小學(xué)科學(xué)課程以培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)為核心，實(shí)驗(yàn)探究是學(xué)生建構(gòu)科學(xué)概念、發(fā)展探究能力的關(guān)鍵載體。新課標(biāo)明確提出“探究實(shí)踐”的課程理念，要求教師通過精心設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷“提出問題—作出假設(shè)—制訂計(jì)劃—實(shí)施計(jì)劃—得出結(jié)論—表達(dá)交流”的完整探究過程。本文結(jié)合教學(xué)實(shí)踐，從實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的核心原則出發(fā)，剖析三類典型課堂實(shí)驗(yàn)案例的實(shí)施邏輯與實(shí)踐反思，為一線教師提供可借鑒的教學(xué)范式。一、小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的核心原則實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的質(zhì)量直接影響學(xué)生的探究體驗(yàn)與科學(xué)思維發(fā)展，需把握以下原則：（一）目標(biāo)導(dǎo)向性：錨定課標(biāo)核心概念實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)需緊扣課程標(biāo)準(zhǔn)中的核心概念，將抽象的科學(xué)觀念轉(zhuǎn)化為具象的探究任務(wù)。例如，“物質(zhì)的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)”大概念下，“物體沉浮條件”實(shí)驗(yàn)需聚焦“物體的沉浮與自身密度（或質(zhì)量、體積）的關(guān)系”，而非單純的操作體驗(yàn)。通過明確的概念指向，讓實(shí)驗(yàn)成為建構(gòu)科學(xué)觀念的階梯。（二）兒童認(rèn)知適配性：順應(yīng)思維發(fā)展規(guī)律小學(xué)生以具象思維為主，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)需貼近其生活經(jīng)驗(yàn)，降低抽象邏輯的認(rèn)知負(fù)荷。如“植物向光性”實(shí)驗(yàn)，選用生長快速的綠豆苗（3-5天可見明顯彎曲），用剪開的紙盒模擬單側(cè)光照，材料簡單且現(xiàn)象直觀，契合三年級學(xué)生“基于觀察提出猜想”的認(rèn)知水平。（三）安全可行性：平衡探究與風(fēng)險(xiǎn)控制實(shí)驗(yàn)材料需常見、易獲取且安全，操作流程需簡化。例如“自制凈水器”實(shí)驗(yàn)，選用食品級活性炭、天然砂石，避免使用化學(xué)試劑；“電路連接”實(shí)驗(yàn)使用低電壓電池組，防止觸電風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)時(shí)長需適配課堂節(jié)奏，復(fù)雜實(shí)驗(yàn)可拆解為“課前準(zhǔn)備—課中探究—課后延伸”三段式。（四）探究開放性：預(yù)留思維生長空間實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)應(yīng)避免“步驟式操作”，而是提供核心問題與材料，讓學(xué)生自主設(shè)計(jì)方案。如“影響擺的快慢的因素”實(shí)驗(yàn)，僅提供擺錘、擺繩、鐵架臺(tái)，由學(xué)生提出“擺錘重量、擺繩長度、擺動(dòng)幅度是否影響速度”的猜想，自主設(shè)計(jì)對比實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)控制變量的思維。二、典型課堂實(shí)驗(yàn)案例的實(shí)踐解析結(jié)合不同課型與探究目標(biāo)，選取三類實(shí)驗(yàn)案例展開分析：（一）探究類實(shí)驗(yàn)：植物向光性的秘密（三年級《植物的一生》單元）1.設(shè)計(jì)背景學(xué)生已觀察過植物的形態(tài)特征，但對“植物如何適應(yīng)環(huán)境”缺乏直觀認(rèn)知。