小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)案例集小學(xué)科學(xué)教育的核心在于通過(guò)親歷式的探究活動(dòng)，讓學(xué)生在觀察、操作、思考中建構(gòu)科學(xué)概念，發(fā)展探究能力。本文整理的實(shí)驗(yàn)教學(xué)案例集，立足生活化情境與學(xué)科核心概念，涵蓋物質(zhì)科學(xué)、生命科學(xué)、地球與宇宙科學(xué)、技術(shù)與工程四大領(lǐng)域，旨在為一線教師提供可直接借鑒、靈活拓展的教學(xué)素材，助力學(xué)生在“做中學(xué)”中培養(yǎng)科學(xué)素養(yǎng)。一、物質(zhì)科學(xué)領(lǐng)域：從現(xiàn)象探究到原理建構(gòu)案例1：彩虹雨——密度與溶解的視覺(jué)化探索學(xué)生對(duì)色彩混合、液體分層的好奇，是開(kāi)展本實(shí)驗(yàn)的天然契機(jī)。課堂上常有孩子提問(wèn)“為什么油和水不會(huì)混在一起？”，我們以“彩虹雨”為情境，將抽象的密度、溶解概念轉(zhuǎn)化為直觀的視覺(jué)現(xiàn)象。核心目標(biāo)：觀察液體分層與色素下落的過(guò)程，推理油、水、色素的密度關(guān)系；理解“溶解”與“懸浮”的差異，培養(yǎng)基于現(xiàn)象的邏輯推理能力。材料準(zhǔn)備：透明塑料瓶（或玻璃杯）、食用油（約半瓶）、清水（約1/3瓶）、紅/黃/藍(lán)食用色素（或水彩顏料）、滴管。探究過(guò)程：1.分層操作：先向瓶中倒入清水，再沿瓶壁緩慢倒入食用油（油會(huì)浮在水面，形成明顯分層）。2.色素滴入：用滴管吸取色素，輕輕滴入油層（注意：滴管尖端不要接觸水層）。學(xué)生將觀察到：色素在油中形成“彩色小球”，懸浮一段時(shí)間后，會(huì)像雨滴一樣穿過(guò)油層，落入水層并擴(kuò)散。3.現(xiàn)象追問(wèn)：“為什么色素一開(kāi)始在油里不動(dòng)，后來(lái)突然落下去了？”引導(dǎo)學(xué)生對(duì)比油、水、色素的重量（密度），結(jié)合“溶解”概念（色素易溶于水，難溶于油）分析過(guò)程?？茖W(xué)原理：油的密度比水小，因此浮在水面；色素密度介于油和水之間，且難溶于油，因此先在油中懸?。划?dāng)色素吸收水分（或與水接觸面積增大），整體密度超過(guò)油時(shí)，便會(huì)下落并在水中溶解擴(kuò)散。教學(xué)延伸：替換液體（如蜂蜜、糖漿）重復(fù)實(shí)驗(yàn)，對(duì)比不同液體的密度差異；聯(lián)系生活：解釋“油湯分離”的現(xiàn)象，或設(shè)計(jì)“分層雞尾酒”的家庭小實(shí)驗(yàn)，讓科學(xué)探究延伸至生活。案例2：蠟燭吸水——大氣壓的趣味驗(yàn)證學(xué)生對(duì)“火熄滅后水會(huì)自動(dòng)進(jìn)入容器”的現(xiàn)象充滿疑惑，本實(shí)驗(yàn)通過(guò)蠟燭燃燒與水的互動(dòng)，揭示大氣壓的存在（適合中高年級(jí)）。核心目標(biāo)：觀察蠟燭熄滅后水位上升的現(xiàn)象，推理氧氣消耗與氣壓變化的關(guān)系；初步建立“大氣壓”的感性認(rèn)知，培養(yǎng)“變量控制”的實(shí)驗(yàn)思維（如蠟燭數(shù)量、容器大小對(duì)結(jié)果的影響）。材料準(zhǔn)備：淺盤（如蛋糕盤）、玻璃杯（或廣口瓶）、蠟燭（1-2根）、水、打火機(jī)。探究過(guò)程：1.裝置搭建：在淺盤中加水（約1厘米深），將蠟燭固定在盤中（可粘在小瓶蓋里），點(diǎn)燃蠟燭后，迅速將玻璃杯倒扣在蠟燭上（確保杯口完全浸入水中）。2.