中小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)匯編科學(xué)實(shí)驗(yàn)是中小學(xué)科學(xué)教育的核心載體，承載著培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力、創(chuàng)新思維品質(zhì)與理性精神的重要使命?！读x務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》明確提出以“科學(xué)觀念、科學(xué)思維、探究實(shí)踐、態(tài)度責(zé)任”為核心的素養(yǎng)導(dǎo)向，要求實(shí)驗(yàn)教學(xué)從“驗(yàn)證知識(shí)”轉(zhuǎn)向“建構(gòu)認(rèn)知、發(fā)展能力”。本匯編立足不同學(xué)段學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)，精選典型實(shí)驗(yàn)案例，拆解設(shè)計(jì)邏輯與實(shí)施策略，為一線(xiàn)教師提供可遷移、可創(chuàng)新的教學(xué)支架，助力科學(xué)課堂從“知識(shí)傳授”走向“素養(yǎng)生長(zhǎng)”。一、學(xué)段適配的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)邏輯（一）小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)：具象感知，玩中啟智小學(xué)階段（1-6年級(jí)）學(xué)生以具象思維為主，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)需緊扣“生活關(guān)聯(lián)”與“趣味性”，通過(guò)直觀現(xiàn)象激發(fā)探究欲。例如“物體的沉浮秘密”實(shí)驗(yàn)，可從“橡皮泥在水中的不同命運(yùn)”導(dǎo)入：提供橡皮泥、塑料瓶、回形針等材料，引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)“改變形狀”“添加配重”等操作，自主發(fā)現(xiàn)“體積、重量、形狀對(duì)沉浮的影響”。設(shè)計(jì)要點(diǎn)包括：材料生活化：選用飲料瓶、種子、磁鐵等易獲取的物品，降低操作門(mén)檻；問(wèn)題情境化：以“為什么船能浮在水面？”“種子發(fā)芽需要陽(yáng)光嗎？”等真實(shí)問(wèn)題驅(qū)動(dòng)；結(jié)論開(kāi)放性：允許學(xué)生基于觀察提出猜想（如“大的物體一定沉嗎？”），再通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。（二）初中科學(xué)實(shí)驗(yàn)：原理探究，建構(gòu)邏輯初中階段（7-9年級(jí)）學(xué)生進(jìn)入形式運(yùn)算階段，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)需側(cè)重“變量控制”與“邏輯推理”，引導(dǎo)學(xué)生從“現(xiàn)象觀察”走向“規(guī)律建構(gòu)”。以“影響滑動(dòng)摩擦力的因素”實(shí)驗(yàn)為例，可通過(guò)“搬運(yùn)重物時(shí)的省力妙招”情境導(dǎo)入，提供木塊、砂紙、砝碼等材料，設(shè)計(jì)三層任務(wù)：1.基礎(chǔ)層：探究“接觸面粗糙程度”對(duì)摩擦力的影響（控制壓力不變）；2.進(jìn)階層：探究“壓力大小”的影響（控制接觸面粗糙程度不變）；3.拓展層：設(shè)計(jì)“如何讓木塊勻速運(yùn)動(dòng)”的方案，理解“二力平衡”在實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用。設(shè)計(jì)要點(diǎn)包括：方法顯性化：明確“控制變量法”的操作步驟（確定變量、設(shè)計(jì)對(duì)照、重復(fù)實(shí)驗(yàn)）；思維可視化：通過(guò)“實(shí)驗(yàn)記錄表”“思維導(dǎo)圖”梳理數(shù)據(jù)與結(jié)論的邏輯關(guān)系；知識(shí)結(jié)構(gòu)化：關(guān)聯(lián)“力的作用效果”“二力平衡條件”等前序知識(shí)，形成概念網(wǎng)絡(luò)。