小學(xué)科學(xué)探究性實(shí)驗(yàn)設(shè)計指導(dǎo)小學(xué)科學(xué)教育的核心價值，在于引導(dǎo)兒童以科學(xué)的眼光觀察世界、以探究的方式理解規(guī)律。探究性實(shí)驗(yàn)作為科學(xué)學(xué)習(xí)的核心載體，其設(shè)計質(zhì)量直接影響學(xué)生的參與深度與思維發(fā)展。本文結(jié)合小學(xué)科學(xué)教學(xué)實(shí)踐，從實(shí)驗(yàn)設(shè)計的核心邏輯、選題策略、流程優(yōu)化到實(shí)施要點(diǎn)，系統(tǒng)梳理可操作的設(shè)計方法，助力教師與學(xué)生在“做科學(xué)”中實(shí)現(xiàn)認(rèn)知與能力的雙向成長。一、探究性實(shí)驗(yàn)設(shè)計的核心要素：錨定科學(xué)本質(zhì)的底層邏輯（一）實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)：從“知識記憶”到“能力建構(gòu)”的轉(zhuǎn)向?qū)嶒?yàn)?zāi)繕?biāo)需超越“驗(yàn)證教材結(jié)論”的局限，指向科學(xué)探究能力的培養(yǎng)。例如“種子萌發(fā)的條件”實(shí)驗(yàn)，目標(biāo)可設(shè)定為“通過控制變量設(shè)計對比實(shí)驗(yàn)，分析水、空氣、溫度對種子萌發(fā)的影響，理解環(huán)境因素與生命現(xiàn)象的關(guān)聯(lián)”——既包含知識維度，也滲透“控制變量”的科學(xué)方法與“證據(jù)推理”的思維習(xí)慣。（二）材料選擇：貼近兒童經(jīng)驗(yàn)的“低結(jié)構(gòu)+高開放”原則材料應(yīng)兼具安全性（如避免易碎、有毒物質(zhì)）、易獲取性（生活中常見物品，如塑料瓶、綠豆、食用色素）與探究性（留有操作空間，如用不同布料探究吸水性）。例如“物體的沉浮”實(shí)驗(yàn)，可提供橡皮泥、硬幣、泡沫、回形針等材料，學(xué)生通過改變形狀、組合材料自主探究影響沉浮的因素，而非僅用教材指定的材料。（三）變量控制：小學(xué)階段的“簡化版科學(xué)思維”小學(xué)階段無需嚴(yán)格區(qū)分“自變量、因變量、無關(guān)變量”的術(shù)語，但需通過具象化操作理解“公平實(shí)驗(yàn)”。例如“土壤對植物生長的影響”實(shí)驗(yàn)，可引導(dǎo)學(xué)生用“相同的種子、相同的花盆、相同的澆水量，只改變土壤類型（沙土/黏土/腐殖土）”來設(shè)計對比，用“只有一個條件不同，其他條件都相同”的生活化語言替代專業(yè)術(shù)語，降低認(rèn)知門檻。（四）步驟設(shè)計：“可視化+可重復(fù)”的操作邏輯實(shí)驗(yàn)步驟需清晰、具體，避免模糊表述。例如“探究光對植物生長的影響”，步驟可設(shè)計為：①取兩株長勢相近的綠豆苗，標(biāo)記為A、B；②將A放在向陽窗臺，B放在黑暗紙箱（每天同一時間觀察、澆水）；③連續(xù)觀察7天，記錄莖的高度、葉的顏色；④對比兩組數(shù)據(jù)，分析光的作用。步驟中嵌入“標(biāo)記、同一時間、連續(xù)觀察”等可操作細(xì)節(jié)，保證實(shí)驗(yàn)的可重復(fù)性。