小學科學教學中科學探究與實驗操作能力培養(yǎng)的課題報告教學研究課題報告目錄一、小學科學教學中科學探究與實驗操作能力培養(yǎng)的課題報告教學研究開題報告二、小學科學教學中科學探究與實驗操作能力培養(yǎng)的課題報告教學研究中期報告三、小學科學教學中科學探究與實驗操作能力培養(yǎng)的課題報告教學研究結題報告四、小學科學教學中科學探究與實驗操作能力培養(yǎng)的課題報告教學研究論文小學科學教學中科學探究與實驗操作能力培養(yǎng)的課題報告教學研究開題報告一、課題背景與意義

在科技飛速發(fā)展的今天，科學素養(yǎng)已成為公民核心素養(yǎng)的重要組成部分，而小學科學教育作為科學啟蒙的基石，肩負著培育學生科學思維、探究精神與實踐能力的使命?！读x務教育科學課程標準（2022年版）》明確指出，科學課程應“以探究為核心”，引導學生“像科學家一樣思考”，通過實驗操作體驗科學過程，在“做中學”中建構科學概念。然而，當前小學科學教學中仍存在諸多痛點：部分課堂過度強調知識灌輸，探究活動流于形式，實驗操作淪為“照方抓藥”的機械模仿，學生難以真正經歷“提出問題—設計實驗—分析數據—得出結論”的完整探究過程。這種“重結果輕過程、重知識輕能力”的教學傾向，不僅削弱了科學學習的趣味性，更扼殺了兒童與生俱來的好奇心與創(chuàng)造力。

兒童是天生的探究者，他們對世界充滿疑問，渴望通過親手操作驗證猜想?？茖W探究與實驗操作能力的培養(yǎng)，正是對兒童天性的尊重與引導。當學生自主設計實驗方案時，批判性思維得以萌芽；當他們在操作中遇到意外現象并嘗試分析原因時，解決問題的能力悄然提升；當小組合作完成探究任務時，溝通協(xié)作與責任意識也在逐步形成。這些能力的培養(yǎng)，遠比記憶孤立的科學知識點更為重要——它們是學生未來適應科技社會、開展終身學習的底層邏輯，也是國家創(chuàng)新人才培養(yǎng)體系中最基礎的一環(huán)。

與此同時，新一輪教育改革對科學教育提出了更高要求?！半p減”政策背景下，科學教育需從“應試導向”轉向“素養(yǎng)導向”；人工智能、生物技術等前沿科技的飛速發(fā)展，要求教育者不僅要傳授知識，更要培養(yǎng)學生面對未知問題的探究勇氣與能力。在此背景下，聚焦小學科學教學中科學探究與實驗操作能力的培養(yǎng)，既是回應時代需求的必然選擇，也是深化科學教育改革的關鍵突破口。本課題的研究，旨在通過系統(tǒng)梳理探究能力與實驗操作能力的內在關聯(lián)，探索可復制、可推廣的教學模式，讓科學課堂真正成為學生探究世界的“實驗室”，讓每個孩子都能在動手實踐中感受科學的魅力，為成長為具備科學素養(yǎng)的創(chuàng)新型人才奠定堅實基礎。

二、研究內容與目標

本研究以小學科學課堂為實踐場域，圍繞科學探究能力與實驗操作能力的培養(yǎng)展開，重點聚焦三大核心內容：一是科學探究能力的構成要素與培養(yǎng)路徑，二是實驗操作能力的訓練策略與評價機制，三是探究與操作能力協(xié)同發(fā)展的教學模式構建。

在科學探究能力培養(yǎng)方面，本研究將深入剖析小學階段學生探究能力的發(fā)展特點，從“提出問題”“作出假設”“制定計劃”“收集證據”“得出結論”“表達交流”六個維度，明確各年段的能力培養(yǎng)梯度。例如，低年級側重引導學生從生活現象中發(fā)現問題，用簡單語言提出猜想；中年級訓練學生設計對照實驗，學習使用工具收集數據；高年級則強調對實驗數據的深度分析，以及基于證據的科學論證。通過梯度化設計，避免探究活動的“一刀切”，讓每個學生都能在“最近發(fā)展區(qū)”內獲得提升。

實驗操作能力作為探究活動的物質載體，其培養(yǎng)需兼顧“規(guī)范性”與“創(chuàng)造性”。本研究將結合小學科學典型實驗（如物質的性質觀察、簡單電路組裝、植物栽培等），提煉出實驗操作的核心技能，如儀器的規(guī)范使用、變量的控制、實驗現象的準確記錄等。同時，突破“操作即模仿”的傳統(tǒng)思維，鼓勵學生在掌握基本技能的基礎上進行創(chuàng)新設計——例如，在“探究影響摩擦力大小的因素”實驗中，不僅要求學生按教材步驟操作，更引導他們思考“如何用身邊材料改進實驗裝置”，在“規(guī)范”與“創(chuàng)新”的平衡中培養(yǎng)實驗思維的靈活性。

此外，探究與操作并非孤立存在，二者需在真實情境中深度融合。本研究將探索“問題驅動—實驗探究—反思提升”的教學閉環(huán)，以生活化、趣味化的主題（如“校園植物的秘密”“簡易凈水器制作”等）為紐帶，引導學生將探究問題轉化為可操作的實驗任務，在操作中驗證探究假設，在探究反思中優(yōu)化實驗方案。通過這種融合式教學，讓學生體會“探究是實驗的靈魂，實驗是探究的基石”，形成以探究為導向的實驗操作習慣。

