǎo)向：錨定科學(xué)素養(yǎng)的三維發(fā)展實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)需圍繞“科學(xué)概念理解、探究能力培養(yǎng)、態(tài)度責(zé)任形成”三維目標(biāo)。例如，在“植物向光性”實(shí)驗(yàn)中，不僅要讓學(xué)生觀察植物生長(zhǎng)方向（概念目標(biāo)），更要引導(dǎo)其設(shè)計(jì)對(duì)照實(shí)驗(yàn)（能力目標(biāo)），最終形成“生物適應(yīng)環(huán)境”的科學(xué)觀念（態(tài)度目標(biāo)）。目標(biāo)需貼合《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》學(xué)段要求，低年級(jí)側(cè)重“觀察與描述”，高年級(jí)側(cè)重“推理與論證”。（二）學(xué)生主體性：從“教實(shí)驗(yàn)”到“做探究”實(shí)驗(yàn)應(yīng)賦予學(xué)生自主探究的空間。以“土壤里有什么”為例，教師可提供放大鏡、篩網(wǎng)、燒杯等工具，讓學(xué)生通過(guò)“看、摸、篩、沉”等操作自主發(fā)現(xiàn)土壤中的沙粒、腐殖質(zhì)、水分，而非直接講解結(jié)論。教師角色從“講授者”轉(zhuǎn)變?yōu)椤耙龑?dǎo)者”，通過(guò)提問(wèn)“你發(fā)現(xiàn)了什么特殊現(xiàn)象？”“如何證明你的猜想？”推動(dòng)探究深入。（三）生活化情境：從“實(shí)驗(yàn)室”到“生活場(chǎng)”實(shí)驗(yàn)素材應(yīng)源于學(xué)生生活經(jīng)驗(yàn)。例如，探究“材料的導(dǎo)熱性”時(shí)，可選用鐵鍋、木勺、塑料勺等廚房常見(jiàn)物品，讓學(xué)生用手感受不同材料盛熱水后的溫度變化；探究“影子的變化”時(shí)，可在操場(chǎng)利用陽(yáng)光和玩偶模擬不同時(shí)段的影子長(zhǎng)短。生活化情境能降低認(rèn)知門檻，增強(qiáng)探究的真實(shí)感與趣味性。（四）安全與可行性：適配小學(xué)階段操作能力實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)需考慮學(xué)生操作安全與材料可獲得性。低年級(jí)實(shí)驗(yàn)應(yīng)避免使用尖銳工具、高溫物品，可采用“觀察+簡(jiǎn)單操作”形式（如“觀察蚯蚓的運(yùn)動(dòng)”）；高年級(jí)可適度引入“控制變量”實(shí)驗(yàn)（如“電磁鐵磁力大小與線圈匝數(shù)的關(guān)系”），但需簡(jiǎn)化步驟，提供明確的操作指引（如“線圈匝數(shù)分別為20圈、40圈、60圈”）。二、分領(lǐng)域探究性實(shí)驗(yàn)案例設(shè)計(jì)（一）生命科學(xué)領(lǐng)域：《種子萌發(fā)的環(huán)境條件》適用年級(jí)：中高年級(jí)實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)：通過(guò)控制變量實(shí)驗(yàn)，探究水分、溫度、空氣對(duì)種子萌發(fā)的影響，理解生物生存依賴環(huán)境條件。實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備：綠豆種子（或菜豆）、透明塑料盒（4個(gè)）、紙巾、水、冰箱。探究過(guò)程：1.提出問(wèn)題：“種子萌發(fā)需要哪些條件？”引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合生活經(jīng)驗(yàn)（如“潮濕的豆子容易發(fā)芽”“冬天種子難發(fā)芽”）提出猜想。2.作出假設(shè)：分組討論后，假設(shè)“種子萌發(fā)需要水分、適宜的溫度、充足的空氣”。3.設(shè)計(jì)方案：組1（對(duì)照組）：紙巾濕潤(rùn)，種子置于室溫，敞口（空氣充足）。組2（缺水組）：紙巾干燥，其余同組1。組3（低溫組）：紙巾濕潤(rùn)，種子置于冰箱（4℃）。組4（缺氣組）：紙巾濕潤(rùn)，種子完全浸沒(méi)水中（隔絕空氣）。4.實(shí)施探究：每天觀察并記錄種子的變化（是否膨大、生根、發(fā)芽），持續(xù)5-7天。5.得出結(jié)論：對(duì)比四組實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)只有組1種子正常萌發(fā)，驗(yàn)證假設(shè)。6.拓展延伸：提問(wèn)“沙漠中的種子如何萌發(fā)？”引導(dǎo)學(xué)生思考生物對(duì)極端環(huán)境的適應(yīng)策略。設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)控制變量法培養(yǎng)科學(xué)推理能力，結(jié)合長(zhǎng)期觀察養(yǎng)成耐心與責(zé)任感。（二）物質(zhì)科學(xué)領(lǐng)域：《不同材料的吸水性比較》適用年級(jí)：低年級(jí)實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)：觀察并描述不同材料的吸水現(xiàn)象，初步感知材料的特性，培養(yǎng)分類與表達(dá)能力。實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備：衛(wèi)生紙、卡紙、塑料片、棉布、滴管、有顏色的水（便于觀察）。探究過(guò)程：1.情境導(dǎo)入：“下雨了，哪種材料能更快吸干手帕上的水？”引發(fā)學(xué)生興趣。2.操作觀察：學(xué)生用滴管將等量的有色水滴在不同材料表面，觀察水的擴(kuò)散、滲透速度，用“很快吸干”“慢慢吸干”“沒(méi)變化”描述現(xiàn)象。3.分類總結(jié)：根據(jù)吸水能力將材料分為“吸水性強(qiáng)”（衛(wèi)生紙、棉布）、“吸水性弱”（卡紙）、“不吸水”（塑料片）三類，繪制簡(jiǎn)單的柱狀圖記錄結(jié)果。4.生活應(yīng)用：提問(wèn)“為什么毛巾用棉布做？