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的核心要素與實(shí)施策略（一）三維目標(biāo)的精準(zhǔn)錨定實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)需突破“知識(shí)記憶”，指向素養(yǎng)發(fā)展：科學(xué)觀念：如通過(guò)“光合作用實(shí)驗(yàn)”理解“能量轉(zhuǎn)化與物質(zhì)循環(huán)”；科學(xué)思維：如在“電路故障分析”中運(yùn)用“假設(shè)-檢驗(yàn)”的推理方法；探究實(shí)踐：如在“水的凈化”實(shí)驗(yàn)中掌握“過(guò)濾、吸附”的操作技能；態(tài)度責(zé)任：如在“生態(tài)瓶制作”中培養(yǎng)“系統(tǒng)思維”與“環(huán)保意識(shí)”。（二）實(shí)驗(yàn)材料的“安全+創(chuàng)新”原則材料選擇需兼顧安全性與開(kāi)放性：小學(xué)低年級(jí)可選用“食品級(jí)材料”（如檸檬、白糖、食用色素）開(kāi)展“酸堿認(rèn)知”實(shí)驗(yàn)；初中化學(xué)實(shí)驗(yàn)嚴(yán)格控制試劑用量（如用“維生素C溶液”替代“高錳酸鉀”做氧化還原實(shí)驗(yàn)）；鼓勵(lì)“低成本創(chuàng)新”：用“吸管+橡皮泥”制作“簡(jiǎn)易密度計(jì)”，用“手機(jī)慢動(dòng)作”記錄“化學(xué)反應(yīng)瞬間”。（三）教學(xué)實(shí)施的“引導(dǎo)-探究”范式課堂實(shí)施需避免“照方抓藥”，構(gòu)建“問(wèn)題鏈-任務(wù)群”的探究路徑：1.情境導(dǎo)入：用“魔術(shù)實(shí)驗(yàn)”（如“紫甘藍(lán)遇酸堿變色”）或“生活困惑”（如“為什么濕手容易觸電？”）激活興趣；2.小組協(xié)作：明確“操作員、記錄員、發(fā)言人”角色，通過(guò)“組內(nèi)質(zhì)疑-組間互評(píng)”深化思考；3.教師支持：當(dāng)學(xué)生陷入“變量失控”（如電路實(shí)驗(yàn)中燈泡不亮）時(shí)，以“提問(wèn)腳手架”引導(dǎo)（“檢查一下導(dǎo)線(xiàn)連接是否牢固？”“電池電量充足嗎？”），而非直接糾錯(cuò)；4.數(shù)字化賦能：利用“傳感器”（如溫度、壓強(qiáng)傳感器）實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)，用“虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)”（如NOBOOK）模擬“危險(xiǎn)/微觀實(shí)驗(yàn)”（如“核裂變”“細(xì)胞分裂”）。三、典型實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)案例案例1：小學(xué)五年級(jí)《種子萌發(fā)的條件》（探究式實(shí)驗(yàn)）教學(xué)目標(biāo)科學(xué)觀念：理解“水分、空氣、溫度”是種子萌發(fā)的關(guān)鍵因素；探究實(shí)踐：學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)“對(duì)照實(shí)驗(yàn)”，規(guī)范記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象；態(tài)度責(zé)任：培養(yǎng)“耐心觀察”“尊重事實(shí)”的科學(xué)態(tài)度。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)材料準(zhǔn)備：綠豆種子（若干）、透明塑料盒（3個(gè)）、濕巾、標(biāo)簽紙、溫度計(jì)。實(shí)驗(yàn)步驟：1.分組設(shè)計(jì)：將種子分為A（濕巾+常溫）、B（干紙巾+常溫）、C（濕巾+冷藏）三組；2.