小學科學課程以培養(yǎng)學生科學素養(yǎng)為核心，探究實驗是落實核心素養(yǎng)的重要載體。在新課標背景下，科學探究實驗設(shè)計需兼顧兒童認知特點與科學本質(zhì)，教學方案則要搭建從“做實驗”到“學探究”的階梯，讓學生在實踐中發(fā)展觀察、推理、創(chuàng)新等能力。本文結(jié)合教學實踐，從實驗設(shè)計原則、教學方案構(gòu)建、案例應用等維度展開分析，為一線教師提供可借鑒的操作路徑。一、科學探究實驗設(shè)計的核心原則（一）目標導向：錨定核心素養(yǎng)發(fā)展實驗設(shè)計需緊扣課程標準中“科學觀念、科學思維、探究實踐、態(tài)度責任”的素養(yǎng)要求。例如，“物體的沉浮”實驗，不僅要讓學生觀察沉浮現(xiàn)象，更要通過變量控制（改變重量、體積），培養(yǎng)“控制變量”的科學思維，理解“結(jié)構(gòu)與功能相適應”的科學觀念。目標設(shè)計需細化到學段：低年級側(cè)重“觀察與描述”，如“種子的發(fā)芽條件”實驗可設(shè)計為“記錄種子每天的變化”；高年級則強化“推理與論證”，如“電路故障排查”需學生設(shè)計驗證方案。（二）兒童本位：適配認知發(fā)展水平小學生以直觀形象思維為主，實驗設(shè)計需簡化抽象邏輯，強化具象體驗。例如，探究“摩擦力大小”時，用“拖動不同重量的盒子”替代復雜的力學公式推導；材料選擇貼近生活，如用橡皮擦、鉛筆盒作為實驗對象，而非專業(yè)砝碼。實驗步驟需可視化，用“三步圖”（畫一畫操作流程）輔助理解，避免文字指令的抽象性。（三）探究本質(zhì)：還原科學研究過程實驗應包含“問題—猜想—驗證—結(jié)論”的完整鏈條。以“土壤里有什么”為例，先引導學生提問（“土壤里除了土，還有別的嗎？”），再猜想（“可能有小蟲子、水、空氣”），通過“篩土壤（找生物）、捏土壤（感知水）、放入水中（觀察氣泡—空氣）”等操作驗證，最后總結(jié)土壤的組成。過程中預留“意外發(fā)現(xiàn)”的空間，如篩出的石子，可延伸討論“土壤的形成”，培養(yǎng)探究的開放性。（四）安全優(yōu)先：嚴控風險與規(guī)范實驗材料需無毒、易操作，避免尖銳、高溫物品。例如，“燃燒實驗”用蠟燭替代酒精燈，用鑷子夾取材料；“電路實驗”使用低電壓電池組（如3V）。操作規(guī)范需提前示范，如“聞氣味”要“扇聞”，“使用剪刀”要“刀尖向下”。分組實驗時，每組設(shè)“安全監(jiān)督員”，教師巡回檢查，預防意外。二、探究實驗教學方案的構(gòu)建策略（一）教學環(huán)節(jié)：從“興趣激發(fā)”到“能力遷移”1.情境導入：聯(lián)結(jié)生活經(jīng)驗用真實問題引發(fā)探究欲。如“食物發(fā)霉了”實驗，展示家中發(fā)霉的面包，提問“為什么會發(fā)霉？怎樣防止發(fā)霉？”；或用魔術(shù)導入，如“會吸水的紙”（不同紙張吸水速度對比），激發(fā)好奇心。2.探究實踐：小組協(xié)作+教師引導采用“2人小組”或“4人異質(zhì)組”（能力互補），明確角色（操作員、記錄員、發(fā)言人、材料員）。教師以“腳手架”角色介入：當學生糾結(jié)“種子發(fā)芽是否需要陽光”時，提問“怎樣讓一組有陽光，一組沒有？”（引導控制變量）；當數(shù)據(jù)混亂時，示范“用表格記錄每天的芽長”（規(guī)范記錄方法）。3.總結(jié)拓展：知識內(nèi)化+實踐延伸總結(jié)環(huán)節(jié)用“思維導圖”梳理實驗邏輯，如“我們發(fā)現(xiàn)（結(jié)論）→因為（證據(jù)）→還想研究（新問題）”。拓展任務(wù)體現(xiàn)“做中學”，如“搭高塔”實驗后，布置“用家中材料搭更穩(wěn)的塔”，或結(jié)合語文寫“實驗日記”，實現(xiàn)學科融合。