雨傘用塑料做？”引導(dǎo)學(xué)生聯(lián)系生活解釋材料特性的應(yīng)用。設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)直觀觀察建立“材料特性”的感性認(rèn)知，培養(yǎng)低年級(jí)學(xué)生的觀察與表達(dá)能力。（三）地球與宇宙科學(xué)領(lǐng)域：《月相變化的模擬實(shí)驗(yàn)》適用年級(jí)：高年級(jí)實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)：通過(guò)模擬實(shí)驗(yàn)理解月相成因，培養(yǎng)空間想象與模型建構(gòu)能力。實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備：皮球（代表月球）、手電筒（代表太陽(yáng)）、黑板（代表地球）。探究過(guò)程：1.問(wèn)題驅(qū)動(dòng)：“為什么月亮有時(shí)圓有時(shí)缺？”結(jié)合農(nóng)歷月相圖片引發(fā)認(rèn)知沖突。2.模擬實(shí)驗(yàn)：學(xué)生A手持手電筒（太陽(yáng)），學(xué)生B手持皮球（月球），圍繞黑板（地球）逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。學(xué)生C站在黑板前（地球視角），觀察皮球被照亮的部分（月相），并記錄不同位置的“月相”形狀。3.分析推理：對(duì)比記錄的“月相”與真實(shí)月相圖片，討論“月相變化與日、地、月相對(duì)位置的關(guān)系”，總結(jié)月相變化規(guī)律。4.拓展思考：“為什么農(nóng)歷十五的月亮看起來(lái)最圓？”引導(dǎo)學(xué)生理解“滿月”時(shí)的位置關(guān)系。設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)模型建構(gòu)突破抽象概念的學(xué)習(xí)難點(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)生的空間思維與邏輯推理能力。三、實(shí)驗(yàn)實(shí)施的教學(xué)建議（一）教學(xué)準(zhǔn)備：從“預(yù)設(shè)”到“生成”1.材料準(zhǔn)備：除統(tǒng)一提供的材料外，鼓勵(lì)學(xué)生自主尋找實(shí)驗(yàn)素材（如“種子萌發(fā)”實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生可自帶不同種類的種子），增強(qiáng)參與感。2.預(yù)實(shí)驗(yàn)：教師需提前完成實(shí)驗(yàn)，預(yù)判可能出現(xiàn)的問(wèn)題（如“種子萌發(fā)實(shí)驗(yàn)中，冰箱組種子可能因低溫發(fā)霉”），調(diào)整實(shí)驗(yàn)條件（如改用密封袋減少水分蒸發(fā)）。（二）過(guò)程指導(dǎo)：從“操作”到“思維”1.提問(wèn)引導(dǎo)：針對(duì)不同探究階段設(shè)計(jì)問(wèn)題鏈。例如在“材料吸水性”實(shí)驗(yàn)中，觀察階段問(wèn)“水在紙上的變化和在塑料片上的一樣嗎？”；總結(jié)階段問(wèn)“為什么不同材料的吸水能力不同？”。2.小組合作：采用“異質(zhì)分組”（能力互補(bǔ)），明確角色分工（操作員、記錄員、發(fā)言人），培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。3.安全提示：實(shí)驗(yàn)前強(qiáng)調(diào)操作規(guī)范（如“使用剪刀時(shí)注意方向”“遠(yuǎn)離加熱設(shè)備”），低年級(jí)實(shí)驗(yàn)需教師全程看護(hù)。（三）評(píng)價(jià)方式：從“結(jié)果”到“過(guò)程”1.過(guò)程性評(píng)價(jià)：記錄學(xué)生的提問(wèn)質(zhì)量、操作規(guī)范性、小組合作表現(xiàn)，例如用“探究記錄表”記錄學(xué)生的假設(shè)、實(shí)驗(yàn)步驟、發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題。2.作品評(píng)價(jià)：展示學(xué)生的實(shí)驗(yàn)報(bào)告、觀察日記、模型作品（如“月相變化”的手繪示意圖），關(guān)注其思維過(guò)程的呈現(xiàn)。3.反思評(píng)價(jià)：引導(dǎo)學(xué)生撰寫(xiě)“實(shí)驗(yàn)反思”，如“如果重新做這個(gè)實(shí)驗(yàn)，我會(huì)改進(jìn)哪里？”，培養(yǎng)元認(rèn)知能力。四、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的評(píng)價(jià)與反思探究性實(shí)驗(yàn)的效果需從“學(xué)生發(fā)展”與“教學(xué)改進(jìn)”雙重視角評(píng)估。一方面，觀察學(xué)生是否能提出可探究的問(wèn)題、設(shè)計(jì)合理的實(shí)驗(yàn)方案、基于證據(jù)得出結(jié)論；另一方面，反思實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的不足，如“種子萌發(fā)實(shí)驗(yàn)周期較長(zhǎng)，如何結(jié)合短視頻記錄加速觀察？”“月相模擬實(shí)驗(yàn)中，部分學(xué)生難以理解‘視角’概念，是否可借助AR技術(shù)增強(qiáng)直觀性？”。未來(lái)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)可進(jìn)一步融合跨學(xué)科元素（如“種子萌發(fā)”結(jié)合數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)、語(yǔ)文觀察日記），針對(duì)不同學(xué)習(xí)風(fēng)格的學(xué)