2019年版小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)引言小學(xué)科學(xué)教育以培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)為核心，實(shí)驗(yàn)教學(xué)是其重要載體。2019年，教育部印發(fā)的《小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》進(jìn)一步明確“探究式學(xué)習(xí)”的主導(dǎo)地位，要求通過真實(shí)實(shí)驗(yàn)情境，引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷“提出問題—作出假設(shè)—設(shè)計(jì)方案—?jiǎng)邮植僮鳌治鼋Y(jié)論”的科學(xué)探究過程。本文結(jié)合2019年版教學(xué)要求，從實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)原則、典型案例及實(shí)施策略三方面，探討如何構(gòu)建兼具科學(xué)性與趣味性的小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，助力學(xué)生形成理性思維與實(shí)踐能力。一、小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)的核心原則（一）科學(xué)性與兒童化的平衡實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)需嚴(yán)格遵循科學(xué)原理，同時(shí)貼合小學(xué)生認(rèn)知特點(diǎn)。例如探究“材料的導(dǎo)熱性”時(shí)，選用生活中常見的金屬勺、塑料勺、木勺，通過“觸摸盛溫水的容器柄”這一直觀操作，替代復(fù)雜儀器測量，既保證科學(xué)概念的準(zhǔn)確性，又降低認(rèn)知門檻。（二）探究性與安全性的統(tǒng)一實(shí)驗(yàn)應(yīng)圍繞核心問題展開探究（如“植物的向光性”實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生自主設(shè)計(jì)遮光罩位置，觀察幼苗生長方向）；同時(shí)，對涉及的工具（如剪刀、加熱裝置）需提前規(guī)范操作，低年級可改用安全剪刀、溫水替代熱水，確保探究過程安全可控。（三）情境性與實(shí)踐性的融合將實(shí)驗(yàn)置于真實(shí)生活情境中，如“食物的變質(zhì)與保存”，讓學(xué)生從家中帶來霉變面包、真空包裝零食，對比分析“水分、溫度、空氣”對變質(zhì)的影響，使科學(xué)知識與生活經(jīng)驗(yàn)建立聯(lián)結(jié)，提升實(shí)踐應(yīng)用能力。二、分學(xué)段典型實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)案例（一）低年級（1-2年級）：觀察類實(shí)驗(yàn)——《我們的植物朋友》教學(xué)目標(biāo)科學(xué)概念：認(rèn)識植物的根、莖、葉結(jié)構(gòu)，感知植物多樣性。能力目標(biāo)：學(xué)會用感官（看、摸、聞）觀察植物，用簡單圖示記錄發(fā)現(xiàn)。情感目標(biāo)：培養(yǎng)對植物的喜愛，樹立愛護(hù)生命的意識。實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備材料：班級自然角種植的綠蘿、多肉、薄荷等植物（提前一周澆水，保證狀態(tài)良好）；放大鏡、塑料小鑷子、觀察記錄單（畫有植物輪廓的簡筆畫）。環(huán)境：教室分為4-5個(gè)觀察小組，每組擺放2-3種植物，光線充足。教學(xué)過程1.情境導(dǎo)入：播放“植物王國的秘密”動(dòng)畫片段，提問：“植物的身體藏著哪些小秘密？我們的植物朋友會告訴我們答案！”2.自主觀察：學(xué)生分組，用眼睛看葉片形狀、顏色，用手摸莖的粗細(xì)、軟硬，用鼻子聞葉片氣味（如薄荷的清香）。鼓勵(lì)用放大鏡觀察葉脈、根須（提前將綠蘿從花盆中輕輕取出，保留部分土壤）。3.記錄與分享：在記錄單上用彩筆標(biāo)注“我發(fā)現(xiàn)的植物秘密”（如“綠蘿的葉子是心形的，莖長長的”）。每組推選代表，用實(shí)物投影展示記錄單，分享發(fā)現(xiàn)。4.拓展延伸：課后任務(wù)“為植物朋友寫日記”，記錄每天的澆水、生長變化，下節(jié)課交流。注意事項(xiàng)觀察前強(qiáng)調(diào)“輕拿輕放植物，不傷害它們”，避免學(xué)生過度拉扯根系。對過敏體質(zhì)學(xué)生，提前溝通，提供無刺激性的植物（如綠蘿替代百合）。