現(xiàn)象觀察：蠟燭逐漸熄滅，隨后盤中的水會(huì)沿著杯壁上升，最終停在杯內(nèi)某一高度。3.變量探究：更換不同高度的蠟燭、不同大小的杯子重復(fù)實(shí)驗(yàn)，記錄水位上升的高度，思考“為什么水位上升的高度不一樣？”科學(xué)原理：蠟燭燃燒消耗杯內(nèi)的氧氣，生成的二氧化碳溶于水，導(dǎo)致杯內(nèi)氣壓降低；外界大氣壓將盤內(nèi)的水壓入杯中，直到內(nèi)外氣壓平衡。教學(xué)延伸：對(duì)比“不點(diǎn)燃蠟燭直接扣杯子”的對(duì)照組，驗(yàn)證“燃燒是氣壓變化的關(guān)鍵”；聯(lián)系生活：解釋“用吸管喝飲料”“吸盤掛鉤吸附墻面”的原理，讓抽象的大氣壓變得可感知。二、生命科學(xué)領(lǐng)域：從觀察生長(zhǎng)到理解系統(tǒng)案例1：種子萌發(fā)的秘密——對(duì)比實(shí)驗(yàn)的深度探究三年級(jí)“植物的一生”單元中，學(xué)生對(duì)“種子如何發(fā)芽”充滿好奇，但常誤認(rèn)為“只要澆水就能發(fā)芽”。本實(shí)驗(yàn)通過(guò)多組對(duì)照，揭示種子萌發(fā)的核心條件。核心目標(biāo)：設(shè)計(jì)并實(shí)施“水、空氣、溫度”的對(duì)照實(shí)驗(yàn)，記錄種子萌發(fā)的過(guò)程；理解種子萌發(fā)的環(huán)境條件（水、空氣、適宜溫度）與自身?xiàng)l件（完整胚、度過(guò)休眠期），培養(yǎng)“控制變量”的科學(xué)思維。材料準(zhǔn)備：綠豆種子（或黃豆、菜豆）、培養(yǎng)皿（或透明塑料盒）、紙巾、標(biāo)簽紙、水、冰箱（模擬低溫環(huán)境）。探究過(guò)程：1.分組設(shè)計(jì)：設(shè)置4組實(shí)驗(yàn)（以綠豆為例）：組1（對(duì)照組）：紙巾濕潤(rùn)，種子置于室溫、通風(fēng)處；組2（無(wú)水組）：紙巾干燥，其余條件同組1；組3（無(wú)空氣組）：紙巾濕潤(rùn)，種子完全浸沒(méi)在水中（隔絕空氣）；組4（低溫組）：紙巾濕潤(rùn)，種子置于冰箱冷藏室（4℃左右）。2.每日觀察：用放大鏡觀察種子的變化（如種皮破裂、胚根生長(zhǎng)、子葉展開(kāi)），記錄“發(fā)芽天數(shù)”“根的長(zhǎng)度”等數(shù)據(jù)，繪制生長(zhǎng)曲線圖。3.結(jié)論推導(dǎo)：對(duì)比四組結(jié)果，討論“為什么組2、3、4的種子發(fā)芽慢或不發(fā)芽？”，結(jié)合“胚的活性”講解自身?xiàng)l件（如被蟲(chóng)咬過(guò)的種子無(wú)法發(fā)芽）?？茖W(xué)原理：種子萌發(fā)需要適量的水（軟化種皮、激活酶活性）、充足的空氣（呼吸作用提供能量）、適宜的溫度（酶的活性適宜），同時(shí)種子自身需具備完整的胚且未處于休眠期。教學(xué)延伸：拓展實(shí)驗(yàn)：嘗試“光照”變量（黑暗環(huán)境中種子是否發(fā)芽），理解“光不是所有種子萌發(fā)的必需條件”；實(shí)踐應(yīng)用：指導(dǎo)學(xué)生種植盆栽，觀察植物從種子到開(kāi)花結(jié)果的完整周期，記錄“植物生長(zhǎng)日記”。案例2：蚯蚓的家——?jiǎng)游锱c環(huán)境的依存關(guān)系學(xué)生對(duì)土壤中的小動(dòng)物（如蚯蚓）既好奇又陌生，常認(rèn)為“蚯蚓生活在泥土里，隨便什么土都可以”。本實(shí)驗(yàn)通過(guò)模擬蚯蚓的生存環(huán)境，探究其對(duì)土壤濕度、光線的偏好。