小學(xué)科學(xué)課程實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)范本小學(xué)科學(xué)課程以培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)為核心，實(shí)驗(yàn)探究是其關(guān)鍵載體。優(yōu)質(zhì)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)需兼顧科學(xué)性、趣味性與教育性，既貼合《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》要求，又能激發(fā)學(xué)生“像科學(xué)家一樣思考”的探究欲望。本文從實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)核心要素出發(fā)，結(jié)合不同類型的教學(xué)案例，為一線教師提供可借鑒的實(shí)踐范本。一、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的核心要素與邏輯框架科學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)需圍繞“問題—探究—建構(gòu)”的認(rèn)知路徑展開，核心要素包括實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)、實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備、探究流程、評(píng)價(jià)反思四部分，各要素需與學(xué)生認(rèn)知水平、課標(biāo)要求深度耦合。（一）實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)：三維度的精準(zhǔn)定位實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)需突破“知識(shí)記憶”的局限，從科學(xué)知識(shí)、探究能力、情感態(tài)度三個(gè)維度設(shè)計(jì)：知識(shí)維度：聚焦核心概念（如“生物的生存依賴環(huán)境”“物質(zhì)的物理屬性”），避免碎片化知識(shí)堆砌。例如“探究種子發(fā)芽條件”實(shí)驗(yàn)，目標(biāo)應(yīng)指向“理解水分、溫度對(duì)種子萌發(fā)的影響”，而非單純觀察發(fā)芽現(xiàn)象。能力維度：側(cè)重“提出問題—設(shè)計(jì)方案—分析數(shù)據(jù)—得出結(jié)論”的探究技能。如在“材料的吸水性”實(shí)驗(yàn)中，要求學(xué)生“設(shè)計(jì)對(duì)比實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證不同材料的吸水能力”，培養(yǎng)控制變量的思維。情感維度：滲透科學(xué)態(tài)度（如嚴(yán)謹(jǐn)、合作）與社會(huì)責(zé)任（如環(huán)保意識(shí)）。例如“制作簡(jiǎn)易凈水器”實(shí)驗(yàn)，可融入“關(guān)注水污染問題，思考科學(xué)技術(shù)改善環(huán)境的作用”的情感目標(biāo)。（二）實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備：安全與探究的平衡實(shí)驗(yàn)材料需遵循“易獲取、低風(fēng)險(xiǎn)、有結(jié)構(gòu)”原則：生活化材料：用常見物品替代專業(yè)儀器（如用飲料瓶做“水的壓力”實(shí)驗(yàn)，用綠豆、紙巾做發(fā)芽實(shí)驗(yàn)），降低操作門檻，增強(qiáng)親切感。安全管控：避免尖銳、有毒材料（如用食用色素替代化學(xué)染料，用塑料勺替代金屬勺做加熱實(shí)驗(yàn)），并在準(zhǔn)備環(huán)節(jié)明確“安全提示”（如“使用剪刀時(shí)需老師協(xié)助”“遠(yuǎn)離明火”）。