小學科學探究實驗方案案例集一、案例集的設(shè)計初衷與價值小學科學課程以培養(yǎng)學生科學素養(yǎng)為核心，探究實驗是學生親歷科學過程、建構(gòu)科學概念的關(guān)鍵載體。本案例集精選貼近生活、操作簡便、思維進階的實驗方案，既為教師提供教學參考，也助力學生在“做中學”中發(fā)展觀察、推理、實證等科學能力，實現(xiàn)從現(xiàn)象感知到規(guī)律認知的科學思維躍遷。二、典型實驗案例深度解析案例1：植物向光性的探究——追尋“陽光的方向”（一）實驗背景與驅(qū)動問題窗臺的綠植總朝著光線生長，墻角的小草為何也歪向窗外？植物的生長方向是否受光照支配？帶著生活中的疑問，我們設(shè)計實驗探究植物的向光性。（二）實驗?zāi)繕?.觀察并描述植物幼苗的生長方向變化，歸納向光性的表現(xiàn)；2.設(shè)計對照實驗，分析“光照方向”對植物生長的影響；3.初步理解植物向性運動的科學意義（適應(yīng)環(huán)境、獲取能量）。（三）實驗材料準備綠豆種子（或向日葵種子）、長方形透明塑料盒（2個）、肥沃土壤、黑色卡紙、剪刀、直尺、標簽紙。（四）實驗步驟與操作指引1.種子萌發(fā)準備：將土壤均勻鋪入兩個塑料盒（厚度約5cm），播撒綠豆種子（每盒20-30粒），澆適量水（保持土壤濕潤但不積水），置于溫暖通風處，等待發(fā)芽（約3-5天，視溫度調(diào)整）。2.實驗分組與變量控制：選取發(fā)芽后生長高度（約2-3cm）、葉片數(shù)量基本一致的幼苗，將兩個塑料盒標記為“甲組（對照組）”和“乙組（實驗組）”。甲組：保持正常光照（如窗臺自然光，方向固定）；乙組：用黑色卡紙制作一個“單側(cè)開口的罩子”（罩子高度略高于幼苗，開口朝向甲組的光照方向），罩住乙組幼苗，模擬“單側(cè)光照”環(huán)境。3.持續(xù)觀察與記錄：每天上午10點，用直尺測量幼苗高度，用箭頭在記錄表中標記生長方向（如“→”表示向光，“↑”表示直立），記錄持續(xù)7天。（五）觀察記錄與數(shù)據(jù)分析設(shè)計如下記錄表（示例）：天數(shù)甲組幼苗生長方向甲組幼苗高度（cm）乙組幼苗生長方向乙組幼苗高度（cm）----------------------------------------------------------------------------------第1天↑2.5↑2.4第2天↑2.8→2.7...............*分析*：對比兩組數(shù)據(jù)，乙組幼苗從第2-3天開始，生長方向逐漸偏向“開口（光源）”，而甲組保持直立或隨自然光照微調(diào)。說明單側(cè)光照會引導植物向光生長，這是植物適應(yīng)環(huán)境、最大化接收光能的生存策略。（六）拓展與延伸變式實驗：將乙組的“開口方向”每天旋轉(zhuǎn)90°，觀察幼苗生長方向是否混亂？跨學科思考：結(jié)合語文課文《種子的力》，討論植物向性運動與生命適應(yīng)力的關(guān)聯(lián)。案例2：水的“隱形力量”——表面張力的趣味探究（一）現(xiàn)象溯源與問題提出荷葉上的水珠滾來滾去卻不散開，硬幣上能“堆”很多滴水——水的表面仿佛有一層“看不見的膜”？我們通過實驗揭開這層“膜”的秘密。（二）實驗?zāi)繕?.觀察水在不同條件下的表面形態(tài)，感知表面張力現(xiàn)象；2.設(shè)計對比實驗，探究“添加洗潔精”對水表面張力的影響；3.聯(lián)系生活實例，解釋表面張力的應(yīng)用（如昆蟲水上行走、洗衣液去污）。（三）實驗材料準備干凈的1元硬幣（2枚）、醫(yī)用滴管（2支，分別標記“清水”“洗潔精水”）、洗潔精、托盤（防止水灑出）、清水。（四）實驗步驟與操作指引1.清水實驗：硬幣的“裝水極限”用滴管吸取清水，緩慢地、一滴一滴地滴在硬幣表面（滴管口距離硬幣約1cm，避免沖擊力）。眼睛平視硬幣，觀察水在硬幣上的形態(tài)（會形成“凸起的水膜”），記錄“水不溢出時的最大滴數(shù)”（如第1枚硬幣滴了28滴才溢出）。2.洗潔精水實驗：打破“隱形的膜”在另一個滴管中吸入“加了3滴洗潔精的清水”（攪拌均勻），重復步驟1，用第2枚硬幣做實驗，記錄滴數(shù)（如僅滴了15滴就溢出）。3.