小學(xué)科學(xué)探究活動課程案例集一、引言小學(xué)科學(xué)教育的核心在于通過探究活動培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，引導(dǎo)他們以實證思維觀察世界、解決問題。本案例集立足小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)，精選生命科學(xué)、物質(zhì)科學(xué)、地球與宇宙科學(xué)三大領(lǐng)域的探究活動，從“問題驅(qū)動—實踐探究—思維建構(gòu)”的邏輯鏈出發(fā)，呈現(xiàn)真實可操作的教學(xué)范式，為一線教師提供教學(xué)參考，助力學(xué)生在體驗式學(xué)習(xí)中發(fā)展觀察、推理、創(chuàng)新等核心能力。二、生命科學(xué)領(lǐng)域探究案例（一）案例1：植物向光性的秘密——基于對比實驗的生長觀察1.探究背景春季校園植物角的綠豆苗出現(xiàn)“歪頭生長”現(xiàn)象，學(xué)生提出疑問：“植物會朝著光的方向長嗎？”結(jié)合《植物的一生》單元目標(biāo)，設(shè)計本探究活動，引導(dǎo)學(xué)生通過控制變量驗證植物向光性。2.探究目標(biāo)科學(xué)概念：理解植物生長具有向光性，認(rèn)識環(huán)境因素對生物的影響。能力目標(biāo)：掌握對比實驗的設(shè)計方法（控制單一變量、設(shè)置對照組），提升觀察與數(shù)據(jù)記錄能力。情感態(tài)度：激發(fā)對植物生長的好奇心，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶嵶C精神。3.探究過程（1）材料準(zhǔn)備實驗組：3個帶蓋透明塑料盒（側(cè)面開不同方向的小孔模擬單側(cè)光照）、綠豆種子（提前浸泡發(fā)芽）、濕潤脫脂棉。對照組：1個無孔透明塑料盒、相同發(fā)芽綠豆、濕潤脫脂棉。（2）實驗設(shè)計變量控制：實驗組分別設(shè)置“左側(cè)光”“右側(cè)光”“頂部光”，對照組為“全向光（自然散射）”；保持溫度（25℃左右）、水分（脫脂棉濕潤程度一致）、種子初始狀態(tài)（芽長1cm左右）相同。觀察記錄：學(xué)生分組每天同一時間（如15:00）用直尺測量莖的長度、彎曲角度，繪制生長軌跡圖（示例：第3天左側(cè)光組莖向左側(cè)彎曲15°，頂部光組莖直立生長）。（3）數(shù)據(jù)分析與結(jié)論實驗組中，單側(cè)光組的莖明顯向光源方向彎曲，頂部光組莖直立；對照組莖生長方向隨機(jī)。結(jié)論：植物莖的生長具有向光性，單側(cè)光照會引導(dǎo)莖向光源方向彎曲，頂部光照則促進(jìn)直立生長。4.教學(xué)反思難點突破：學(xué)生易忽視“脫脂棉濕度一致”等細(xì)節(jié)，可通過“用滴管定量滴水”“標(biāo)記棉線濕度刻度”等方法強(qiáng)化變量控制意識。拓展延伸：課后觀察教室盆栽（如綠蘿）的生長方向，驗證自然環(huán)境中的向光性。（二）案例2：蚯蚓的生活環(huán)境偏好——基于實地觀察與模擬實驗1.探究背景學(xué)生在校園花壇發(fā)現(xiàn)蚯蚓，提出疑問：“蚯蚓喜歡干土還是濕土？亮處還是暗處？”結(jié)合《動物的生存環(huán)境》主題，設(shè)計“蚯蚓的選擇”探究，引導(dǎo)學(xué)生通過模擬自然環(huán)境分析生物與環(huán)境的關(guān)系。2.探究目標(biāo)科學(xué)概念：了解蚯蚓偏好陰暗、潮濕的環(huán)境，理解生物對環(huán)境的適應(yīng)性。能力目標(biāo)：學(xué)會設(shè)計“選擇實驗”（如干濕/明暗對比盒），提升數(shù)據(jù)分析與推理能力。情感態(tài)度：培養(yǎng)對土壤生物的關(guān)愛意識，體會“生物與環(huán)境相適應(yīng)”的科學(xué)觀念。3.