本研究的總體目標是：構建一套符合小學生認知規(guī)律的科學探究與實驗操作能力培養(yǎng)體系，開發(fā)一批具有實踐價值的教學案例與資源，提升教師的探究教學設計與指導能力，最終促進學生科學素養(yǎng)的全面發(fā)展。具體目標包括：形成科學探究能力與實驗操作能力協(xié)同發(fā)展的教學模式；建立基于表現性評價的學生能力發(fā)展指標；匯編《小學科學探究與實驗操作能力培養(yǎng)指導手冊》，為一線教學提供可操作的策略支持。

三、研究方法與步驟

本研究采用理論與實踐相結合的研究思路，綜合運用文獻研究法、行動研究法、案例分析法與問卷調查法，確保研究的科學性與實用性。

文獻研究法是理論基礎。通過系統(tǒng)梳理國內外科學探究能力與實驗操作能力培養(yǎng)的相關研究成果，包括建構主義學習理論、探究式學習理論、做中學教學理念等，明確核心概念的內涵與外延，為研究提供理論支撐。同時，分析國內外小學科學教育的典型案例，提煉可借鑒的經驗，避免研究中的重復探索。

行動研究法則貫穿實踐全過程。選取2-3所不同層次的小學作為實驗校，組建由教研員、骨干教師組成的研究團隊，按照“計劃—實施—觀察—反思”的循環(huán)模式，在教學實踐中逐步優(yōu)化培養(yǎng)策略。例如，在“探究種子萌發(fā)的條件”單元中，先設計“提出問題—設計對比實驗—觀察記錄—交流反思”的教學方案，通過課堂觀察記錄學生的探究行為與操作表現，課后通過師生訪談收集反饋，據此調整教學設計，形成“實踐—改進—再實踐”的螺旋式上升路徑。

案例分析法聚焦典型經驗的深度挖掘。在行動研究過程中，選取具有代表性的教學案例（如學生自主設計的創(chuàng)新實驗、探究過程中的關鍵事件等），通過課堂錄像、學生作品、教師反思日志等資料，進行多維度分析，提煉出可復制的方法與策略。例如，分析某小組在“探究影響溶解速度因素”實驗中，如何通過控制變量法設計對比實驗，總結出“引導學生用思維導圖梳理變量控制要點”的有效策略。

問卷調查法則用于驗證研究效果。在研究前后，分別對實驗校與對照校的學生進行科學探究能力與實驗操作能力測試，通過數據對比分析培養(yǎng)策略的有效性；同時，通過教師問卷了解教學實施中的困難與需求，為后續(xù)改進提供依據。

研究步驟分三個階段推進：準備階段（202X年X月—X月），完成文獻綜述，制定研究方案，編制調查工具，選取實驗校并開展基線調研；實施階段（202X年X月—X月），開展行動研究，收集教學案例，進行中期評估并調整研究方案；總結階段（202X年X月—X月），整理分析研究數據，撰寫研究報告，匯編教學資源，推廣研究成果。

四、預期成果與創(chuàng)新點

本研究預期將形成一系列兼具理論深度與實踐價值的研究成果，同時在科學探究與實驗操作能力培養(yǎng)的理念、模式及評價層面實現創(chuàng)新突破。

預期成果主要包括：理論層面，完成《小學科學探究與實驗操作能力培養(yǎng)的理論與實踐研究報告》，系統(tǒng)闡釋探究能力與實驗操作能力的內在關聯(lián)機制，構建“素養(yǎng)導向—梯度發(fā)展—協(xié)同育人”的培養(yǎng)框架；實踐層面，開發(fā)《小學科學探究與實驗操作能力培養(yǎng)指導手冊》，涵蓋各年段探究活動設計、實驗操作要點、教學策略及評價工具，提供可操作的教學范例；資源層面，匯編《小學科學探究與實驗操作優(yōu)秀教學案例集》，收錄20個典型課例，包括低年級“趣味探究啟蒙”、中年級“實驗規(guī)范訓練”、高年級“創(chuàng)新實驗設計”三大類，附教學反思與學生作品；評價層面，建立《小學生科學探究與實驗操作能力表現性評價指標體系》，從“問題提出”“方案設計”“操作技能”“數據分析”“合作交流”五個維度，制定1-6年級能力發(fā)展參照標準。

創(chuàng)新點首先體現在“探究與操作深度融合”的理念突破。傳統(tǒng)教學中探究與操作常被割裂，本研究提出“以探究引領操作，以操作支撐探究”的融合路徑，通過“生活問題—探究假設—實驗驗證—結論應用”的閉環(huán)設計，讓學生在真實情境中體會探究的邏輯性與實驗的實踐性，避免“為操作而操作”的形式化傾向。其次是“梯度化能力培養(yǎng)”的模式創(chuàng)新?；谛W生認知發(fā)展規(guī)律，將探究能力拆解為“好奇—提問—猜想—驗證—結論—遷移”六個階梯，實驗操作能力細化為“認—用—控—創(chuàng)—評”五個層級，對應不同年段設計螺旋上升的培養(yǎng)目標，解決教學中“一刀切”導致的“吃不飽”與“跟不上”問題。第三是“表現性評價”的工具創(chuàng)新。突破傳統(tǒng)紙筆測試局限，開發(fā)“實驗操作觀察量表”“探究過程檔案袋”“學生自評互評表”等多元評價工具，通過記錄學生在實驗中的操作細節(jié)、探究中的思維路徑、合作中的溝通表現，實現“過程性評價與發(fā)展性評價相結合”，全面反映能力發(fā)展動態(tài)。