通過探究向光性，幫助學(xué)生理解“生物結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)”的科學(xué)觀念，同時(shí)滲透“控制變量”的探究方法。2.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)材料準(zhǔn)備：發(fā)芽3天的綠豆苗（每組3株）、黑色卡紙紙盒（邊長15cm，一側(cè)剪2cm×5cm長方形孔）、透明膠帶、直尺、手機(jī)（拍照記錄）。變量控制：實(shí)驗(yàn)組紙盒單側(cè)開孔（模擬單側(cè)光照），對照組紙盒無孔（自然光照）；兩組綠豆苗放置在相同光照強(qiáng)度、溫度、水分條件下。觀察維度：每天同一時(shí)間觀察莖的生長方向，測量彎曲角度（從基部到頂端的水平偏移距離），記錄葉片朝向。3.課堂實(shí)施問題驅(qū)動(dòng)：展示窗臺(tái)上植物向光生長的照片，提問“植物會(huì)主動(dòng)朝著光的方向生長嗎？怎樣設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明？”引發(fā)學(xué)生猜想。方案設(shè)計(jì)：小組討論“如何讓植物只從一個(gè)方向獲得光？”“怎樣保證除了光照，其他條件都一樣？”，教師引導(dǎo)優(yōu)化方案（如用紙盒遮光、標(biāo)記初始位置）。實(shí)驗(yàn)推進(jìn)：學(xué)生分組搭建裝置，每天課間觀察并記錄（課堂上展示前3天的照片對比）。第5天課堂上，各組匯報(bào)數(shù)據(jù)：“實(shí)驗(yàn)組莖向開孔側(cè)彎曲，角度從0°增加到35°；對照組莖直立生長”。結(jié)論推導(dǎo)：結(jié)合數(shù)據(jù)討論“光對植物生長方向有什么影響？”，歸納“植物具有向光性，能通過調(diào)整生長方向獲取更多光照”。4.效果與反思學(xué)生收獲：通過直觀的現(xiàn)象與數(shù)據(jù)，理解生物的環(huán)境適應(yīng)性；初步掌握“控制變量”的實(shí)驗(yàn)邏輯（如保證水分、溫度一致）。改進(jìn)方向：實(shí)驗(yàn)周期較長（需5天），可提前1-2天布置裝置，課堂聚焦“數(shù)據(jù)分析與結(jié)論推導(dǎo)”；部分學(xué)生誤將“莖的長高”當(dāng)作向光性，需強(qiáng)化“方向變化”的觀察要點(diǎn)。（二）驗(yàn)證類實(shí)驗(yàn)：物體沉浮的秘密（五年級《沉與浮》單元）1.設(shè)計(jì)背景學(xué)生已通過觀察得出“重的物體沉、輕的物體浮”的初步認(rèn)知，但未考慮體積因素。實(shí)驗(yàn)需驗(yàn)證“物體沉浮與自身密度（質(zhì)量/體積）的關(guān)系”，完善科學(xué)概念。2.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)材料準(zhǔn)備：水槽（每組1個(gè)）、不同材質(zhì)的物體（鐵釘、塑料塊、木塊、鋁片、泡沫塊，體積相近/質(zhì)量相近的兩組）、天平、量筒、記錄表。變量分層：第一階段“預(yù)測與觀察”（不測量，憑經(jīng)驗(yàn)判斷沉?。坏诙A段“測量與分析”（用天平測質(zhì)量，量筒測體積，計(jì)算密度或質(zhì)量/體積比）。3.課堂實(shí)施認(rèn)知沖突：展示“大塑料塊（質(zhì)量20g，體積50cm3）浮在水面，小鐵釘（質(zhì)量10g，體積1cm3）沉在水底”，提問“為什么輕的鐵釘反而沉？”，打破原有認(rèn)知。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：第一環(huán)節(jié)：分組預(yù)測5個(gè)物體的沉浮，放入水中驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)“輕重、大小與沉浮無絕對關(guān)系”。第二環(huán)節(jié)：測量物體的質(zhì)量和體積，計(jì)算“質(zhì)量/體積”值（簡化密度概念）。學(xué)生發(fā)現(xiàn)：“沉的物體（鐵釘、鋁片）質(zhì)量/體積＞1g/cm3（水的密度），浮的物體（木塊、泡沫）＜1g/cm3”。概念建構(gòu)：結(jié)合數(shù)據(jù)討論“物體沉浮的真正原因是什么？”