探究過程（1）材料準(zhǔn)備選擇盒：長方形塑料盒（內(nèi)部用隔板分成左右兩部分，底部打孔透氣）、干土（曬干的園土）、濕土（園土+水至手捏成團(tuán)不散）、黑布（模擬陰暗環(huán)境）、手電筒（模擬光照）。實驗生物：校園采集的健康蚯蚓（提前用濕紙巾保濕，避免損傷）。（2）實驗設(shè)計干濕環(huán)境實驗：左側(cè)放干土，右側(cè)放濕土，將5條蚯蚓放在隔板中間，蓋盒蓋（留透氣孔），靜置10分鐘后統(tǒng)計兩側(cè)蚯蚓數(shù)量。明暗環(huán)境實驗：左側(cè)鋪濕土+黑布遮光，右側(cè)鋪濕土+手電筒照射，重復(fù)上述操作。（3）數(shù)據(jù)分析與結(jié)論干濕實驗：80%的小組觀察到蚯蚓集中在濕土區(qū)（如5條蚯蚓中4條在濕土）；明暗實驗：90%的小組觀察到蚯蚓集中在陰暗區(qū)。結(jié)論：蚯蚓偏好陰暗、潮濕的環(huán)境，這是其適應(yīng)土壤生活（避免干燥、躲避天敵）的表現(xiàn)。4.教學(xué)反思倫理注意：實驗后需將蚯蚓放回采集地，強(qiáng)調(diào)“尊重生命”的科學(xué)態(tài)度；部分學(xué)生因“怕蚯蚓”不敢操作，可通過“小組分工（膽大同學(xué)操作，膽小同學(xué)記錄）”緩解。拓展延伸：查閱資料分析“蚯蚓松土對植物生長的作用”，開展“蚯蚓與土壤肥力”的后續(xù)探究。三、物質(zhì)科學(xué)領(lǐng)域探究案例（一）案例1：溶解的秘密——影響溶解速度的因素探究1.探究背景學(xué)生沖咖啡時發(fā)現(xiàn)“攪拌的咖啡溶解更快”，結(jié)合《物質(zhì)的變化》單元，設(shè)計多變量對比實驗，探究溫度、攪拌、顆粒大小對溶解速度的影響。2.探究目標(biāo)科學(xué)概念：理解溶解是物質(zhì)在水中分散的過程，認(rèn)識溫度、攪拌、顆粒大小會影響溶解速度。能力目標(biāo)：掌握“單一變量對比實驗”的設(shè)計邏輯（如研究溫度時，保持?jǐn)嚢琛㈩w粒大小一致），提升實驗設(shè)計與數(shù)據(jù)處理能力。情感態(tài)度：體會“生活處處有科學(xué)”，培養(yǎng)基于證據(jù)的推理習(xí)慣。3.探究過程（1）材料準(zhǔn)備溶質(zhì)：冰糖（完整塊、碾碎末）、食鹽（備用對比）；溶劑：常溫水（20℃）、熱水（80℃，教師提前準(zhǔn)備）。工具：透明燒杯（每組6個，標(biāo)記A-F）、玻璃棒、秒表、電子秤（稱量溶質(zhì)質(zhì)量，保證每組10g）。（2）實驗設(shè)計（以冰糖為例）溫度變量：A杯（常溫水+完整冰糖+不攪拌）、B杯（熱水+完整冰糖+不攪拌），觀察并記錄“完全溶解時間”。攪拌變量：C杯（常溫水+完整冰糖+不攪拌）、D杯（常溫水+完整冰糖+攪拌），重復(fù)記錄。顆粒變量：E杯（常溫水+完整冰糖+不攪拌）、F杯（常溫水+冰糖末+不攪拌），重復(fù)記錄。（3）數(shù)據(jù)分析與結(jié)論溫度：B杯溶解時間（約2分鐘）遠(yuǎn)短于A杯（約10分鐘），說明溫度越高，溶解越快。攪拌：D杯溶解時間（約5分鐘）短于C杯（約10分鐘），說明攪拌能加快溶解。顆粒：F杯溶解時間（約3分鐘）短于E杯（約10分鐘），說明顆粒越小，溶解越快。4.教學(xué)反思變量混淆：學(xué)生易同時改變多個變量（如既加熱又?jǐn)嚢瑁赏ㄟ^“實驗任務(wù)卡”明確變量控制要求（如“研究溫度時，只能改變水的溫度，其他條件打√”）。拓展延伸：探究“50ml水最多能溶解多少克冰糖”，理解“溶解度”的初步概念。（二）案例2：紙的承重奧秘——結(jié)構(gòu)與強(qiáng)度的關(guān)系探究1.探究背景學(xué)生質(zhì)疑“一張A4紙能托住多少本書？”結(jié)合《形狀與結(jié)構(gòu)》單元，設(shè)計“紙橋承重”實驗，探究紙張折疊方式（平面、瓦楞、圓柱）對承重能力的影響。2.探究目標(biāo)科學(xué)概念：認(rèn)識物體結(jié)構(gòu)（形狀、排列）會影響其承重能力，瓦楞、圓柱結(jié)構(gòu)能分散壓力。