（五）安全考量：實(shí)驗(yàn)設(shè)計的“底線思維”小學(xué)實(shí)驗(yàn)需優(yōu)先排除安全隱患：用電實(shí)驗(yàn)選用低電壓裝置（如學(xué)生電源≤6V）；化學(xué)實(shí)驗(yàn)用食用級材料（如用白醋替代鹽酸，小蘇打替代碳酸鈉）；涉及加熱用蠟燭或溫水，避免明火；尖銳工具（如剪刀）需教師提前處理或全程監(jiān)護(hù)。二、選題策略：從兒童視角挖掘“真問題”（一）生活現(xiàn)象驅(qū)動：從“疑問”到“課題”的轉(zhuǎn)化觀察學(xué)生的日常疑問，如“為什么濕衣服在太陽下干得快？”“螞蟻為什么排隊搬食物？”，將其轉(zhuǎn)化為可探究的實(shí)驗(yàn)主題。例如“溫度對水分蒸發(fā)的影響”，用兩個相同的濕毛巾，分別放在室溫與陽光下，觀察干燥速度——既貼近生活，又能培養(yǎng)“提出可驗(yàn)證問題”的能力。（二）教材延伸拓展：從“驗(yàn)證性”到“探究性”的升級教材中的演示實(shí)驗(yàn)可改造為探究性任務(wù)。例如“溶解的快慢”，教材常給出攪拌、溫度等變量，教師可引導(dǎo)學(xué)生自主提出“顆粒大小是否影響溶解速度？”“不同溶劑（水/酒精）對食鹽溶解的影響？”等問題，將驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)拓展為多變量探究，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維。（三）興趣點(diǎn)深耕：從“好奇”到“深度探究”的延續(xù)關(guān)注學(xué)生的興趣領(lǐng)域（如動物、植物、天文），設(shè)計系列實(shí)驗(yàn)。例如對“昆蟲”感興趣的學(xué)生，可設(shè)計“不同食物對螞蟻覓食的影響”“蟑螂的趨光性實(shí)驗(yàn)”等，通過持續(xù)探究深化認(rèn)知，培養(yǎng)科學(xué)研究的專注力。三、實(shí)驗(yàn)流程設(shè)計：遵循“探究-反思”的認(rèn)知規(guī)律（一）提出問題：“具體、可操作、有價值”的三重標(biāo)準(zhǔn)問題需避免“大而空”，例如將“植物怎么生長？”細(xì)化為“綠豆種子萌發(fā)需要陽光嗎？”“土壤肥力如何影響幼苗生長？”?？赏ㄟ^“追問法”引導(dǎo)：學(xué)生問“為什么樹葉秋天會變黃？”，教師追問“是溫度、光照還是水分導(dǎo)致的？我們可以設(shè)計實(shí)驗(yàn)探究其中一個因素嗎？”，將寬泛問題聚焦為可操作的實(shí)驗(yàn)主題。（二）作出假設(shè)：基于“已有經(jīng)驗(yàn)”的合理推測假設(shè)不是“瞎猜”，而是基于生活經(jīng)驗(yàn)或前測知識的推理。例如探究“蚯蚓喜歡潮濕還是干燥的環(huán)境”，學(xué)生可根據(jù)“雨后蚯蚓會爬出地面”的經(jīng)驗(yàn)，假設(shè)“蚯蚓喜歡潮濕環(huán)境”——教師需引導(dǎo)學(xué)生說明假設(shè)的依據(jù)，培養(yǎng)“基于證據(jù)推理”的習(xí)慣。（三）設(shè)計方案：“變量+步驟+記錄”的三位一體方案需明確：①改變的條件（自變量）、②觀察/測量的結(jié)果（因變量）、③保持不變的條件（無關(guān)變量）、④具體操作步驟、⑤記錄方式（表格、圖畫、文字）。例如“紙的厚度與承重力的關(guān)系”，方案可設(shè)計為：用相同大小的A4紙，折疊1層、2層、4層，放在兩本書之間，逐一枚硬幣，記錄承重數(shù)量，對比不同厚度的承重力差異。