核心目標(biāo)：觀察蚯蚓的運(yùn)動(dòng)方式與環(huán)境選擇，理解“生物的形態(tài)結(jié)構(gòu)適應(yīng)環(huán)境”；設(shè)計(jì)“濕度梯度”“明暗梯度”的實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)“觀察—提問(wèn)—驗(yàn)證”的探究習(xí)慣。材料準(zhǔn)備：大塑料盒（帶蓋）、潮濕的腐殖土、干燥的沙質(zhì)土、黑布（或紙板）、蚯蚓（5-6條，提前從土壤中收集或購(gòu)買）、鑷子、濕巾。探究過(guò)程：1.環(huán)境創(chuàng)設(shè)：濕度梯度：將塑料盒一側(cè)鋪潮濕腐殖土，另一側(cè)鋪干燥沙質(zhì)土，中間留一條“過(guò)渡帶”；明暗梯度：用黑布覆蓋盒的一半，另一半保持明亮。2.蚯蚓投放：將蚯蚓輕輕放在盒中央，蓋上蓋子（留透氣孔），靜置15分鐘后觀察。3.現(xiàn)象記錄：統(tǒng)計(jì)蚯蚓在“潮濕/干燥”“黑暗/明亮”區(qū)域的數(shù)量，用鑷子輕輕觸碰蚯蚓，觀察其運(yùn)動(dòng)方式（肌肉收縮+剛毛輔助）。4.原理討論：“為什么蚯蚓喜歡潮濕、黑暗的環(huán)境？”結(jié)合蚯蚓的呼吸方式（體表呼吸，需保持濕潤(rùn)）、避光性（防止體表干燥）講解?？茖W(xué)原理：蚯蚓通過(guò)體表分泌黏液進(jìn)行氣體交換，因此偏好潮濕土壤；其視覺(jué)退化，對(duì)光線敏感，黑暗環(huán)境更安全。同時(shí)，蚯蚓的剛毛與肌肉配合，使其能在土壤中蠕動(dòng)，疏松土壤的行為也體現(xiàn)了“生物影響環(huán)境”。教學(xué)延伸：生態(tài)瓶制作：將蚯蚓、土壤、落葉、小昆蟲(chóng)等放入封閉容器，觀察“微型生態(tài)系統(tǒng)”的物質(zhì)循環(huán)；環(huán)保行動(dòng)：開(kāi)展“保護(hù)蚯蚓，愛(ài)護(hù)土壤”的宣傳活動(dòng)，理解土壤生物對(duì)生態(tài)的重要性。三、地球與宇宙科學(xué)領(lǐng)域：從模型模擬到規(guī)律認(rèn)知案例1：模擬火山噴發(fā)——地球內(nèi)部運(yùn)動(dòng)的直觀呈現(xiàn)學(xué)生對(duì)火山噴發(fā)的“壯觀景象”充滿好奇，但難以理解“巖漿從何而來(lái)”“為何會(huì)噴發(fā)”。本實(shí)驗(yàn)通過(guò)化學(xué)模擬，還原火山噴發(fā)的核心過(guò)程（適合高年級(jí)）。核心目標(biāo)：觀察“巖漿”噴發(fā)的現(xiàn)象，推理火山噴發(fā)的能量來(lái)源（地?zé)崮埽┡c物質(zhì)運(yùn)動(dòng)（巖漿上升）；理解火山噴發(fā)對(duì)地形、氣候的影響，培養(yǎng)“模型建構(gòu)”的科學(xué)方法（用簡(jiǎn)單材料模擬復(fù)雜地質(zhì)現(xiàn)象）。材料準(zhǔn)備：塑料瓶（或錐形瓶）、紅黏土（或面團(tuán)，模擬火山錐）、小蘇打、檸檬酸（或白醋）、洗潔精、紅色色素、水。探究過(guò)程：1.火山建模：用紅黏土包裹塑料瓶，塑造“火山錐”的形狀，瓶口作為“噴口”（露出瓶口2-3厘米）。2.巖漿配置：在瓶中加入2勺小蘇打、1勺洗潔精、幾滴紅色色素、少量水，攪拌均勻（模擬巖漿的黏性）。3.噴發(fā)模擬：快速向瓶中倒入1-2勺檸檬酸（或白醋），立即后退觀察：瓶?jī)?nèi)產(chǎn)生大量氣泡，紅色“巖漿”從噴口噴出，沿火山錐流下，洗潔精使泡沫更持久，模擬巖漿的流動(dòng)。4.原理分析：“為什么加入檸檬酸后會(huì)噴發(fā)？”結(jié)合“酸堿反應(yīng)產(chǎn)生二氧化碳?xì)怏w”，類比地幔中巖漿因高溫高壓（地?zé)崮埽┥仙?，突破地殼薄弱處噴發(fā)的過(guò)程?？