能力目標(biāo)：學(xué)會設(shè)計“結(jié)構(gòu)對比實驗”（控制紙張大小、材質(zhì)、書本重量一致），提升動手實踐與工程思維能力。情感態(tài)度：體會“技術(shù)優(yōu)化源于科學(xué)探究”，培養(yǎng)創(chuàng)新設(shè)計意識。3.探究過程（1）材料準(zhǔn)備紙張：A4打印紙（每組3張，統(tǒng)一品牌）；承重物：相同規(guī)格的數(shù)學(xué)課本（約200g/本）；工具：膠帶（固定結(jié)構(gòu)）、直尺（測量高度，保證結(jié)構(gòu)高度一致）。（2）實驗設(shè)計結(jié)構(gòu)類型：平面組：將紙平鋪在兩個課桌之間（跨度20cm），緩慢加書，記錄“紙張塌陷時的書本數(shù)”。瓦楞組：將紙折疊成瓦楞狀（波浪形，峰谷間距3cm），同樣跨度，加書記錄。圓柱組：將紙卷成直徑3cm的圓柱（兩端用膠帶固定），跨度20cm，加書記錄。（3）數(shù)據(jù)分析與結(jié)論平面組：平均承重1.5本（約300g）；瓦楞組：平均承重5本（約1000g）；圓柱組：平均承重8本（約1600g）。結(jié)論：改變紙張結(jié)構(gòu)（瓦楞、圓柱）能顯著提升承重能力，因為結(jié)構(gòu)變化分散了壓力（瓦楞通過“峰谷”分散，圓柱通過“圓周”均勻受力）。4.教學(xué)反思結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性：部分小組的圓柱結(jié)構(gòu)易滾動，可通過“在圓柱兩端粘貼圓形硬紙板”增強(qiáng)穩(wěn)定性；瓦楞折疊的“峰谷數(shù)量”影響結(jié)果，可引導(dǎo)學(xué)生探究“不同瓦楞密度的承重差異”。拓展延伸：用瓦楞紙設(shè)計“抗震包裝盒”，模擬運輸中保護(hù)雞蛋的任務(wù)，融合工程實踐與科學(xué)探究。四、地球與宇宙科學(xué)領(lǐng)域探究案例（一）案例1：月相變化的模擬探究——基于模型建構(gòu)的空間認(rèn)知1.探究背景學(xué)生觀察到“月亮形狀總在變”，結(jié)合《宇宙中的地球》單元，設(shè)計“手電筒—乒乓球—人”的模型，模擬地球、月球、太陽的相對運動，探究月相成因。2.探究目標(biāo)科學(xué)概念：理解月相是月球被太陽照亮部分的可見形態(tài)，其變化由地月日相對位置決定。能力目標(biāo)：學(xué)會用模型模擬天體運動，提升空間想象與邏輯推理能力（如“滿月時地月日的位置關(guān)系”）。情感態(tài)度：激發(fā)對宇宙探索的興趣，體會“模型是科學(xué)研究的重要工具”。3.探究過程（1）材料準(zhǔn)備光源：手電筒（模擬太陽，保持位置固定）；模型：乒乓球（模擬月球，表面涂白表示被照亮面）；觀察者：學(xué)生（模擬地球，站在固定點）。（2）模擬實驗位置設(shè)定：手電筒（太陽）在教室前方，學(xué)生（地球）站在教室中央，乒乓球（月球）在學(xué)生與手電筒之間（代表“新月”位置）。觀察記錄：學(xué)生手持乒乓球，繞自己（地球）逆時針轉(zhuǎn)動一周（模擬月球公轉(zhuǎn)），每轉(zhuǎn)動30°（共12個位置），觀察乒乓球“被照亮面”的可見形態(tài)，繪制月相圖（如位置1：全黑（新月）；位置5：右側(cè)半圓亮（上弦月）；位置7：全亮（滿月）；位置11：左側(cè)半圓亮（下弦月））。（3）數(shù)據(jù)分析與結(jié)論月相變化規(guī)律：從新月到上弦月、滿月、下弦月、殘月，再回到新月，周期約29.5天。成因總結(jié)：月球繞地球公轉(zhuǎn)時，地月日相對位置變化導(dǎo)致“被太陽照亮的月球面”可見部分不同，形成月相。4.教學(xué)反思空間認(rèn)知難點：學(xué)生易混淆“月球公轉(zhuǎn)方向”與“月相變化方向”，可通過“標(biāo)記乒乓球初始位置（貼小貼紙）”強(qiáng)化方向感知；部分學(xué)生難以理解“滿月時月球在地球背向太陽一側(cè)”，可結(jié)合“農(nóng)歷十五夜晚的月出時間（日落時升起）”輔助推理。