現(xiàn)象對比與思考用紙巾擦干硬幣，可重復實驗2-3次，取滴數(shù)的平均值，減少誤差。（五）觀察記錄與結(jié)論推導液體類型平均滴數(shù)水膜形態(tài)（溢出前）現(xiàn)象解釋--------------------------------------------------清水25-30凸起的半球形，邊緣緊繃水分子間的吸引力（表面張力）使水“抱團”，形成彈性膜洗潔精水12-18凸起程度小，易破裂洗潔精分子破壞了水分子的吸引力，表面張力減小*結(jié)論*：水的表面存在表面張力（類似“彈性薄膜”的拉力）；添加洗潔精會降低表面張力，使水更容易散開。（六）拓展與生活聯(lián)結(jié)家庭小實驗：用吸管蘸水，在水面上“畫圈”，觀察水的收縮現(xiàn)象；科普閱讀：查閱《昆蟲記》中“水黽為何能在水上行走”的章節(jié)，用表面張力原理解釋。案例3：電磁鐵的“魔力升級”——磁力大小的影響因素（一）生活情境與科學問題電磁起重機能吸起成噸的鋼鐵，玩具電磁鐵卻只能吸回形針——電磁鐵的磁力大小由什么決定？我們通過實驗探究“線圈匝數(shù)”和“電池數(shù)量”的影響。（二）實驗?zāi)繕?.學會制作簡易電磁鐵，觀察其吸起回形針的現(xiàn)象；2.運用控制變量法，探究“線圈匝數(shù)”“電池數(shù)量”對磁力的影響；3.理解“電流大小”“線圈匝數(shù)”與電磁鐵磁力的正相關(guān)關(guān)系。（三）實驗材料準備鐵釘（長約5cm，粗約0.5cm）、漆包線（直徑0.5mm，長約2m）、1.5V干電池（3節(jié)）、回形針（若干，大小均勻）、砂紙。（四）實驗步驟與操作指引1.制作電磁鐵：給鐵釘“穿線圈”用砂紙打磨漆包線兩端的絕緣層（露出金屬線），將漆包線緊密纏繞在鐵釘上：線圈A：纏繞30匝（標記匝數(shù)，確保每匝緊密不重疊）；線圈B：纏繞60匝（與A的纏繞方向、緊密程度一致）。2.探究“線圈匝數(shù)”的影響（控制電池數(shù)量為1節(jié)）用1節(jié)電池連接線圈A的兩端（注意正負極，形成閉合電路），將電磁鐵靠近回形針，記錄“能吸起的最大回形針數(shù)量”（如3個）；斷開電路，取下線圈A，換上線圈B，用1節(jié)電池重復實驗，記錄數(shù)量（如6個）。3.探究“電池數(shù)量”的影響（控制線圈匝數(shù)為60匝）用1節(jié)電池連接線圈B，記錄吸起數(shù)量（如6個）；用2節(jié)電池串聯(lián)（總電壓3V），重復實驗，記錄數(shù)量（如10個）；用3節(jié)電池串聯(lián)（總電壓4.5V），重復實驗，記錄數(shù)量（如14個）。（五）觀察記錄與數(shù)據(jù)分析設(shè)計如下表格（示例）：實驗條件線圈匝數(shù)電池數(shù)量（節(jié)）吸起回形針數(shù)量（個）----------------------------------------------------------------實驗組1（A）3013實驗組2（B）6016實驗組3（B）60210實驗組4（B）60314*分析*：對比“實驗組1”和“實驗組2”：電池數(shù)量相同，線圈匝數(shù)越多，吸起的回形針越多→線圈匝數(shù)越多，電磁鐵磁力越大；對比“實驗組2”“3”“4”：線圈匝數(shù)相同，電池數(shù)量越多（電流越大），吸起的回形針越多→電流越大，電磁鐵磁力越大。（六）拓展與工程實踐改進實驗：嘗試用“不同粗細的鐵釘”或“不同材質(zhì)的線圈”做實驗，探究其他影響因素；創(chuàng)意應(yīng)用：設(shè)計“電磁分揀機”——用不同磁力的電磁鐵，分離鐵制和非鐵制的小物件。三、案例集的教學應(yīng)用建議1.分層實施：低年級可簡化實驗（如“水的表面張力”用“觀察水滴在蠟紙上的形態(tài)”替代硬幣實驗），高年級側(cè)重變量控制與數(shù)據(jù)分析；2.跨學科融合：結(jié)合數(shù)學（繪制“磁力-電池數(shù)量”折線圖）、語文（撰寫實驗小報告）、美術(shù)（繪制植物生長方向的素描）；3.安全與環(huán)保：實驗材料選用生活常見物品（如用吸管代替滴管、用舊鐵釘制作電磁鐵），實驗后回收材料，培養(yǎng)環(huán)保意識