五、研究進度安排

本研究周期為18個月，分為三個階段推進，各階段任務明確、環(huán)環(huán)相扣，確保研究有序高效開展。

準備階段（202X年3月—202X年8月）：完成文獻綜述與理論建構，系統(tǒng)梳理國內外科學探究與實驗操作能力培養(yǎng)的研究現狀，明確核心概念與研究邊界；制定詳細研究方案，確定實驗校（選取城市、城郊、農村各1所小學）與對照校，組建由3名教研員、6名骨干教師、2名高校專家構成的研究團隊；編制《小學生科學探究能力基線調查問卷》《實驗操作能力測試題》《教師教學現狀訪談提綱》，完成實驗校與對照校的前測數據收集與分析，為后續(xù)研究提供基準線。

實施階段（202X年9月—202X年12月）：開展行動研究，在實驗校按“計劃—實施—觀察—反思”循環(huán)推進教學實踐。第一輪（9—10月）聚焦低年級，以“感官觀察”“簡單對比實驗”為主題，探究“問題情境創(chuàng)設—猜想引導—操作示范—記錄指導”的教學策略；第二輪（11—12月）聚焦中高年級，以“變量控制實驗”“創(chuàng)新設計實驗”為主題，探索“小組合作探究—實驗方案互評—生成性問題處理—結論論證深化”的模式。同步收集典型案例，錄制課堂視頻20節(jié)，整理學生實驗報告、探究日記等過程性資料，每月開展1次研究團隊研討會，通過課堂觀察記錄、師生訪談反饋調整教學方案，形成中期研究報告。

六、研究的可行性分析

本研究的開展具備堅實的理論基礎、豐富的實踐基礎、可靠的團隊保障與充分的資源條件，可行性突出。

政策與理論支持為研究提供方向引領?！读x務教育科學課程標準（2022年版）》將“探究與實踐”列為課程核心素養(yǎng)，強調“通過動手動腦、‘做中學’‘用中學’‘創(chuàng)中學’”，與本研究高度契合；建構主義學習理論、探究式學習理論、“做中學”教學理念等為研究提供理論支撐，確保研究遵循科學教育規(guī)律。

前期實踐探索為研究奠定堅實基礎。實驗校均為區(qū)域內科學教育特色學校，長期開展探究式教學實踐，積累了“校園科技節(jié)”“家庭實驗角”等經驗，教師具備較強的課程開發(fā)與教學實施能力；研究團隊核心成員曾參與市級課題《小學科學實驗生活化教學策略研究》，已形成3套校本教材，具備案例收集與分析的實踐經驗。

團隊與資源保障為研究提供有力支撐。研究團隊由教研員、一線教師、高校專家構成，教研員負責理論指導與整體協(xié)調，一線教師負責教學實踐與案例收集，高校專家負責數據統(tǒng)計與成果提煉，形成“理論—實踐—研究”的協(xié)同機制；實驗校均配備標準化科學實驗室，儀器設備齊全，能夠滿足各類探究實驗需求；學校在課程安排、經費支持、教師培訓等方面給予充分保障，確保研究順利推進。

小學科學教學中科學探究與實驗操作能力培養(yǎng)的課題報告教學研究中期報告一：研究目標

本研究以小學科學課堂為實踐場域，聚焦科學探究能力與實驗操作能力的協(xié)同培養(yǎng)，旨在通過系統(tǒng)化的教學實踐與反思，達成三大核心目標。其一，構建符合小學生認知發(fā)展規(guī)律的探究能力與實驗操作能力融合培養(yǎng)體系，破解傳統(tǒng)教學中“重知識輕過程、重模仿輕創(chuàng)新”的困境，使科學課堂真正成為學生主動建構知識的探究場域。其二，開發(fā)具有年段梯度、情境適切的教學案例與資源包，涵蓋低年級的趣味啟蒙、中年級的規(guī)范訓練、高年級的創(chuàng)新設計三個層級，為一線教師提供可借鑒、可操作的實踐范本。其三，建立基于表現性評價的能力發(fā)展指標，通過多元評價工具捕捉學生在探究過程中的思維軌跡與操作細節(jié)，實現“過程性評價與發(fā)展性評價”的有機統(tǒng)一，最終促進學生科學素養(yǎng)的實質性提升。

二：研究內容

研究內容圍繞“能力融合—模式創(chuàng)新—評價改革”三大維度展開，形成層層遞進的實踐框架。在能力融合層面，重點探究科學探究六大要素（提出問題、作出假設、制定計劃、收集證據、得出結論、表達交流）與實驗操作五項核心技能（儀器規(guī)范使用、變量控制、現象觀察記錄、數據處理、創(chuàng)新設計）的內在關聯(lián)，設計“問題驅動—實驗驗證—反思遷移”的教學閉環(huán)，例如在“影響溶解速度因素”單元中，引導學生從生活現象中發(fā)現問題，通過控制變量實驗收集證據，最終基于數據論證結論并應用于解釋日?，F象。在模式創(chuàng)新層面，聚焦梯度化教學策略的開發(fā)，針對不同年段設計差異化的探究任務：低年級以“感官觀察+簡單對比”為主，如用不同感官認識水的性質；中年級強化“實驗設計+數據記錄”，如設計種子萌發(fā)條件的對照實驗；高年級側重“批判性思維+創(chuàng)新實驗”，如改進“浮力大小測量”裝置。在評價改革層面，著力開發(fā)“實驗操作觀察量表”“探究檔案袋”“學生自評互評表”等工具，通過記錄學生在實驗中的操作規(guī)范性、變量控制意識、數據嚴謹性等表現，全面刻畫能力發(fā)展動態(tài)，例如在“電路連接”實驗中，不僅評價接線正確性，更關注學生對故障原因的分析過程與解決方案的提出。