拓展延伸：用手機(jī)APP（如“StarWalk”）觀察實時月相，對比模擬實驗結(jié)果，驗證月相變化規(guī)律。（二）案例2：土壤的秘密——成分與性質(zhì)的探究1.探究背景學(xué)生在種植活動中發(fā)現(xiàn)“不同地方的土顏色、手感不同”，結(jié)合《地球表面的變化》單元，設(shè)計“土壤成分分析”與“滲水性對比”實驗，探究土壤的組成與特性。2.探究目標(biāo)科學(xué)概念：了解土壤包含沙、黏土、腐殖質(zhì)、水、空氣等成分，不同土壤（沙質(zhì)土、黏質(zhì)土、壤土）的滲水性不同。能力目標(biāo)：學(xué)會用“沉淀法”分析土壤成分，用“對比實驗”探究滲水性，提升觀察與分類能力。情感態(tài)度：樹立“保護(hù)土壤資源”的意識，體會“土壤是生命的基礎(chǔ)”。3.探究過程（1）材料準(zhǔn)備土壤樣本：校園花壇土（壤土）、河邊沙土（沙質(zhì)土）、農(nóng)田黏土（黏質(zhì)土，教師提前采集）；工具：燒杯、玻璃棒、濾紙、漏斗、鐵架臺、水（每組500ml）、托盤天平（稱量土壤質(zhì)量，保證每組100g）。（2）成分分析（沉淀法）取100g濕潤土壤放入燒杯，加200ml水?dāng)嚢瑁o置30分鐘，觀察分層：上層漂浮物（腐殖質(zhì)）、中層渾濁液（黏土）、下層沉積物（沙、小石子）。（3）滲水性實驗裝置：漏斗墊濾紙，放入100g土壤，置于燒杯上方；操作：緩慢倒入100ml水，記錄“水完全滲透的時間”。對比結(jié)果：沙質(zhì)土（約1分鐘）>壤土（約3分鐘）>黏質(zhì)土（約8分鐘）。（4）結(jié)論總結(jié)成分：土壤由固體（沙、黏土、腐殖質(zhì)、礦物質(zhì)）、液體（水）、氣體（空氣）組成。滲水性：沙質(zhì)土顆粒大、孔隙多，滲水性強(qiáng)；黏質(zhì)土顆粒小、孔隙少，滲水性弱；壤土介于兩者之間。4.教學(xué)反思實驗耗時：沉淀法需30分鐘，可提前一天分組預(yù)處理，課堂上直接觀察結(jié)果；滲水性實驗中“倒水速度”易影響結(jié)果，可通過“用滴管勻速滴水”控制變量。拓展延伸：調(diào)查校園土壤的“植被類型”，分析“土壤與植物分布的關(guān)系”（如沙質(zhì)土種耐旱植物，黏質(zhì)土種耐澇植物）。五、課程實施建議（一）教學(xué)準(zhǔn)備策略1.材料選擇：優(yōu)先選用生活易得材料（如飲料瓶、吸管、種子），降低成本；危險材料（如熱水、尖銳工具）由教師提前處理或替代（如用溫水代替熱水，用塑料刀代替金屬刀）。2.安全預(yù)案：實驗前明確“三不原則”（不嘗不明物質(zhì)、不直接用手接觸腐蝕性物質(zhì)、不隨意混合化學(xué)試劑）；蚯蚓實驗后需洗手，避免過敏。3.分組優(yōu)化：采用“異質(zhì)分組”（按動手能力、性格互補），每組4-5人，明確“操作員、記錄員、匯報員、材料員”分工，避免“搭便車”現(xiàn)象。（二）教學(xué)引導(dǎo)策略1.問題驅(qū)動：用“認(rèn)知沖突”激發(fā)探究欲，如“紙很軟，為什么能托住書？”“蚯蚓生活在土里，為什么不會悶死？”2.思維可視化：用“實驗記錄單”（含假設(shè)、變量、數(shù)據(jù)、結(jié)論）引導(dǎo)學(xué)生梳理邏輯；用“思維導(dǎo)圖”總結(jié)探究過程（如“植物向光性”的因果關(guān)系圖）。3.差異化指導(dǎo)：對能力弱的小組，提供“步驟卡”（如“溶解實驗步驟：1.稱取10g冰糖…2.倒入50ml常溫水…”）；對能力強(qiáng)的小組，提出拓展問題（如“探究‘?dāng)嚢杷俣取瘜θ芙獾挠绊憽保?。（三）評價與拓展策略1.過程性評價：關(guān)注“實驗操作規(guī)范性”“小組合作有效性”“數(shù)據(jù)記錄真實性”，采用“星級評價表”（如“變量控制★★★”“結(jié)論推理★★★”）。2.成果展示：組織“科學(xué)小論壇”，讓小組匯報探究發(fā)現(xiàn)；制作“科學(xué)手抄報”，融合實驗數(shù)