，歸納“物體密度大于水則沉，小于水則浮”（或用“質(zhì)量與體積的比值”表達(dá)）。4.效果與反思學(xué)生突破：通過量化分析，修正“重的物體一定沉”的錯(cuò)誤前概念，理解“密度”的核心邏輯（雖不直接提術(shù)語，但滲透比值思維）。難點(diǎn)解決：量筒使用（如排水法測體積）對部分學(xué)生有難度，可提前用“標(biāo)記水位差”的方法簡化；質(zhì)量測量時(shí)，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注“同體積物體的質(zhì)量對比”，降低計(jì)算復(fù)雜度。（三）創(chuàng)新實(shí)踐類實(shí)驗(yàn)：自制簡易凈水器（四年級《水的凈化》單元）1.設(shè)計(jì)背景學(xué)生已了解自來水的處理過程，但對“過濾的原理”缺乏實(shí)操體驗(yàn)。通過自制凈水器，融合工程設(shè)計(jì)與科學(xué)原理，培養(yǎng)創(chuàng)新思維與實(shí)踐能力。2.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)材料準(zhǔn)備：截去底部的礦泉水瓶（每組2個(gè)）、紗布、活性炭（顆粒狀）、石英砂、小石子、棉花、渾濁水（加泥土、菜葉碎屑模擬）、透明杯子。設(shè)計(jì)要求：用提供的材料設(shè)計(jì)過濾裝置，使渾濁水變澄清；可嘗試多層過濾，比較不同材料的凈化效果。3.課堂實(shí)施情境導(dǎo)入：播放“污水排放導(dǎo)致河流污染”的視頻，提問“如何用簡單材料凈化污水？”，引發(fā)工程設(shè)計(jì)需求。方案設(shè)計(jì)：小組討論“過濾需要哪些材料？不同材料的作用是什么？”（如小石子過濾大顆粒，活性炭吸附色素異味），繪制裝置設(shè)計(jì)圖。動(dòng)手實(shí)踐：學(xué)生分組組裝裝置（從下到上：棉花→紗布→小石子→石英砂→活性炭→紗布），倒入渾濁水，觀察過濾后水的清澈度。優(yōu)化改進(jìn)：對比不同小組的裝置，討論“為什么有的水更清？”（如材料分層是否合理、是否有縫隙導(dǎo)致渾濁物漏過），嘗試調(diào)整材料順序或?qū)訑?shù)。4.效果與反思創(chuàng)新亮點(diǎn)：學(xué)生自主設(shè)計(jì)出“多層過濾+活性炭吸附”的裝置，部分小組在出水口加棉花進(jìn)一步過濾，體現(xiàn)工程思維的靈活性。原理滲透：通過對比實(shí)驗(yàn)，理解“過濾是分離混合物的方法，不同材料過濾不同大小的顆粒”；活性炭的吸附作用需結(jié)合“分子運(yùn)動(dòng)”的前概念（用“活性炭像磁鐵吸色素”類比）。改進(jìn)方向：渾濁水的模擬需控制濃度（過濃會(huì)導(dǎo)致過濾時(shí)間過長）；可拓展“如何去除可溶性雜質(zhì)”（如加鹽的水），引出蒸餾法，為后續(xù)學(xué)習(xí)鋪墊。三、實(shí)驗(yàn)教學(xué)的進(jìn)階思考（一）從“驗(yàn)證性”到“探究性”的范式轉(zhuǎn)型傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)多為“照方抓藥”，需轉(zhuǎn)向“問題—猜想—設(shè)計(jì)—驗(yàn)證”的探究式流程。例如“種子萌發(fā)的條件”實(shí)驗(yàn)，可由學(xué)生提出“水、空氣、溫度是否影響萌發(fā)”的猜想，自主設(shè)計(jì)對照實(shí)驗(yàn)（如干種子vs濕種子、密封瓶vs敞口瓶、冰箱vs室溫），教師僅提供材料與安全指導(dǎo)。（二）跨學(xué)科實(shí)驗(yàn)的融合設(shè)計(jì)結(jié)合STEM理念，設(shè)計(jì)跨學(xué)科實(shí)驗(yàn)。如“校園雨水花園設(shè)計(jì)”，融合科學(xué)（水的循環(huán)、植物的適應(yīng)性）、技術(shù)（測量降雨量、設(shè)計(jì)排水系統(tǒng)）、工程（搭建花園模型）、數(shù)學(xué)（統(tǒng)計(jì)降水量、計(jì)算植物間距），提升綜合素養(yǎng)。（三）數(shù)字化工具的賦能利用手機(jī)傳感器（如光強(qiáng)傳感器、溫度傳感器）優(yōu)化實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集。例如“探究光照強(qiáng)度對光合作用的影響”，用手機(jī)AP