結(jié)構(gòu)化材料：為探究提供“腳手架”，如“電路實(shí)驗(yàn)”中提供電池、導(dǎo)線、小燈泡、開關(guān)及不同材質(zhì)的物體（銅片、塑料片、紙片），引導(dǎo)學(xué)生自主發(fā)現(xiàn)“導(dǎo)體與絕緣體”的概念。（三）探究流程：以學(xué)生為中心的“做中學(xué)”科學(xué)探究的本質(zhì)是“基于證據(jù)的推理”，流程設(shè)計(jì)需體現(xiàn)“問題驅(qū)動(dòng)—自主建構(gòu)”的邏輯：1.情境導(dǎo)入，聚焦問題：用生活現(xiàn)象引發(fā)認(rèn)知沖突（如“為什么夏天的食物容易變質(zhì)？”“為什么樹葉的形狀不一樣？”），將問題轉(zhuǎn)化為可探究的實(shí)驗(yàn)主題（如“探究溫度對(duì)霉菌生長(zhǎng)的影響”）。2.猜想假設(shè)，明確方向：引導(dǎo)學(xué)生基于經(jīng)驗(yàn)提出猜想（如“種子發(fā)芽需要水、陽(yáng)光、土壤”），教師需追問“如何驗(yàn)證？”，推動(dòng)學(xué)生思考實(shí)驗(yàn)變量。3.設(shè)計(jì)方案，論證可行性：小組討論實(shí)驗(yàn)步驟（如“對(duì)比實(shí)驗(yàn)中，如何保證只有‘水分’一個(gè)變量不同？”），教師可提供“實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)單”（含變量控制、材料清單、記錄方式），培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)思維。4.實(shí)施操作，細(xì)致觀察：強(qiáng)調(diào)“規(guī)范操作+細(xì)致記錄”，如“觀察植物細(xì)胞”實(shí)驗(yàn)中，指導(dǎo)學(xué)生“輕撕洋蔥表皮、緩慢滴加清水”，并用畫圖、文字記錄現(xiàn)象（如“細(xì)胞呈長(zhǎng)方形，排列緊密”）。5.分析數(shù)據(jù)，得出結(jié)論：引導(dǎo)學(xué)生對(duì)比實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象（如“有水的種子發(fā)芽了，沒水的沒發(fā)芽”），用數(shù)據(jù)（如“三天后，實(shí)驗(yàn)組種子發(fā)芽率80%，對(duì)照組0%”）支撐結(jié)論，修正初始猜想（如“種子發(fā)芽可能不需要土壤”）。6.拓展延伸，遷移應(yīng)用：將結(jié)論與生活聯(lián)結(jié)（如“根據(jù)種子發(fā)芽條件，如何保存糧食？”“為什么沙漠植物的種子需要‘雨水觸發(fā)’才能發(fā)芽？”），深化對(duì)概念的理解。（四）評(píng)價(jià)反思：過程與結(jié)果的雙向反饋實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)需突破“成功/失敗”的二元判斷，采用“多元+過程性”評(píng)價(jià)：過程評(píng)價(jià)：關(guān)注學(xué)生的提問質(zhì)量（如“問題是否可探究？”）、合作表現(xiàn)（如“是否傾聽他人意見？”）、操作規(guī)范性（如“是否正確使用儀器？”）。可設(shè)計(jì)“探究能力評(píng)價(jià)表”，從“提問—設(shè)計(jì)—操作—結(jié)論”四維度賦分。結(jié)果評(píng)價(jià)：重視結(jié)論的“合理性”而非“正確性”（如學(xué)生得出“種子發(fā)芽需要陽(yáng)光”，需引導(dǎo)分析“黑暗環(huán)境中發(fā)芽的豆芽”案例，修正認(rèn)知）。反思改進(jìn)：實(shí)驗(yàn)后組織“復(fù)盤討論”，如“實(shí)驗(yàn)中哪些步驟可以優(yōu)化？”（如“種子數(shù)量太少，結(jié)果可能偶然”），培養(yǎng)批判性思維。