中學(xué)探究式科學(xué)教學(xué)典型案例一、探究式科學(xué)教學(xué)的內(nèi)涵與價(jià)值探究式科學(xué)教學(xué)以“提出問(wèn)題—作出假設(shè)—設(shè)計(jì)方案—實(shí)踐驗(yàn)證—分析結(jié)論—反思拓展”為核心流程，強(qiáng)調(diào)學(xué)生在真實(shí)問(wèn)題情境中主動(dòng)建構(gòu)知識(shí)、發(fā)展科學(xué)思維與實(shí)踐能力?！读x務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》明確提出“探究與實(shí)踐”素養(yǎng)要求，推動(dòng)教學(xué)從“知識(shí)灌輸”轉(zhuǎn)向“能力生長(zhǎng)”。典型案例的剖析，既能為教師提供可復(fù)制的實(shí)踐范式，也能揭示探究教學(xué)的深層邏輯。二、典型教學(xué)案例呈現(xiàn)（一）物理探究：影響滑動(dòng)摩擦力大小的因素1.教學(xué)背景與目標(biāo)學(xué)生已認(rèn)知“摩擦力是阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)的力”，但對(duì)“哪些因素決定摩擦力大小”存在模糊認(rèn)知（如誤認(rèn)“接觸面積越大，摩擦力越大”）。教學(xué)目標(biāo)聚焦：①通過(guò)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)掌握控制變量法；②分析數(shù)據(jù)推導(dǎo)科學(xué)結(jié)論；③體會(huì)“猜想—驗(yàn)證”的探究邏輯。2.探究過(guò)程實(shí)錄問(wèn)題與猜想：教師展示“搬運(yùn)重物時(shí)墊圓木更輕松”的情境，引發(fā)學(xué)生思考：“滑動(dòng)摩擦力大小可能與壓力、接觸面粗糙程度、接觸面積有關(guān)？”學(xué)生分組討論，提出不同假設(shè)（如“壓力大則摩擦力大”“毛巾比木板摩擦力大”）。方案設(shè)計(jì)：學(xué)生嘗試設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：用彈簧測(cè)力計(jì)水平拉動(dòng)木塊（置于不同接觸面），讀取勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)的拉力（間接反映摩擦力）。為驗(yàn)證“接觸面積”，有小組提出“將木塊豎放/橫放”；為改變“壓力”，則添加砝碼。教師引導(dǎo)反思：“如何確保木塊勻速運(yùn)動(dòng)？”學(xué)生發(fā)現(xiàn)手動(dòng)拉動(dòng)易失控，進(jìn)而改進(jìn)方案（如用斜面+小車，或電動(dòng)裝置勻速牽引）。實(shí)踐與分析：學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)，記錄數(shù)據(jù)（示例：木板表面，壓力1N時(shí)拉力0.3N；壓力2N時(shí)拉力0.6N）。通過(guò)對(duì)比“不同接觸面”“不同壓力”“不同接觸面積”的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，學(xué)生發(fā)現(xiàn)：摩擦力與壓力、接觸面粗糙程度正相關(guān)，與接觸面積無(wú)關(guān)。有小組因“未勻速拉動(dòng)”導(dǎo)致數(shù)據(jù)偏差，教師引導(dǎo)其重新實(shí)驗(yàn)，體會(huì)“實(shí)驗(yàn)操作規(guī)范性”的重要性。3.