（二）材料準備：低成本·高開放·生活化實驗材料優(yōu)先選用生活廢棄物或自然材料：植物類：種子、落葉、盆栽（學生自帶或校園采集）物理類：易拉罐（做聲音振動實驗）、吸管（做杠桿）、硬幣（測浮力）化學類：小蘇打、白醋（酸堿反應）、紫甘藍汁（指示劑）材料提供分“基礎(chǔ)包”（完成核心實驗）和“拓展包”（供能力強的學生創(chuàng)新），如“電路實驗”基礎(chǔ)包是電池、導線、燈泡，拓展包增加開關(guān)、小風扇，鼓勵設(shè)計“自動燈”。（三）差異化指導：分層任務(wù)·個性支持針對不同能力學生設(shè)計“階梯任務(wù)”：基礎(chǔ)層：完成規(guī)定實驗，如“點亮小燈泡”只需成功連接電路；進階層：優(yōu)化實驗，如“用不同材料（銅絲、鐵絲）測試導電性”；創(chuàng)新層：設(shè)計新實驗，如“給電路加開關(guān)，控制風扇轉(zhuǎn)速”。教師對基礎(chǔ)層學生“手把手”示范，對進階層“拋問題”（“為什么鐵絲亮得慢？”），對創(chuàng)新層“搭平臺”（展示簡易電路圖參考）。（四）評價體系：多元·過程·發(fā)展性過程評價：觀察學生的“三力”——參與力（是否主動操作）、合作力（小組分工是否明確）、思考力（能否提出疑問），用“星級貼紙”即時反饋。結(jié)果評價：實驗報告（圖文結(jié)合，低年級畫“實驗故事”，高年級寫“我的發(fā)現(xiàn)”）、成果展示（如“植物生長日記”展板）。長期評價：建立“科學成長檔案袋”，收錄實驗照片、改進方案、反思日記，學期末進行“我的科學之旅”匯報。三、典型實驗案例：“植物向光性探究”的設(shè)計與教學（一）實驗設(shè)計思路對應三年級《植物的一生》單元，核心問題“植物會朝著光生長嗎？”。通過控制光照方向，觀察植物生長方向的變化，理解“生物對環(huán)境的適應”。（二）教學方案實施1.導入（5分鐘）：播放視頻“窗臺上的植物歪著頭”，提問“它為什么這樣長？”，引發(fā)猜想（“喜歡光”“想曬太陽”）。2.探究（25分鐘）：材料：兩盆長勢相近的豆苗、黑卡紙、牙簽、記號筆。分組任務(wù)：基礎(chǔ)組：將一盆豆苗放在窗臺（單側(cè)光），另一盆用黑卡紙圍三面（僅正面透光），每天同一時間觀察，畫“植物生長方向圖”。進階層：設(shè)計“旋轉(zhuǎn)花盆”實驗（每天轉(zhuǎn)90度），觀察生長方向是否改變。教師指導：強調(diào)“變量唯一”（澆水、溫度相同），示范“用牙簽固定黑卡紙”，提醒“輕拿輕放植物”。3.總結(jié)（10分鐘）：小組匯報觀察結(jié)果，用箭頭在黑板畫出“光→植物生長方向”的關(guān)系，得出“植物會向光生長”的結(jié)論。4.拓展（課后）：回家探究“植物向水性”（在花盆一側(cè)澆水，觀察根的生長方向），用照片記錄過程。（三）評價重點過程：是否堅持每天觀察（記錄完整性）、小組分工是否合理（合作情況）。結(jié)果：能否用“因為…所以…”的句式解釋現(xiàn)象（如“因為植物向光的一側(cè)長得快，所以會歪向光的方向”）。四、實施中的常見問題與解決策略（一）探究方向偏離：從“放任”到“引導”當學生在“土壤成分”實驗中沉迷于“找小蟲子”時，教師可追問：“小蟲子和土壤的‘成分’有關(guān)嗎？我們的任務(wù)是研究土壤里有什么物質(zhì)，小蟲子屬于‘生物’，下節(jié)課再專門研究它，好嗎？”用“聚焦問題+預留興趣點”的方式拉回主線。（二）材料準備不足：從“教師包辦”到“學生參與”提前一周布置“材料征集令”，如“尋找家里的透明瓶子（做種子發(fā)芽實驗）”，家長協(xié)助準備；班級建立“科學材料角”，分類存放常用材料（如電池、導線、種子），學生輪流管理。（三）時間把控困難：從“流程化”到“彈性設(shè)計”簡化非核心環(huán)節(jié)，如“電路實驗”可省略“材料介紹”，直接發(fā)材料讓學生嘗試；預留“彈性時間”，如實驗后留5分鐘“自由探索”，允許學生用剩余材料玩“創(chuàng)意電路”，既滿足好奇心，又避免倉促收尾。五、總結(jié)與展望小學科學探究實驗設(shè)計需以“兒童立場”為起點，將科學本質(zhì)與教學藝術(shù)結(jié)合；教學方案則要成為“腳手架”，支撐學生從“模仿探究”走向“自主探究”。未來