茖W(xué)原理：小蘇打（碳酸氫鈉）與檸檬酸（或醋酸）發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成大量二氧化碳?xì)怏w；氣體在洗潔精的作用下形成泡沫，因瓶?jī)?nèi)壓力增大而從噴口噴出，模擬巖漿因地球內(nèi)部能量驅(qū)動(dòng)而噴發(fā)的過(guò)程。教學(xué)延伸：變量探究：調(diào)整小蘇打與檸檬酸的比例，觀察噴發(fā)強(qiáng)度的變化（類比不同類型火山的噴發(fā)威力）；環(huán)境討論：展示火山噴發(fā)的真實(shí)圖片（如火山灰影響氣候、火山巖形成新陸地），辯論“火山是‘災(zāi)難’還是‘禮物’”。案例2：月相變化——光影游戲中的天文規(guī)律學(xué)生?；煜霸孪唷迸c“月食”，對(duì)“月亮為什么會(huì)變形狀”感到困惑。本實(shí)驗(yàn)通過(guò)“球—燈—人”的模擬，直觀呈現(xiàn)月相的成因。核心目標(biāo)：模擬月相變化的過(guò)程，理解“月相是月球被太陽(yáng)照亮部分的可見(jiàn)形態(tài)”；總結(jié)月相變化的規(guī)律（新月、上弦月、滿月、下弦月的順序），培養(yǎng)空間想象能力。材料準(zhǔn)備：暗室（或拉上窗簾的教室）、乒乓球（模擬月球）、手電筒（模擬太陽(yáng)）、學(xué)生（模擬地球觀察者）。探究過(guò)程：1.角色定位：手電筒（太陽(yáng)）固定在教室一端，學(xué)生（地球）站在中間，手持乒乓球（月球）繞自己緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)（保持乒乓球始終朝向“太陽(yáng)”的一側(cè)被照亮）。2.觀察記錄：學(xué)生從“地球”的視角觀察乒乓球的“亮面”形狀，每轉(zhuǎn)動(dòng)45°（共8個(gè)位置），畫出看到的月相（如新月時(shí)乒乓球暗面朝向自己，滿月時(shí)亮面朝向自己）。3.規(guī)律總結(jié)：將8張?jiān)孪鄨D按順序排列，討論“月相變化的周期是多久？”“為什么上弦月出現(xiàn)在上半夜，下弦月出現(xiàn)在下半夜？”科學(xué)原理：月球本身不發(fā)光，我們看到的月相是月球被太陽(yáng)照亮的部分；由于月球繞地球公轉(zhuǎn)，地球、月球、太陽(yáng)的相對(duì)位置不斷變化，導(dǎo)致亮面的可見(jiàn)比例（如新月時(shí)幾乎看不到亮面，滿月時(shí)亮面完全可見(jiàn)）周期性變化，周期約為29.5天（一個(gè)朔望月）。教學(xué)延伸：實(shí)踐觀察：指導(dǎo)學(xué)生連續(xù)一個(gè)月記錄月相（可繪制“月相日歷”），驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)中的規(guī)律；拓展思考：對(duì)比“月食”（地球擋住太陽(yáng)光）與“月相”的差異，用模擬實(shí)驗(yàn)解釋月食的成因。四、技術(shù)與工程領(lǐng)域：從問(wèn)題解決到創(chuàng)新設(shè)計(jì)案例1：自制簡(jiǎn)易凈水器——水凈化的工程實(shí)踐學(xué)生對(duì)“自來(lái)水是如何變干凈的”感興趣，但認(rèn)為“凈化水很復(fù)雜”。本實(shí)驗(yàn)通過(guò)分層過(guò)濾，讓學(xué)生直觀理解水凈化的核心步驟（過(guò)濾、吸附），培養(yǎng)工程設(shè)計(jì)思維。核心目標(biāo)：設(shè)計(jì)并制作“多層凈水器”，理解過(guò)濾材料的作用（小石子濾大顆粒，活性炭吸附色素異味）；測(cè)試凈水器的凈化效果，提出改進(jìn)方案（如增加過(guò)濾層數(shù)、更換材料），培養(yǎng)“設(shè)計(jì)—測(cè)試—優(yōu)化”的工程流程意識(shí)。