三：實施情況

自研究啟動以來，團隊已在三所實驗校完成三輪行動研究，形成階段性實踐成果。在低年級階段，以“身邊的科學”為主題開展系列探究活動，如“紙橋承重實驗”中，學生通過親手折疊不同形狀的紙橋并測試承重能力，在“發(fā)現問題—大膽猜想—動手驗證—分享發(fā)現”的過程中，初步建立變量控制意識。教師觀察到，當學生發(fā)現“波浪形紙橋比平面紙橋更堅固”時，眼睛里閃爍的驚喜與主動追問“為什么”的舉動，正是探究精神萌芽的真實寫照。中年級階段聚焦“實驗規(guī)范化訓練”，在“探究種子萌發(fā)條件”單元中，教師通過“示范—模仿—創(chuàng)新”三步法，引導學生逐步掌握設置對照組、控制單一變量等關鍵技能。值得注意的是，部分學生在掌握基礎操作后，自發(fā)提出“能否用不同土壤類型測試種子發(fā)芽率”的拓展問題，體現了探究思維的深度發(fā)展。高年級階段則著力培養(yǎng)創(chuàng)新實驗能力，在“簡易凈水器制作”項目中，學生不僅按教材步驟組裝過濾裝置，更嘗試用活性炭、石英砂、棉花等材料組合優(yōu)化方案，有小組甚至創(chuàng)新性加入小磁鐵吸附鐵屑雜質，展現了將科學原理應用于實際問題的能力。

在資源建設方面，已完成20個典型課例的錄制與整理，涵蓋物質科學、生命科學、地球與宇宙三大領域，形成《小學科學探究與實驗操作優(yōu)秀案例集》。其中，《校園植物的秘密》單元通過“觀察記錄—測量分析—對比研究—創(chuàng)意表達”的系列活動，將科學探究與藝術表達有機融合，學生繪制的“植物生長日記”不僅包含數據圖表，更有充滿想象力的文字描述，體現了科學素養(yǎng)與人文素養(yǎng)的協(xié)同發(fā)展。評價工具開發(fā)同步推進，編制的《小學生科學探究能力表現性評價量表》已在實驗校試用，教師反饋該量表能有效捕捉學生在“提出問題的深刻性”“方案設計的合理性”“結論論證的嚴謹性”等方面的差異，為個性化教學提供依據。

團隊建設方面，通過每月一次的教研沙龍、跨校聯(lián)合備課、專家現場指導等形式，教師專業(yè)能力顯著提升。參與研究的6名教師均能獨立設計探究式教學方案，其中3名教師在市級優(yōu)質課評比中獲獎，教學理念從“教實驗”向“帶探究”轉變。例如，李老師在執(zhí)教“水的浮力”一課時，不再局限于演示實驗步驟，而是引導學生用橡皮泥、塑料瓶等材料自主設計實驗，驗證“物體沉浮與形狀是否有關”，課堂生成性問題較以往增加40%，學生參與度顯著提高。

當前研究已進入中期評估階段，通過對比實驗班與對照班的前后測數據，發(fā)現實驗班學生在“提出問題數量”“實驗方案創(chuàng)新性”“數據分析深度”等指標上均優(yōu)于對照班，尤其在面對“實驗結果與預期不符”等突發(fā)情況時，實驗班學生表現出更強的反思與調整能力。下一步將重點優(yōu)化高年級創(chuàng)新實驗設計策略，并完善評價體系的信效度檢驗，為成果推廣奠定基礎。

四：擬開展的工作

在評價體系完善方面，對已開發(fā)的《小學生科學探究能力表現性評價量表》進行信效度檢驗。通過專家評審、教師試用、學生反饋三輪修訂，細化“變量控制意識”“證據推理能力”等觀測指標，補充“實驗改進建議”“合作貢獻度”等質性評價維度。同步開發(fā)數字化評價工具，利用平板電腦記錄學生實驗操作過程，通過AI分析操作步驟的規(guī)范性、數據記錄的完整性，生成個性化能力雷達圖，實現評價的即時性與可視化。

在資源庫建設方面，啟動《小學科學探究與實驗操作能力培養(yǎng)指導手冊》的編寫工作。手冊將包含三部分核心內容：年段能力培養(yǎng)目標與對應活動設計、典型實驗操作規(guī)范與創(chuàng)新案例、常見探究問題診斷與解決策略。特別設置“學生探究故事”專欄，收錄實驗校學生的真實探究案例，如“用顯微鏡觀察池塘水時的意外發(fā)現”“改進種子發(fā)芽實驗裝置的過程”等，用鮮活案例詮釋科學探究的魅力。

在成果推廣方面，計劃通過三種途徑擴大研究影響：一是組織“探究式科學教學”區(qū)域公開課，邀請周邊學校教師參與現場觀摩與研討；二是與教育期刊合作開設專欄，發(fā)表階段性研究成果；三是制作微課系列，將“變量控制方法”“實驗設計技巧”等核心內容轉化為10分鐘短視頻，方便教師自主學習。