（二）中年級（3-4年級）：探究類實(shí)驗(yàn)——《電磁鐵的磁力大小與什么有關(guān)》教學(xué)目標(biāo)科學(xué)概念：理解電磁鐵磁力大小與線圈匝數(shù)、電池?cái)?shù)量有關(guān)，掌握對比實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)方法。能力目標(biāo)：能設(shè)計(jì)并實(shí)施對比實(shí)驗(yàn)，記錄、分析數(shù)據(jù)，得出結(jié)論。情感目標(biāo)：體驗(yàn)科學(xué)探究的嚴(yán)謹(jǐn)性，激發(fā)對電磁現(xiàn)象的興趣。實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備材料：每組提供鐵芯（鐵釘）、漆包線（不同匝數(shù)：50匝、100匝）、干電池（1節(jié)、2節(jié)）、回形針（統(tǒng)一規(guī)格）、開關(guān)、導(dǎo)線。工具：電池盒、絕緣膠帶（固定線圈）。教學(xué)過程1.問題驅(qū)動(dòng)：演示電磁鐵吸起回形針的現(xiàn)象，提問：“為什么這個(gè)‘小磁鐵’能吸東西？它的磁力大小會變嗎？和什么有關(guān)？”引導(dǎo)學(xué)生提出假設(shè)（“線圈匝數(shù)越多，磁力越大”“電池越多，磁力越大”）。2.方案設(shè)計(jì)：小組討論實(shí)驗(yàn)步驟，明確“只改變一個(gè)條件（變量），其他條件保持不變”的對比原則。例如探究“線圈匝數(shù)的影響”時(shí)，保持電池?cái)?shù)量（1節(jié)）、鐵芯大小不變，分別用50匝和100匝的線圈進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，記錄吸起回形針的數(shù)量。3.動(dòng)手實(shí)驗(yàn)：學(xué)生分組操作，連接電路（強(qiáng)調(diào)“開關(guān)斷開時(shí)連接，避免短路”），測試不同條件下的磁力，及時(shí)記錄數(shù)據(jù)（如下表）：實(shí)驗(yàn)條件線圈匝數(shù)電池?cái)?shù)量吸起回形針數(shù)量----------------------------------------------------實(shí)驗(yàn)組150匝1節(jié)實(shí)驗(yàn)組2100匝1節(jié)實(shí)驗(yàn)組350匝2節(jié)4.分析結(jié)論：小組匯總數(shù)據(jù)，繪制柱狀圖，分析“匝數(shù)增加/電池增多時(shí)，磁力如何變化”。全班交流，得出“線圈匝數(shù)越多、電池?cái)?shù)量越多，電磁鐵磁力越大”的結(jié)論。5.拓展應(yīng)用：提問“生活中哪些電器用到了電磁鐵？（如電鈴、電磁起重機(jī)）它們是如何利用磁力大小的？”引導(dǎo)學(xué)生聯(lián)系實(shí)際。注意事項(xiàng)實(shí)驗(yàn)前檢查電路連接，避免電池正負(fù)極接反或短路（可提前演示正確接法）?；匦吾樞杞y(tǒng)一規(guī)格，避免因重量差異影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。（三）高年級（5-6年級）：設(shè)計(jì)類實(shí)驗(yàn)——《制作生態(tài)瓶》教學(xué)目標(biāo)科學(xué)概念：理解生態(tài)系統(tǒng)的組成（生產(chǎn)者、消費(fèi)者、分解者）及相互作用，掌握生態(tài)瓶的設(shè)計(jì)與維護(hù)方法。能力目標(biāo)：能自主設(shè)計(jì)生態(tài)瓶，觀察并分析生態(tài)系統(tǒng)的平衡與變化，提出改進(jìn)建議。情感目標(biāo)：樹立生態(tài)保護(hù)意識，體會“人與自然和諧共生”的理念。實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備材料：每組提供透明塑料瓶（500ml，剪去上部）、洗凈的河沙（或小石子）、池塘水（含微生物）、水生植物（如金魚藻、水葫蘆）、小型水生動(dòng)物（如孔雀魚、螺，提前檢疫）。工具：鑷子、小鏟子、溫度計(jì)、pH試紙（可選）。教學(xué)過程1.概念鋪墊：回顧“生態(tài)系統(tǒng)”的組成，提問：“如果我們要做一個(gè)‘微型池塘’，需要哪些生物和非生物？它們各自的作用是什么？”引導(dǎo)學(xué)生明確“植物提供氧氣和食物，動(dòng)物消耗氧氣、產(chǎn)生二氧化碳，微生物分解廢物”的關(guān)系。2.方案設(shè)計(jì)：小組討論生態(tài)瓶的分層（底層鋪沙，中層裝水，上層種植物，最后放動(dòng)物），并預(yù)測“生態(tài)瓶能維持多久的平衡”。