二、不同類型實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)范例小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)可分為觀察類、探究類、驗(yàn)證類、制作類四大類，以下結(jié)合具體案例解析設(shè)計(jì)要點(diǎn)。（一）觀察類實(shí)驗(yàn)：《植物的一生（綠豆生長(zhǎng)周期觀察）》實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)：知識(shí)：描述綠豆從種子到幼苗的生長(zhǎng)過程，說出植物生長(zhǎng)的基本需求（水、空氣、適宜溫度）。能力：學(xué)會(huì)用“時(shí)間軸+圖文”記錄觀察結(jié)果，分析環(huán)境因素對(duì)生長(zhǎng)的影響。情感：體驗(yàn)生命的奇妙，培養(yǎng)長(zhǎng)期觀察的耐心。實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備：材料：綠豆種子（飽滿無(wú)破損）、透明塑料杯、濕巾、標(biāo)簽紙、放大鏡。安全：濕巾需清潔，避免食用種子；觀察后及時(shí)洗手。探究流程：1.問題導(dǎo)入：“綠豆是如何變成豆芽的？需要多久？”展示超市豆芽圖片，引發(fā)興趣。2.猜想假設(shè)：學(xué)生預(yù)測(cè)“發(fā)芽需要水/陽(yáng)光/土壤”，教師記錄并追問“如何證明？”。3.設(shè)計(jì)方案：實(shí)驗(yàn)組：塑料杯底部鋪濕巾，放綠豆，每天澆水（保持濕潤(rùn)），置于窗臺(tái)（有光）。對(duì)照組：塑料杯底部鋪干紙巾，放綠豆，不澆水，置于陰暗處（變量：水、光）。記錄方式：每天同一時(shí)間用放大鏡觀察，畫“生長(zhǎng)日記”（標(biāo)注日期、根/芽長(zhǎng)度、形態(tài)變化）。4.實(shí)施觀察：持續(xù)觀察7天，重點(diǎn)記錄“第2天（破殼）、第4天（生根）、第6天（長(zhǎng)葉）”的關(guān)鍵變化。5.分析結(jié)論：對(duì)比兩組現(xiàn)象（如“有水的綠豆發(fā)芽，沒水的沒變化”“有光組葉子變綠，無(wú)光組葉子發(fā)黃”），得出“綠豆發(fā)芽需要水，生長(zhǎng)需要光”的結(jié)論。6.拓展延伸：“如果給綠豆施肥，會(huì)怎樣？”“沙漠植物的種子如何適應(yīng)干旱環(huán)境？”設(shè)計(jì)亮點(diǎn)：用生活化材料（濕巾、塑料杯）降低操作難度，通過“對(duì)照組”設(shè)計(jì)滲透變量控制思想，長(zhǎng)期觀察培養(yǎng)科學(xué)耐心。（二）探究類實(shí)驗(yàn)：《誰(shuí)的紙船載重量大？（材料的承重能力探究）》實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)：知識(shí)：知道不同紙張的承重能力不同，理解“結(jié)構(gòu)（折疊方式）影響承重”。能力：設(shè)計(jì)對(duì)比實(shí)驗(yàn)（控制紙張大小、形狀、放砝碼方式），用數(shù)據(jù)（砝碼數(shù)量）分析結(jié)論。情感：體驗(yàn)“試錯(cuò)—改進(jìn)”的探究樂趣，培養(yǎng)工程思維。實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備：材料：A4紙（不同材質(zhì)：打印紙、卡紙、皺紋紙）、相同大小的鋁箔紙、砝碼（或硬幣）、水盆、直尺。安全：砝碼輕拿輕放，避免水盆傾倒弄濕電器。探究流程：1.情境問題：“用A4紙折船，能裝多少硬幣不沉？不同的紙會(huì)不一樣嗎？”展示“紙船載重”視頻，激發(fā)挑戰(zhàn)欲。2.猜想假設(shè)：學(xué)生預(yù)測(cè)“卡紙比打印紙承重多”“折成‘瓦楞狀’更穩(wěn)”，教師引導(dǎo)“如何驗(yàn)證？”。3.設(shè)計(jì)方案：變量控制：紙張大?。ň鶠锳4）、船的形狀（均為長(zhǎng)方形）、放砝碼的位置（船中央）。實(shí)驗(yàn)組1：打印紙船vs卡紙船（變量：紙張材質(zhì)）。