教學(xué)反思學(xué)生易陷入“經(jīng)驗(yàn)誤區(qū)”（如認(rèn)為“接觸面積大則摩擦力大”），需通過(guò)反證實(shí)驗(yàn)（如豎放木塊拉力無(wú)變化）打破迷思。實(shí)驗(yàn)操作難點(diǎn)（勻速拉動(dòng)）可通過(guò)“改進(jìn)裝置”（如利用氣墊導(dǎo)軌、電動(dòng)滑輪）降低難度，讓學(xué)生聚焦“變量控制”的核心邏輯。（二）生物探究：光合作用的條件與產(chǎn)物1.教學(xué)背景與目標(biāo)學(xué)生已知“光合作用制造有機(jī)物”，但對(duì)“光、葉綠體是否為必要條件”“產(chǎn)物具體是什么”缺乏實(shí)證認(rèn)知。目標(biāo)設(shè)定：①設(shè)計(jì)對(duì)照實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證光合作用條件；②通過(guò)現(xiàn)象推導(dǎo)產(chǎn)物（淀粉、氧氣）；③理解“結(jié)構(gòu)與功能相適應(yīng)”的生物學(xué)觀念。2.探究過(guò)程實(shí)錄問(wèn)題鏈驅(qū)動(dòng)：教師展示“韭黃（無(wú)光環(huán)境生長(zhǎng)）與韭菜”的對(duì)比圖片，提問(wèn)：“光是否影響光合作用？葉綠體呢？產(chǎn)物除了淀粉還有什么？”學(xué)生分組認(rèn)領(lǐng)問(wèn)題，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。實(shí)驗(yàn)分層實(shí)施：驗(yàn)證“光”的作用：小組將天竺葵葉片部分遮光（黑紙片），暗處理24小時(shí)后光照4小時(shí)，經(jīng)酒精脫色、碘液染色，觀察到“遮光部分不變藍(lán)，未遮光部分變藍(lán)”，推導(dǎo)“光是光合作用的必要條件，產(chǎn)物含淀粉”。驗(yàn)證“葉綠體”的作用：小組選用銀邊天竺葵（葉緣無(wú)葉綠體），光照后染色，發(fā)現(xiàn)“綠色部分變藍(lán)，銀邊部分不變藍(lán)”，得出“葉綠體是光合作用的場(chǎng)所”。探究“氧氣”產(chǎn)物：小組將金魚藻置于光下，用排水法收集氣體，將帶火星木條伸入，木條復(fù)燃，證明“光合作用產(chǎn)生氧氣”。結(jié)論與拓展：學(xué)生整合實(shí)驗(yàn)結(jié)果，繪制“光合作用條件—產(chǎn)物”邏輯圖。教師追問(wèn)：“若將天竺葵長(zhǎng)期放在暗處，會(huì)發(fā)生什么？”引導(dǎo)學(xué)生理解“光合作用與呼吸作用的平衡”。3.教學(xué)反思實(shí)驗(yàn)耗時(shí)較長(zhǎng)（如暗處理、光照時(shí)間），可通過(guò)“提前準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)材料+分組同步操作”提高效率。酒精脫色（水浴加熱）需強(qiáng)調(diào)安全規(guī)范，可結(jié)合“數(shù)字化實(shí)驗(yàn)”（如用傳感器檢測(cè)氧氣濃度變化）拓展探究維度。（三）化學(xué)探究：自制植物酸堿指示劑1.教學(xué)背景與目標(biāo)學(xué)生已掌握“酸堿能使指示劑變色”，但對(duì)“指示劑的本質(zhì)（色素與酸堿的反應(yīng)）”及“生活中可替代的指示劑”缺乏認(rèn)知。目標(biāo)定位：①通過(guò)實(shí)驗(yàn)篩選有效植物材料；②分析色素結(jié)構(gòu)與變色原理的關(guān)聯(lián)；③體會(huì)“化學(xué)源于生活，服務(wù)生活”的理念。2.探究過(guò)程實(shí)錄生活情境導(dǎo)入：教師展示“廚房中白醋（酸）、肥皂水（堿）、食鹽水（中性）”，提問(wèn)：“如何用身邊材料區(qū)分它們？”學(xué)生聯(lián)想到“紫甘藍(lán)、牽?