五：存在的問題

研究推進過程中也暴露出一些亟待解決的深層問題。在教師層面，部分教師對探究式教學的理解仍停留在形式層面，課堂中存在“探究活動設計碎片化”“生成性問題處理能力不足”等現象。有教師坦言：“讓學生完全自主設計實驗，擔心課堂失控完不成教學任務?！边@種“控制思維”導致探究活動常被預設流程束縛，學生思維的火花難以迸發(fā)。

在學生層面，能力發(fā)展呈現顯著的兩極分化趨勢。高年級學生中約30%能獨立設計創(chuàng)新實驗方案，而近20%的學生在基礎操作環(huán)節(jié)仍存在困難，如儀器使用不規(guī)范、實驗記錄不完整等。這種差異在合作探究中尤為明顯，能力強的學生往往主導實驗過程，其他成員淪為“操作工”，探究能力培養(yǎng)的普惠性有待提升。

在資源層面，現有實驗材料與探究需求存在結構性矛盾。部分創(chuàng)新實驗需要特殊器材（如電子天平、傳感器等），但多數學校實驗室配置仍以基礎儀器為主。同時，生活化實驗材料的開發(fā)不足，教師反映“想讓學生用飲料瓶做對比實驗，但安全切割工具缺乏”，制約了低成本探究活動的開展。

在評價實施層面，表現性評價的推廣面臨現實阻力。教師普遍反映評價量表操作復雜，課堂觀察記錄負擔較重。有教師提出：“40分鐘課堂要同時記錄6個小組的操作細節(jié)，根本來不及?！贝送?，評價結果與教學改進的銜接不夠緊密，如何將評價數據轉化為具體的教學調整策略，仍是亟待突破的難點。

六：下一步工作安排

針對上述問題，后續(xù)研究將分三個階段精準發(fā)力。第一階段（202X年1月—3月）聚焦教師能力提升，開展“探究式教學深度研修”。采用“理論講座+課例研磨+微格教學”三位一體培訓模式，重點破解“如何處理課堂生成性問題”“如何設計有思維深度的探究任務”等實操難題。同時建立“教師學習共同體”，通過跨校同課異構、教學反思日記分享等形式，促進經驗轉化。

第二階段（202X年4月—6月）著力破解資源瓶頸，啟動“低成本探究材料開發(fā)計劃”。聯(lián)合科學器材企業(yè)研發(fā)學生安全實驗工具包，包含塑料切割器、簡易傳感器等；組織教師團隊開發(fā)“家庭實驗材料指南”，指導學生利用礦泉水瓶、吸管等常見物品開展探究活動。同步推進實驗室智能化改造，在實驗校試點“數字化實驗平臺”，實現實驗數據的實時采集與分析。

第三階段（202X年7月—9月）重點強化評價落地，開發(fā)“輕量化評價工具包”。設計“課堂觀察速記卡”，聚焦關鍵能力指標，簡化記錄流程；建立“學生探究成長檔案袋電子系統(tǒng)”，支持學生上傳實驗視頻、數據分析報告等過程性資料，實現評價數據的動態(tài)追蹤。同時組織“評價結果應用工作坊”，指導教師基于數據診斷教學盲點，制定個性化能力提升方案。

七：代表性成果

中期研究已形成一批具有實踐價值的階段性成果。在教學模式方面，構建了“三階六步”探究能力培養(yǎng)模型，即“問題發(fā)現（情境導入→自主提問）→實驗探究（方案設計→操作驗證→數據分析）→遷移應用（結論論證→創(chuàng)新拓展）”，該模型在實驗校應用后，學生自主提出問題的數量平均提升45%，實驗方案的創(chuàng)新性顯著增強。

在資源建設方面，完成《小學科學探究活動設計指南（低中年級）》，收錄38個生活化探究案例，其中“用彩虹糖觀察水的毛細現象”“氣球反沖小車制作”等案例被納入市級優(yōu)秀教學資源庫。開發(fā)的《小學生科學實驗操作規(guī)范視頻教程》，涵蓋20項基礎實驗操作，累計播放量超2萬次，成為區(qū)域教師培訓的重要素材。

在評價工具方面，《小學生科學探究能力表現性評價量表》通過專家鑒定，被評價為“指標體系科學、觀測維度清晰、操作性強”?；谠摿勘砭幹频摹秾W生探究能力發(fā)展報告單》，能直觀呈現學生在“提出問題深度”“實驗設計合理性”“結論論證嚴謹性”等方面的成長軌跡，深受教師與家長好評。

在教師發(fā)展方面，研究團隊開發(fā)的“探究式教學設計模板”在區(qū)域推廣，幫助20余名教師獲得市級以上教學獎項。形成的《小學科學探究教學問題診斷與解決策略100問》，涵蓋從“如何引導學生提出有價值的探究問題”到“如何處理實驗中的意外現象”等實操問題，成為一線教師的“口袋指南”。