觀察記錄：每天同一時(shí)間觀察種子狀態(tài)（發(fā)芽數(shù)、根長(zhǎng)），繪制“發(fā)芽率折線(xiàn)圖”；3.結(jié)論推導(dǎo)：對(duì)比三組數(shù)據(jù)，討論“哪些條件影響了萌發(fā)？為什么？”。拓展延伸：嘗試“光照組”（遮光處理），探究“光是否是必需條件”，關(guān)聯(lián)“豆芽生產(chǎn)的黑暗環(huán)境”。案例2：初中八年級(jí)《串聯(lián)與并聯(lián)電路的設(shè)計(jì)》（項(xiàng)目式實(shí)驗(yàn)）教學(xué)目標(biāo)科學(xué)觀念：理解“串并聯(lián)電路的電流、電壓規(guī)律”；科學(xué)思維：通過(guò)“故障排查”發(fā)展“邏輯推理”能力；探究實(shí)踐：能根據(jù)“實(shí)際需求”（如“家庭電路設(shè)計(jì)”）繪制電路圖并組裝。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)材料準(zhǔn)備：電池組、小燈泡、開(kāi)關(guān)、導(dǎo)線(xiàn)、電流表、電壓表。任務(wù)驅(qū)動(dòng)：1.基礎(chǔ)任務(wù)：組裝“串聯(lián)電路”，測(cè)量“各點(diǎn)電流”“各用電器電壓”，發(fā)現(xiàn)“電流處處相等，總電壓等于各部分電壓之和”；2.進(jìn)階任務(wù)：改裝為“并聯(lián)電路”，重復(fù)測(cè)量，對(duì)比規(guī)律差異；3.項(xiàng)目任務(wù)：設(shè)計(jì)“教室照明電路”（要求“獨(dú)立控制+總開(kāi)關(guān)”），繪制電路圖并實(shí)物驗(yàn)證，分析“短路/斷路”的故障原因。評(píng)價(jià)要點(diǎn)：電路連接的規(guī)范性、故障分析的邏輯性、方案設(shè)計(jì)的實(shí)用性。四、實(shí)驗(yàn)教學(xué)的評(píng)價(jià)與優(yōu)化（一）多元評(píng)價(jià)體系過(guò)程性評(píng)價(jià)：關(guān)注“實(shí)驗(yàn)操作的規(guī)范性”（如“藥品取用是否‘三不’”）、“小組協(xié)作的有效性”（如“是否傾聽(tīng)他人意見(jiàn)”）、“問(wèn)題解決的創(chuàng)新性”（如“改進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置的想法”）；成果性評(píng)價(jià)：通過(guò)“實(shí)驗(yàn)報(bào)告”（含“猜想-設(shè)計(jì)-數(shù)據(jù)-結(jié)論”）、“模型制作”（如“自制凈水器”）、“答辯展示”（如“解釋‘彩虹形成的原理’”）評(píng)估素養(yǎng)發(fā)展；學(xué)生自評(píng)/互評(píng)：用“實(shí)驗(yàn)反思單”記錄“我的收獲”“待改進(jìn)之處”，通過(guò)“小組互評(píng)表”反饋“同伴的閃光點(diǎn)”。（二）教學(xué)優(yōu)化策略差異化設(shè)計(jì)：為“操作能力弱”的學(xué)生提供“步驟卡”，為“思維活躍”的學(xué)生設(shè)計(jì)“拓展任務(wù)”（如“探究‘不同濃度鹽水的導(dǎo)電性’”）；跨學(xué)科融合：在“生態(tài)瓶實(shí)驗(yàn)”中融入數(shù)學(xué)（數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)）、美術(shù)（生態(tài)瓶美化）、語(yǔ)文（實(shí)驗(yàn)報(bào)告撰寫(xiě)）；資源拓展：利用“科技館資源”（如“科學(xué)DV拍攝”）、“家庭實(shí)驗(yàn)”（如“廚房中的化學(xué)變化”）延伸學(xué)習(xí)時(shí)空。結(jié)語(yǔ)：讓實(shí)驗(yàn)成為素養(yǎng)生長(zhǎng)的沃土科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)的本質(zhì)，是搭建“現(xiàn)象-問(wèn)題-探究-建構(gòu)”的認(rèn)知階梯。本匯編的案例與策略，旨在為教師提供“可借鑒、可創(chuàng)新”的實(shí)踐框架