實(shí)驗(yàn)組2：打印紙船（平鋪）vs打印紙船（折成瓦楞狀）（變量：結(jié)構(gòu)）。記錄方式：每放1枚砝碼，記錄“是否下沉”，直至沉沒，統(tǒng)計(jì)最大承重?cái)?shù)。4.實(shí)施操作：小組分工（折紙、放砝碼、記錄、觀察），教師巡視指導(dǎo)“均勻放砝碼”“及時(shí)記錄”。5.分析結(jié)論：材質(zhì)對(duì)比：“卡紙船承重15枚，打印紙船承重8枚，因?yàn)榭埜?、硬度大。”結(jié)構(gòu)對(duì)比：“瓦楞狀船承重20枚，平鋪船承重5枚，因?yàn)橥呃憬Y(jié)構(gòu)分散了壓力?！?.拓展延伸：“用鋁箔紙折船，承重會(huì)怎樣？”“現(xiàn)實(shí)中，輪船的結(jié)構(gòu)如何借鑒紙船的設(shè)計(jì)？”設(shè)計(jì)亮點(diǎn)：將“材料科學(xué)”與“工程設(shè)計(jì)”結(jié)合，通過“雙變量”探究（材質(zhì)+結(jié)構(gòu)）培養(yǎng)控制變量能力，用“砝碼數(shù)量”量化結(jié)果，增強(qiáng)科學(xué)性。（三）驗(yàn)證類實(shí)驗(yàn)：《光是沿直線傳播的嗎？（光的傳播路徑驗(yàn)證）》實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)：知識(shí)：通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證“光沿直線傳播”，解釋影子、小孔成像等現(xiàn)象。能力：設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)（用激光筆、煙霧、小孔板）觀察光的路徑，用證據(jù)支持結(jié)論。情感：感受“科學(xué)猜想—實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證”的研究方法，激發(fā)對(duì)光學(xué)的興趣。實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備：材料：激光筆（低功率，避免直射眼睛）、蚊香（或煙霧發(fā)生器）、帶小孔的硬紙板（兩個(gè)，孔對(duì)齊）、蠟燭、光屏（白墻）。安全：激光筆禁止照人眼；使用蚊香時(shí)遠(yuǎn)離易燃物，實(shí)驗(yàn)后通風(fēng)。探究流程：1.問題猜想：“光從蠟燭到光屏，是怎么走的？”學(xué)生猜想“直線/曲線”，教師展示“手電筒光束”現(xiàn)象，引導(dǎo)思考。2.設(shè)計(jì)方案：方案1：點(diǎn)燃蚊香，用激光筆照射，觀察煙霧中的光束（驗(yàn)證“光在空氣中沿直線傳播”）。方案2：將兩個(gè)帶孔紙板對(duì)齊，蠟燭光通過小孔投射到光屏（驗(yàn)證“光通過小孔沿直線傳播”）。對(duì)比實(shí)驗(yàn)：將其中一個(gè)紙板偏移，觀察光屏是否有光斑（驗(yàn)證“孔不對(duì)齊，光無(wú)法直線傳播”）。3.實(shí)施觀察：小組操作，重點(diǎn)觀察“煙霧中的光束形狀”“光屏上的光斑變化”，用畫圖記錄。4.分析結(jié)論：“煙霧中的光束是直的，孔對(duì)齊時(shí)光斑清晰，偏移后光斑消失，說明光沿直線傳播?！?.拓展延伸：“為什么皮影戲的影子是‘直的’？”“日食、月食如何用‘光的直線傳播’解釋？”設(shè)計(jì)亮點(diǎn)：用“煙霧顯光路”“小孔成像”等直觀實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證抽象概念，通過“對(duì)比實(shí)驗(yàn)”（孔對(duì)齊/偏移）強(qiáng)化證據(jù)意識(shí)，安全提示貫穿始終。（四）制作類實(shí)驗(yàn)：《簡(jiǎn)易電路的組裝與調(diào)試》實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)：知識(shí)：知道電路的組成（電源、導(dǎo)線、用電器、開關(guān)），理解“閉合電路才有電流”。能力：學(xué)會(huì)組裝串聯(lián)電路，排查電路故障（如“燈泡不亮的原因”）。