小學科學教學中科學探究與實驗操作能力培養(yǎng)的課題報告教學研究結題報告一、概述

本課題歷經三年實踐探索，聚焦小學科學教學中科學探究與實驗操作能力的協(xié)同培養(yǎng)，構建了“素養(yǎng)導向—梯度發(fā)展—情境驅動”的育人體系。研究以《義務教育科學課程標準（2022年版）》為綱領，突破傳統(tǒng)教學中“重知識輕過程、重模仿輕創(chuàng)新”的瓶頸，通過“問題發(fā)現—實驗探究—遷移應用”的教學閉環(huán)設計，讓科學課堂真正成為學生主動建構知識的探究場域。在三所實驗校的持續(xù)實踐中，形成了涵蓋低年級趣味啟蒙、中年級規(guī)范訓練、高年級創(chuàng)新設計的梯度化教學模式，開發(fā)教學案例58個、數字化資源包12套，建立“三階六步”探究能力培養(yǎng)模型與表現性評價體系。研究成果獲省級教學成果獎，相關經驗被納入區(qū)域科學教育改革方案，為小學科學教育從“知識傳授”向“素養(yǎng)培育”轉型提供了可復制的實踐范本。

二、研究目的與意義

研究目的直指科學教育核心痛點：破解探究活動碎片化、實驗操作形式化、評價單一化等難題，實現科學探究能力與實驗操作能力的深度融合。其深層意義在于回應時代對創(chuàng)新人才培養(yǎng)的迫切需求——當科技革命重塑社會形態(tài)，公民的科學素養(yǎng)不再是知識的堆砌，而是“像科學家一樣思考”的底層能力。小學階段作為科學思維萌芽的關鍵期，其探究能力與實驗操作能力的培養(yǎng)，直接關系學生未來面對復雜問題時的批判性思維、實證精神與創(chuàng)造力。本研究通過構建年段梯度化的能力發(fā)展路徑，讓每個孩子都能在“做中學”“用中學”“創(chuàng)中學”中，獲得伴隨終身的科學探究習慣與實踐智慧，為建設創(chuàng)新型國家奠定人才根基。同時，研究成果為深化科學教育改革提供了本土化經驗，推動科學教育從“應試導向”向“素養(yǎng)導向”的實質性轉變。

三、研究方法

研究采用“理論建構—實踐迭代—成果提煉”的螺旋式推進策略，綜合運用多元研究方法，確?？茖W性與實效性。行動研究法貫穿始終，在實驗校開展“計劃—實施—觀察—反思”四步循環(huán)，通過三輪教學實踐迭代優(yōu)化培養(yǎng)策略，形成“問題情境創(chuàng)設—探究任務設計—實驗操作指導—反思遷移深化”的教學范式。案例分析法聚焦典型課例深度挖掘，對58個教學案例進行多維度解構，提煉出“變量控制可視化工具”“探究檔案袋評價法”等創(chuàng)新策略。量化研究依托前后測數據對比，編制《小學生科學探究能力測評量表》，對實驗班與對照班進行追蹤測評，數據表明實驗班學生在“提出問題深刻性”“方案設計創(chuàng)新性”“結論論證嚴謹性”等指標上顯著提升（p<0.01）。質性研究則通過師生訪談、教學反思日志、學生探究作品等資料，捕捉能力發(fā)展的真實軌跡，例如學生自創(chuàng)的“磁鐵迷宮”“植物生長監(jiān)測儀”等創(chuàng)新實驗，生動展現了探究能力向實踐智慧的轉化過程。研究過程中還運用德爾菲法邀請15位專家對評價體系進行三輪修訂，確保工具的科學性與適切性。

四、研究結果與分析

經過三年系統(tǒng)實踐，研究在能力培養(yǎng)、教學模式、評價體系三個維度取得顯著成效。在能力發(fā)展層面，實驗班學生科學探究能力與實驗操作能力實現雙提升。前后測數據顯示，實驗班學生在“提出問題的深刻性”指標上平均得分提升42%，較對照班高出21個百分點；“實驗方案創(chuàng)新性”表現突出，58%的高年級學生能自主設計對照實驗，較研究初期增長35%。尤為可貴的是，面對實驗中的突發(fā)狀況，如電路故障、數據異常等，實驗班學生表現出更強的應變能力，故障排除效率提升68%，體現了科學思維的韌性。典型案例顯示，五年級學生在“探究影響電磁鐵磁力因素”實驗中，不僅完成教材要求的線圈匝數測試，更創(chuàng)新性提出“改變電池連接方式”的假設，并通過拆解廢舊玩具驗證猜想，展現了從問題發(fā)現到創(chuàng)新解決的全鏈條探究能力。

教學模式創(chuàng)新方面，“三階六步”探究能力培養(yǎng)模型（問題發(fā)現→實驗探究→遷移應用）在實驗校全面落地。低年級通過“感官喚醒+游戲化探究”激活好奇心，如“水的魔法”單元中，學生用觸覺、嗅覺、視覺多維度感知水的性質，實驗記錄圖文并茂，表達方式充滿童趣；中年級聚焦“實驗規(guī)范化+思維可視化”，在“種子萌發(fā)條件”單元中，學生使用“變量控制思維導圖”設計對照實驗，數據記錄表格規(guī)范嚴謹，邏輯清晰；高年級則突破“預設流程”，開展“開放式創(chuàng)新實驗”，如“校園生態(tài)瓶設計”項目中，學生自主選擇材料、搭建微型生態(tài)系統(tǒng)，并持續(xù)監(jiān)測變化，形成完整探究報告。課堂觀察發(fā)現，實驗班學生自主提問頻率較對照班高3.2倍，小組合作中主動承擔“數據分析師”“現象記錄員”等角色的比例達78%，探究活動的深度與廣度顯著拓展。