要求畫出設(shè)計(jì)圖，標(biāo)注各成分的數(shù)量（如“2株金魚藻、3條小魚、1cm厚的沙”）。3.制作與觀察：制作：先鋪沙（厚度1-2cm），緩慢倒入池塘水（避免渾濁），種植水生植物（用鑷子固定根部），靜置24小時(shí)后放入動(dòng)物。觀察：每天記錄水溫、動(dòng)物活動(dòng)狀態(tài)、植物生長情況，持續(xù)2周。若發(fā)現(xiàn)小魚浮頭（缺氧），討論“是否需要增加植物或減少動(dòng)物”。4.反思改進(jìn)：兩周后，小組匯報(bào)生態(tài)瓶的變化（如“植物枯黃，小魚死亡”或“生態(tài)平衡維持良好”），分析原因（如“植物數(shù)量不足，氧氣供應(yīng)不夠”“動(dòng)物過多，消耗資源過快”），并提出改進(jìn)方案（如“增加植物種類，控制動(dòng)物數(shù)量”）。5.拓展升華：聯(lián)系“池塘污染”“生物入侵”等環(huán)境問題，討論“如何保護(hù)自然生態(tài)系統(tǒng)”，形成環(huán)保倡議書。注意事項(xiàng)水生動(dòng)物需提前適應(yīng)水溫（將裝魚的袋子放入瓶中10分鐘，平衡溫度）。禁止使用自來水直接飼養(yǎng)（含氯，需晾曬24小時(shí)或用池塘水替代）。三、實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)施策略（一）問題鏈驅(qū)動(dòng)，激活探究思維實(shí)驗(yàn)前，通過“階梯式問題”引導(dǎo)學(xué)生聚焦核心。例如“種子發(fā)芽”實(shí)驗(yàn)，先問“哪些種子容易發(fā)芽？”（喚醒經(jīng)驗(yàn)），再問“水、陽光、溫度會影響發(fā)芽嗎？”（聚焦變量），最后問“如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明你的想法？”（指向方案設(shè)計(jì)）。問題鏈既降低探究難度，又培養(yǎng)邏輯思維。（二）差異化分組，兼顧個(gè)體差異根據(jù)學(xué)生的動(dòng)手能力、表達(dá)能力、思維水平進(jìn)行異質(zhì)分組（如“操作能手+記錄員+發(fā)言人”）。低年級可固定角色，高年級鼓勵(lì)輪換，確保每個(gè)學(xué)生都能參與（如動(dòng)手能力弱的學(xué)生負(fù)責(zé)記錄，思維活躍的學(xué)生設(shè)計(jì)方案）。（三）生成性資源的捕捉與利用實(shí)驗(yàn)中難免出現(xiàn)“意外”（如“電磁鐵實(shí)驗(yàn)中，線圈短路冒煙”“生態(tài)瓶中植物一夜枯萎”）。教師需將這些生成性問題轉(zhuǎn)化為教學(xué)資源，引導(dǎo)學(xué)生分析原因（“短路是因?yàn)閷?dǎo)線絕緣層破損，電流過大”“植物枯萎可能是水質(zhì)污染”），培養(yǎng)批判性思維與解決問題的能力。（四）數(shù)字化工具的輔助（可選）對于高年級復(fù)雜實(shí)驗(yàn)，可引入傳感器（如溫度傳感器、溶解氧傳感器）記錄數(shù)據(jù)，或用虛擬實(shí)驗(yàn)軟件（如“NB物理實(shí)驗(yàn)”）模擬危險(xiǎn)或耗時(shí)的實(shí)驗(yàn)（如“酸雨對植物的影響”）。但需注意，實(shí)物實(shí)驗(yàn)仍是小學(xué)科學(xué)的核心，數(shù)字化工具僅作補(bǔ)充。四、實(shí)驗(yàn)教學(xué)的評價(jià)與反思（一）多元評價(jià)體系過程性評價(jià)：觀察學(xué)生實(shí)驗(yàn)中的表現(xiàn)（如提問質(zhì)量、合作態(tài)度、操作規(guī)范性），用“星級評價(jià)表”記錄（如“提問星”“合作星”“操作星”）。成果性評價(jià)：結(jié)合實(shí)驗(yàn)報(bào)告（含設(shè)計(jì)圖、數(shù)據(jù)、結(jié)論）、小組展示（如生態(tài)瓶的改進(jìn)方案）、反思日記（如“如果再做一次，我會……”）進(jìn)行綜合評價(jià)，避免以“結(jié)果是否正確”為唯一標(biāo)準(zhǔn)。（二）教學(xué)反思的維度目標(biāo)達(dá)成：實(shí)驗(yàn)是否達(dá)成“知識、能力、情感”三維目標(biāo)？如“電磁鐵實(shí)驗(yàn)”中，學(xué)生是否真正理解“對比實(shí)驗(yàn)”的本質(zhì)？環(huán)節(jié)優(yōu)化：哪個(gè)環(huán)節(jié)耗時(shí)過長？如“生態(tài)瓶制作”中，“植物種植”環(huán)節(jié)是否需要更詳細(xì)的示范？資源支持：實(shí)驗(yàn)材料是否充足？是否需要補(bǔ)充差異化材料（如