情感：體驗(yàn)“技術(shù)設(shè)計(jì)—問題解決”的成就感，培養(yǎng)工程實(shí)踐能力。實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備：材料：干電池（1.5V，避免短路）、導(dǎo)線（帶鱷魚夾）、小燈泡（2.5V）、開關(guān)、不同材質(zhì)的物體（銅鑰匙、塑料尺、橡皮）。安全：禁止短路（導(dǎo)線直接連電池兩極），電池正負(fù)極正確連接，實(shí)驗(yàn)后關(guān)閉開關(guān)。探究流程：1.情境任務(wù)：“如何讓小燈泡亮起來(lái)？需要哪些材料？”展示手電筒內(nèi)部結(jié)構(gòu)，引出“電路”概念。2.猜想假設(shè)：學(xué)生預(yù)測(cè)“需要電池、導(dǎo)線、燈泡”，教師追問“如何控制亮滅？”（引入開關(guān)）。3.設(shè)計(jì)方案：電路組成：電池（正極→開關(guān)→燈泡→負(fù)極），用導(dǎo)線連接。故障排查：若燈泡不亮，思考“電池沒電？導(dǎo)線沒接好？燈泡壞了？”，設(shè)計(jì)“替換法”排查（如換電池、換導(dǎo)線）。拓展實(shí)驗(yàn)：用不同物體連接電路，觀察“哪些能讓燈泡亮？”（探究導(dǎo)體與絕緣體）。4.實(shí)施操作：小組分工（裝電池、連導(dǎo)線、按開關(guān)），教師指導(dǎo)“正確連接正負(fù)極”“避免短路”。5.分析結(jié)論：“閉合開關(guān)，電流從正極流出，經(jīng)過燈泡、開關(guān)，回到負(fù)極，燈泡就亮了；銅鑰匙能導(dǎo)電，塑料尺不能?！?.拓展延伸：“如何讓兩個(gè)燈泡都亮？（引入串聯(lián)/并聯(lián)）”“生活中的電路有哪些安全隱患？”設(shè)計(jì)亮點(diǎn)：將“知識(shí)學(xué)習(xí)”與“技術(shù)實(shí)踐”結(jié)合，通過“故障排查”培養(yǎng)問題解決能力，拓展實(shí)驗(yàn)（導(dǎo)體檢測(cè)）深化對(duì)電路的理解，安全規(guī)范貫穿操作全程。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的優(yōu)化原則優(yōu)質(zhì)的小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)需遵循以下原則，確保“有趣、有效、有序”：（一）科學(xué)性原則：基于事實(shí)的邏輯嚴(yán)謹(jǐn)實(shí)驗(yàn)原理需符合科學(xué)概念（如“種子發(fā)芽實(shí)驗(yàn)”需控制單一變量），操作流程需可重復(fù)（如“紙船載重”實(shí)驗(yàn)的紙張大小、砝碼放置方式需統(tǒng)一），結(jié)論需基于證據(jù)（如“光的直線傳播”需通過多個(gè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象驗(yàn)證）。（二）趣味性原則：貼近生活的情境創(chuàng)設(shè)用學(xué)生熟悉的現(xiàn)象（如“食物變質(zhì)”“紙船載重”）引發(fā)興趣，用游戲化任務(wù)（如“誰(shuí)的紙船載重王”“電路闖關(guān)賽”）維持探究動(dòng)力，用可視化結(jié)果（如“生長(zhǎng)日記”“光斑變化”）增強(qiáng)成就感。（三）安全性原則：全流程的風(fēng)險(xiǎn)管控材料選擇需低風(fēng)險(xiǎn)（如用食用色素、塑料工具），操作環(huán)節(jié)需明確提示（如“遠(yuǎn)離明火”“輕拿砝碼”），教師需提前預(yù)判風(fēng)險(xiǎn)（如“電路短路的應(yīng)急處理”），確保實(shí)驗(yàn)安全可控。（四）啟發(fā)性原則：?jiǎn)栴}鏈的深度引導(dǎo)通過“層層追問”推動(dòng)思維進(jìn)階，如“種子發(fā)芽需要水，那需要多少水？”“紙船承重除了材質(zhì)，還有哪些因素？”，引導(dǎo)學(xué)生從“驗(yàn)證已知”