（四）實(shí)施操作：“自主+協(xié)作”的實(shí)踐場域?qū)嶒?yàn)過程中，教師需平衡“指導(dǎo)”與“放手”：對操作難點(diǎn)（如使用滴管、搭建裝置）進(jìn)行示范；對小組分工（操作員、記錄員、匯報員）進(jìn)行引導(dǎo)；對意外現(xiàn)象（如實(shí)驗(yàn)結(jié)果與假設(shè)不符）及時捕捉，轉(zhuǎn)化為探究契機(jī)（“為什么會出現(xiàn)這種情況？我們需要調(diào)整變量嗎？”）。（五）分析結(jié)論：“證據(jù)+邏輯”的思維提煉引導(dǎo)學(xué)生用數(shù)據(jù)或現(xiàn)象支撐結(jié)論，例如“我們組的實(shí)驗(yàn)中，2層紙承重5枚硬幣，4層紙承重12枚，說明紙越厚承重力越強(qiáng)”。若結(jié)果與假設(shè)矛盾，需鼓勵學(xué)生反思：“是變量控制不嚴(yán)格？還是假設(shè)需要修正？”，培養(yǎng)“尊重證據(jù)、勇于質(zhì)疑”的科學(xué)態(tài)度。（六）交流反思：“多元視角”的認(rèn)知拓展組織小組匯報時，鼓勵學(xué)生分享“實(shí)驗(yàn)中遇到的困難”“改進(jìn)的方法”。例如某組在“種子萌發(fā)”實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)“種子被水淹沒后腐爛”，可引導(dǎo)全班討論“空氣對種子萌發(fā)的影響”，將個體經(jīng)驗(yàn)轉(zhuǎn)化為集體認(rèn)知，完善實(shí)驗(yàn)設(shè)計的邏輯。四、實(shí)施要點(diǎn)：教師的“引導(dǎo)者”角色定位（一）問題啟發(fā)：用“腳手架”支撐思維進(jìn)階當(dāng)學(xué)生提問模糊時，用“具體化問題”引導(dǎo)：“你想探究植物的哪個方面？是生長速度、開花時間還是葉片顏色？”；當(dāng)學(xué)生設(shè)計方案遺漏變量時，用“對比提問”啟發(fā)：“如果同時改變溫度和水分，怎么知道是哪個因素在起作用？”，幫助學(xué)生逐步構(gòu)建科學(xué)思維。（二）材料支持：“開放性材料包”的供給策略提前準(zhǔn)備“基礎(chǔ)材料包”（如種子、土壤、塑料瓶）和“拓展材料包”（如不同品種的種子、pH試紙、放大鏡），學(xué)生可根據(jù)探究需求自主選擇，既保證實(shí)驗(yàn)的可行性，又留有創(chuàng)新空間。（三）安全管理：“預(yù)防+應(yīng)急”的雙重保障實(shí)驗(yàn)前明確安全規(guī)則（如“不隨意品嘗實(shí)驗(yàn)材料”“加熱時保持安全距離”）；準(zhǔn)備應(yīng)急包（創(chuàng)可貼、消毒棉）；對高風(fēng)險實(shí)驗(yàn)（如使用酒精燈），教師需全程監(jiān)護(hù)，或用替代方案（如溫水加熱）降低風(fēng)險。（四）差異化指導(dǎo)：兼顧“基礎(chǔ)”與“拓展”需求對能力較弱的學(xué)生，提供“步驟卡”（圖文結(jié)合的實(shí)驗(yàn)流程）；對能力較強(qiáng)的學(xué)生，鼓勵“自主設(shè)計變量”（如“探究三種土壤對植物生長的影響”升級為“探究土壤、光照、水分的交互影響”），滿足不同層次的探究需求。五、案例分析：“不同材料的吸水性”實(shí)驗(yàn)設(shè)計與實(shí)施（一）選題背景學(xué)生在打掃衛(wèi)生時發(fā)現(xiàn)“拖布吸水快，抹布吸水慢”，由此提出“不同材料的吸水性有差異嗎？”