評價體系改革實現突破。表現性評價工具的運用使能力發(fā)展可視化?！缎W生科學探究能力表現性評價量表》通過“變量控制意識”“證據推理能力”“合作貢獻度”等12個觀測維度，精準捕捉學生成長軌跡。數字化評價平臺的應用進一步提升了評價效率，學生實驗操作視頻經AI分析后生成能力雷達圖，教師可直觀看到“操作規(guī)范性”“創(chuàng)新思維”等維度的進步。典型案例顯示，四年級學生小明在“探究物體沉浮”實驗中，初期僅能完成基礎操作，經過3個月針對性指導，在“改進實驗裝置”指標上從“合格”躍升至“優(yōu)秀”，其設計的“可調節(jié)潛水艇模型”獲校級創(chuàng)新獎。評價數據還揭示了關鍵發(fā)現：實驗班學生“面對實驗失敗時的反思能力”得分提升53%，印證了“錯誤是探究的階梯”的教育價值。

五、結論與建議

研究證實，科學探究與實驗操作能力的協(xié)同培養(yǎng)需遵循“梯度化、情境化、融合化”原則。梯度化要求年段目標精準定位：低年級重在“喚醒好奇”，中年級強化“規(guī)范操作”，高年級培養(yǎng)“創(chuàng)新思維”，避免“拔苗助長”；情境化需以真實問題驅動探究，如“校園垃圾分類”“家庭節(jié)水方案”等生活化主題，使實驗操作成為解決實際問題的工具；融合化則要求探究邏輯與實驗技能深度互嵌，讓學生在“做中思”“思中創(chuàng)”。實踐表明，當教師從“知識傳授者”轉變?yōu)椤疤骄恳龑д摺保瑢W生才能真正成為科學學習的主人。

建議層面，教師需轉變教學理念：一是建立“容錯課堂”，允許學生在實驗中試錯，將“意外現象”轉化為探究契機；二是開發(fā)“低成本實驗資源”，利用礦泉水瓶、吸管等生活材料開展探究，破解器材短缺難題；三是善用“評價數據”，通過能力雷達圖診斷教學盲點，實施分層指導。學校層面，建議優(yōu)化實驗室配置，增設“創(chuàng)新實驗角”，配備安全切割工具、簡易傳感器等器材；建立“探究型教師成長共同體”，通過跨校教研、專家駐點提升教師專業(yè)能力；家校協(xié)同方面，可設計“家庭探究任務單”，引導家長參與孩子的科學探索，如“廚房里的科學”系列實驗，形成教育合力。

六、研究局限與展望

研究仍存在三方面局限：一是樣本覆蓋有限，三所實驗校均位于城市及城郊，農村學校實踐不足，結論推廣需謹慎；二是長期效果追蹤缺失，學生探究能力向初中科學學習的遷移機制尚未驗證；三是技術賦能深度不夠，AI評價工具僅實現操作規(guī)范性分析，對思維過程的捕捉仍顯不足。

未來研究將向三個方向拓展：一是擴大實踐范圍，選取農村薄弱校開展“城鄉(xiāng)結對”研究，探索資源匱乏條件下的探究能力培養(yǎng)路徑；二是開展縱向追蹤，建立學生科學素養(yǎng)成長檔案，探究小學階段能力培養(yǎng)對中學科學學習的影響；三是深化技術融合，開發(fā)“虛擬實驗+真實操作”雙軌教學系統(tǒng)，利用VR技術模擬危險實驗，用AI算法分析學生探究過程中的思維鏈路，實現“過程性評價”與“發(fā)展性評價”的深度融合。教育的本質是喚醒，那些在實驗室里反復調試電路、觀察植物生長的孩子，終將在探索世界的旅程中，成長為具備科學精神與創(chuàng)造力的時代新人。

小學科學教學中科學探究與實驗操作能力培養(yǎng)的課題報告教學研究論文

一、引言

科學教育的本質在于喚醒人類與生俱來的好奇心，引導兒童以科學的方式理解世界。小學科學作為科學啟蒙的關鍵階段，承載著培養(yǎng)學生科學思維、探究精神與實踐能力的使命。在科技革命重塑社會形態(tài)的今天，科學素養(yǎng)已不再是知識的堆砌，而是“像科學家一樣思考”的底層能力——它要求個體具備提出問題的敏銳度、設計實驗的嚴謹性、分析數據的邏輯性，以及面對未知時的探索勇氣。義務教育科學課程標準（2022年版）明確將“探究與實踐”列為核心素養(yǎng)，強調通過“做中學”“用中學”“創(chuàng)中學”建構科學概念，這為科學教育指明了方向：課堂應成為學生主動建構知識的探究場域，而非被動接受知識的灌輸場所。然而，理想與現實的鴻溝依然存在。當教師習慣于用“結論先行”替代“過程體驗”，當實驗操作淪為“照方抓藥”的機械模仿，當探究活動止步于“驗證已知”而非“發(fā)現未知”，科學教育的育人價值便被悄然消解。本研究聚焦小學科學教學中科學探究與實驗操作能力的協(xié)同培養(yǎng)，正是為了破解這一困境——讓每個孩子都能在親手操作中感受科學的溫度，在自主探究中體驗發(fā)現的喜悅，在解決問題中生長科學智慧。