；ā⒑}卜”等植物，提出“提取色素測(cè)試顏色變化”的猜想。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與實(shí)施：材料處理：學(xué)生分組研磨紫甘藍(lán)（加酒精）、浸泡牽?；ǎ厮?、榨汁胡蘿卜，過(guò)濾得到色素提取液。酸堿測(cè)試：用滴管取提取液，分別滴入白醋、肥皂水、食鹽水，觀察顏色變化（如紫甘藍(lán)汁遇酸變紅、遇堿變綠）。效果評(píng)估：小組對(duì)比不同材料的變色清晰度（如牽牛花汁變色明顯，胡蘿卜汁效果弱），篩選“最佳指示劑”，并繪制“色素—酸堿—顏色”對(duì)照表。拓展與應(yīng)用：教師展示“土壤酸堿度檢測(cè)”的農(nóng)業(yè)場(chǎng)景，引導(dǎo)學(xué)生思考：“如何用自制指示劑改良土壤？”學(xué)生提出“混合多種色素提高靈敏度”的創(chuàng)新方案。3.教學(xué)反思材料選擇需開(kāi)放（如花瓣、果皮），但需提前提示“避免過(guò)敏材料”（如鳳仙花）。可延伸至“化學(xué)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)”的深度探究（如花青素的酸堿反應(yīng)原理），為高中化學(xué)學(xué)習(xí)埋下伏筆。三、探究式教學(xué)的核心策略（一）問(wèn)題設(shè)計(jì)：從“知識(shí)復(fù)現(xiàn)”到“真實(shí)困境”案例中“搬運(yùn)重物的省力方法”“韭黃與韭菜的差異”“廚房酸堿檢測(cè)”均源于生活或?qū)W科矛盾點(diǎn)，而非教材結(jié)論的直接提問(wèn)。教師需挖掘認(rèn)知沖突點(diǎn)（如“接觸面積與摩擦力的誤區(qū)”），讓問(wèn)題成為探究的“發(fā)動(dòng)機(jī)”。（二）過(guò)程支持：從“放任探究”到“支架引導(dǎo)”方法支架：在“控制變量”“對(duì)照實(shí)驗(yàn)”等核心方法上，通過(guò)“示例—模仿—?jiǎng)?chuàng)新”逐步放手（如物理實(shí)驗(yàn)先提供裝置圖，再讓學(xué)生自主改進(jìn)）。資源支架：為學(xué)生提供“材料包”（如生物實(shí)驗(yàn)的天竺葵、化學(xué)實(shí)驗(yàn)的植物材料），減少非核心環(huán)節(jié)的干擾。（三）評(píng)價(jià)導(dǎo)向：從“結(jié)果對(duì)錯(cuò)”到“過(guò)程成長(zhǎng)”采用“三維評(píng)價(jià)表”：①科學(xué)思維（假設(shè)合理性、方案邏輯性）；②實(shí)踐能力（操作規(guī)范性、裝置創(chuàng)新性）；③合作交流（小組分工、結(jié)論表達(dá)）。如物理實(shí)驗(yàn)中，對(duì)“改進(jìn)勻速拉動(dòng)裝置”的小組給予創(chuàng)新分，而非僅關(guān)注數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。四、實(shí)踐啟示：讓探究真正發(fā)生1.情境真實(shí)性：探究主題需扎根生活（如“自制指示劑”）或?qū)W科前沿（如“碳中和與光合作用”），避免“為探究而探究”的形式化。2.時(shí)間充分性：探究式教學(xué)需預(yù)留“試錯(cuò)—調(diào)整”的時(shí)間（如物理實(shí)驗(yàn)的“重新拉動(dòng)木塊”），教師要容忍“混亂中的成長(zhǎng)”。3.跨學(xué)科整合：案例中物理的“摩擦力”可關(guān)聯(lián)工程（設(shè)計(jì)省力工具），生物的“光合作用”可關(guān)聯(lián)環(huán)境科學(xué)（碳循環(huán)），化學(xué)的“指示劑”可關(guān)