的問題——貼近生活且具探究價值。（二）實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)1.通過設(shè)計對比實(shí)驗(yàn)，觀察不同材料的吸水現(xiàn)象，描述吸水性的差異；2.理解“控制變量”在實(shí)驗(yàn)中的作用，培養(yǎng)觀察與分析能力。（三）材料準(zhǔn)備基礎(chǔ)材料：棉布、紙巾、塑料布、木板（四種材料裁剪為相同大小、厚度）；滴管、紅墨水（染色便于觀察）、燒杯、托盤。拓展材料：學(xué)生自帶的材料（如毛巾、宣紙、錫紙）。（四）實(shí)驗(yàn)流程1.提出問題：不同材料的吸水性一樣嗎？2.作出假設(shè)：紙巾的吸水性比棉布強(qiáng)（依據(jù)“紙巾擦手更快干”的經(jīng)驗(yàn)）。3.設(shè)計方案：自變量：材料類型（棉布、紙巾、塑料布、木板）；因變量：5分鐘內(nèi)吸收的水量（用滴管滴入紅墨水，觀察滲透面積/重量變化）；無關(guān)變量：材料大小、滴水量、滴水位置、時間；步驟：①將四種材料平鋪在托盤上，標(biāo)記位置；②用滴管在每種材料中心滴3滴紅墨水；③靜置5分鐘，觀察墨水的擴(kuò)散面積；④用天平稱量吸水后材料的重量（可選）。4.實(shí)施操作：小組分工（滴液員、觀察員、記錄員），教師巡視指導(dǎo)滴管使用、及時記錄現(xiàn)象。5.分析結(jié)論：現(xiàn)象：紙巾上的墨水迅速擴(kuò)散，棉布次之，塑料布和木板幾乎無滲透；結(jié)論：不同材料的吸水性差異顯著，紙巾＞棉布＞塑料布≈木板；反思：滴水量是否均勻？材料厚度是否一致？（引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)中的變量控制問題）。6.交流拓展：討論“生活中哪些材料利用了吸水性？哪些需要防水？”，將實(shí)驗(yàn)結(jié)論遷移到生活應(yīng)用。六、實(shí)驗(yàn)設(shè)計的評價與改進(jìn)：從“完成實(shí)驗(yàn)”到“優(yōu)化設(shè)計”的迭代（一）評價維度：多元視角的質(zhì)量診斷1.目標(biāo)達(dá)成度：實(shí)驗(yàn)是否解決了核心問題？學(xué)生是否理解相關(guān)科學(xué)概念？2.過程合理性：變量控制是否嚴(yán)謹(jǐn)？步驟是否可操作？安全措施是否到位？3.學(xué)生參與度：是否全員參與？是否有深度思考（如提出新問題、改進(jìn)方案）？4.成果創(chuàng)新性：是否有個性化的材料選擇、實(shí)驗(yàn)設(shè)計或結(jié)論延伸？（二）改進(jìn)策略：基于反饋的迭代優(yōu)化1.材料改進(jìn)：若實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯（如“不同土壤保水性”實(shí)驗(yàn)中，沙土與黏土的差異?。筛鼡Q顆粒更粗的沙土、黏性更強(qiáng)的黏土，或延長觀察時間。2.步驟簡化：若步驟過于復(fù)雜（如“探究光對光合作用的影響”需檢測氧氣），可簡化為“觀察葉片顏色變化”（用天竺葵做遮光實(shí)驗(yàn)，觀察淀粉遇碘變藍(lán)的現(xiàn)象），降低操作難度。3.問題深化：若實(shí)驗(yàn)結(jié)論單一（如“種子萌發(fā)需要水分”），可引導(dǎo)學(xué)生探究“不同水量對種子萌發(fā)的影響”，將問題從“有無”升級