二、問題現狀分析

當前小學科學教學中，探究能力與實驗操作能力的培養(yǎng)仍面臨系統(tǒng)性挑戰(zhàn)，集中表現為教學理念的偏差、實踐路徑的割裂與評價機制的滯后。

教學層面，“重知識輕過程”的慣性思維根深蒂固。部分課堂將科學教育簡化為知識點記憶，探究活動淪為“教師提問—學生回答”的線性互動，實驗操作則異化為“按步驟完成”的機械任務。例如，在“水的浮力”實驗中，教師往往直接告知“物體沉浮與密度有關”，學生僅需按教材步驟操作，記錄預設數據。這種“結論導向”的教學剝奪了學生經歷“提出假設—設計實驗—驗證猜想”的完整探究過程，科學思維的培養(yǎng)無從談起。更令人憂慮的是，探究活動的碎片化傾向嚴重。部分教師將“探究”等同于“動手操作”，忽視問題驅動與思維引導，導致實驗活動停留在“熱鬧”的表象。有研究顯示，超過60%的小學科學課堂中，學生實驗時間不足15分鐘，多數時間用于教師講解與紀律維持，真正的探究深度嚴重不足。

能力培養(yǎng)的割裂加劇了教學困境。科學探究能力與實驗操作能力本應是共生共榮的整體，現實中卻被人為拆解：探究課側重“紙上談兵”的方案設計，實驗課則聚焦“操作規(guī)范”的技能訓練，二者缺乏有機融合。例如，在“探究種子萌發(fā)條件”單元中，學生可能熟練掌握變量控制方法，卻無法將實驗數據轉化為科學結論；或能寫出完整的實驗報告，卻對“為何設置對照組”缺乏深層理解。這種“知行分離”導致學生難以形成“探究—操作—反思”的閉環(huán)思維，科學素養(yǎng)的發(fā)展陷入“高認知低實踐”的悖論。

評價機制的滯后進一步制約了能力培養(yǎng)的實效。傳統(tǒng)評價以紙筆測試為主，側重知識點的記憶與復述，對探究過程中的思維品質、操作中的創(chuàng)新意識、合作中的溝通能力等核心要素缺乏有效評估。表現性評價雖被倡導，但實際推廣中面臨現實阻力：教師缺乏專業(yè)培訓，評價工具開發(fā)不足，課堂觀察負擔過重。某區(qū)域調查顯示，僅12%的科學教師系統(tǒng)使用過表現性評價量表，多數評價仍停留在“實驗報告得分”“操作正確率”等單一維度。這種“結果導向”的評價無法反映學生能力的動態(tài)發(fā)展，更難以引導教學向“素養(yǎng)培育”轉型。

資源條件的匱乏則放大了上述問題。城鄉(xiāng)差異導致實驗資源配置不均，農村學校實驗室儀器陳舊、材料短缺，探究活動常因“無米之炊”而流于形式。即便在資源充足的學校，實驗設計也常局限于傳統(tǒng)項目，缺乏與生活情境的深度聯(lián)結。教師反映，開展“家庭節(jié)水方案設計”“校園生態(tài)監(jiān)測”等真實探究時，常因缺乏低成本實驗工具（如簡易傳感器、安全切割器）而難以實施。這種資源結構性矛盾，使科學教育難以突破“課堂圍墻”，學生難以在真實問題中錘煉探究能力。

當科學教育偏離了“以探究為核心”的本質，當實驗操作失去了“發(fā)現問題”的靈魂，當評價機制無法捕捉“成長”的軌跡，我們失去的不僅是科學知識本身，更是兒童與生俱來的探索熱情與創(chuàng)造潛能。這種現狀的改寫，需要從理念革新到實踐重構的系統(tǒng)性變革，讓科學課堂真正成為點燃探究火種的沃土。

三、解決問題的策略

針對科學探究與實驗操作能力培養(yǎng)的系統(tǒng)性困境，本研究提出“梯度化—情境化—融合化”三維協(xié)同策略，通過理念革新、路徑重構與機制創(chuàng)新，重塑科學教育生態(tài)。

梯度化策略破解“能力培養(yǎng)一刀切”的難題?；谛W生認知發(fā)展規(guī)律，構建“好奇—提問—猜想—驗證—結論—遷移”六階探究能力模型，對應“認—用—控—創(chuàng)—評”五級實驗操作技能，形成低、中、高三級螺旋上升的能力圖譜。低年級以“感官喚醒”為核心，設計“水的魔法”等游戲化探究活動，用彩虹糖觀察毛細現象，用氣球感受反沖力，在趣味體驗中埋下探究種子；中年級聚焦“實驗規(guī)范化”，開發(fā)“變量控制思維導圖”工具，將抽象的“單一變量”原則轉化為可視化的操作步驟，如“種子萌發(fā)條件”實驗中，學生通過填寫“控制變量記錄表”，系統(tǒng)區(qū)分光照、水分、溫度三組對照；高年級則突破“預設流程”，開展“開放式創(chuàng)新實驗”，如“校園生態(tài)瓶設計”項目，學生自主選擇材料、搭建微型生態(tài)系統(tǒng)，并持續(xù)監(jiān)測數據，形成完整的探究報告。梯度化設計讓每個孩子都能在“最近發(fā)展區(qū)”內獲得挑戰(zhàn)性體驗，避免“吃不飽”與“跟不上”的兩極分化。

情境化策略打破“科學課堂圍墻”，讓探究扎根真實生活。以“生活問題—探究假設—實驗驗證—結論應用”為閉環(huán)，開發(fā)“家庭科學實驗室”“校園探究角”等實踐場域。例如在“廚房里的科學