材料準(zhǔn)備：礦泉水瓶（底部裁剪）、紗布、活性炭（或木炭）、石英砂、小石子、棉花、臟水（加泥土、紅墨水模擬污染）、透明杯子（接過(guò)濾后的水）。探究過(guò)程：1.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：將礦泉水瓶倒置（瓶口朝下），從下到上依次填充：棉花（阻擋細(xì)沙）→小石子（濾大顆粒泥土）→石英砂（濾小顆粒）→活性炭（吸附色素、異味）→紗布（固定活性炭）。2.凈化測(cè)試：將臟水緩慢倒入凈水器，觀察過(guò)濾后水的顏色、透明度變化，用pH試紙（可選）測(cè)試酸堿度，對(duì)比原水與凈化水的差異。3.改進(jìn)優(yōu)化：小組討論“如何讓水更干凈？”，嘗試調(diào)整材料順序（如先活性炭后砂）、增加層數(shù)（如重復(fù)“砂—炭”層），再次測(cè)試并記錄效果?？茖W(xué)原理：小石子、石英砂通過(guò)物理過(guò)濾去除不溶性雜質(zhì)（如泥土顆粒）；活性炭通過(guò)吸附作用去除色素、異味（利用其多孔結(jié)構(gòu)）；棉花防止材料泄漏，多層結(jié)構(gòu)逐步凈化水質(zhì)，類似自來(lái)水廠的“沉淀—過(guò)濾—吸附”流程。教學(xué)延伸：環(huán)保調(diào)研：調(diào)查本地水污染現(xiàn)狀（如河流、地下水），提出“家庭節(jié)水+簡(jiǎn)易凈化”的方案；技術(shù)拓展：了解“反滲透膜”“紫外線消毒”等現(xiàn)代凈水技術(shù)，思考“簡(jiǎn)易凈水器與工業(yè)凈水器的差異”。案例2：紙橋承重——結(jié)構(gòu)與穩(wěn)定性的工程挑戰(zhàn)學(xué)生對(duì)“薄薄的紙能承受多重的物體”感到好奇，本實(shí)驗(yàn)通過(guò)設(shè)計(jì)不同結(jié)構(gòu)的紙橋，探究“形狀、跨度、材料”對(duì)承重能力的影響，培養(yǎng)工程設(shè)計(jì)與優(yōu)化能力。核心目標(biāo)：用A4紙?jiān)O(shè)計(jì)并制作紙橋（如平橋、拱橋、瓦楞橋），測(cè)試其承重能力（用硬幣或砝碼計(jì)量）；分析不同結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)（如拱橋?qū)毫Ψ稚⒌綐蚨眨斫狻敖Y(jié)構(gòu)決定功能”的工程思想。材料準(zhǔn)備：A4紙（若干張）、膠帶（少量，僅用于固定橋墩）、硬幣（或小砝碼）、兩個(gè)等高的支撐物（如書本、盒子，模擬橋墩）。探究過(guò)程：1.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：小組討論并畫出紙橋設(shè)計(jì)圖，可選結(jié)構(gòu)：平橋：將紙平鋪在兩個(gè)支撐物上（跨度約15厘米）；拱橋：將紙折成拱形，兩端搭在支撐物上；瓦楞橋：將紙折成瓦楞狀（波浪形），平鋪在支撐物上。2.承重測(cè)試：將硬幣逐個(gè)放在紙橋上，記錄“紙橋坍塌前的最大承重”，觀察紙橋的變形過(guò)程（如平橋中間下垂，拱橋向兩側(cè)推擠橋墩）。3.結(jié)構(gòu)優(yōu)化：分析“哪種結(jié)構(gòu)承重最強(qiáng)？為什么？”，嘗試改進(jìn)設(shè)計(jì)（如增加紙的層數(shù)、改變拱形的弧度），再次測(cè)試并對(duì)比結(jié)果。科學(xué)原理：平橋的承重主要依賴紙張的抗彎曲能力，但跨度大時(shí)易因重力而下垂；拱橋通過(guò)拱的結(jié)構(gòu)將壓力轉(zhuǎn)化為對(duì)橋墩的側(cè)推力，分散了重力，因此承重更強(qiáng)；瓦楞結(jié)構(gòu)通過(guò)增加厚度（波浪形提升了紙張的抗彎剛度），也能顯著提升承重能力。教學(xué)延伸：材料拓展：嘗試用不同材