小學科學實驗教學設(shè)計實例分析小學科學課程以培養(yǎng)學生科學素養(yǎng)為核心，實驗教學是落實核心素養(yǎng)的關(guān)鍵載體。優(yōu)質(zhì)的實驗教學設(shè)計需兼顧科學性、趣味性與探究性，既符合小學生認知特點，又能引導其經(jīng)歷“提出問題—作出假設(shè)—設(shè)計實驗—驗證結(jié)論”的科學探究過程。本文選取“種子的萌發(fā)條件”“物體的沉浮”兩個典型實驗，從教學目標、設(shè)計思路、實施過程等維度展開分析，提煉可遷移的教學設(shè)計策略。一、實驗案例一：“種子的萌發(fā)條件”探究實驗（一）教學目標定位1.知識目標：通過實驗觀察，歸納種子萌發(fā)所需的環(huán)境條件（水分、空氣、適宜溫度），理解生物與環(huán)境的依存關(guān)系。2.能力目標：學會設(shè)計對照實驗，能規(guī)范操作實驗裝置、記錄實驗現(xiàn)象，提升科學探究與數(shù)據(jù)分析能力。3.情感目標：體驗生命成長的奇妙，培養(yǎng)耐心觀察、嚴謹求證的科學態(tài)度，增強對自然生命的敬畏感。（二）設(shè)計思路：基于“問題—假設(shè)—驗證”的探究鏈小學中高年級學生已對植物生長有直觀認知，但對“種子萌發(fā)需要哪些條件”的認知多停留在經(jīng)驗層面（如“澆水就能發(fā)芽”）。設(shè)計時，以“綠豆種子萌發(fā)”為載體，引導學生從生活經(jīng)驗出發(fā)提出問題，通過對照實驗控制單一變量（水分、溫度、空氣），讓學生在“假設(shè)—設(shè)計—驗證”中建構(gòu)科學概念。（三）實驗準備材料：綠豆種子（飽滿、無破損）、透明塑料盒（帶蓋）、脫脂棉（或紙巾）、標簽紙、滴管、清水、冰箱（模擬低溫環(huán)境）。分組：4人一組，每組設(shè)置3套實驗裝置（變量分別為水分、溫度、空氣）。（四）教學過程實施1.情境導入：矛盾激發(fā)疑問播放“農(nóng)民春播”視頻后提問：“春天播種后，種子一定能發(fā)芽嗎？如果冬天播種，種子會發(fā)芽嗎？”學生結(jié)合生活經(jīng)驗爭論，教師順勢引導：“種子萌發(fā)需要哪些條件？我們通過實驗來探究?！?.探究環(huán)節(jié)：分層推進，突出思維進階提出假設(shè)：小組討論，結(jié)合生活經(jīng)驗（如“澆水的花發(fā)芽快”“冰箱里的菜不發(fā)芽”），提出“種子萌發(fā)需要水分/適宜溫度/空氣”的假設(shè)。設(shè)計實驗：教師示范“控制變量法”（如探究水分影響時，設(shè)置“有水”和“無水”兩組，其他條件相同），小組合作設(shè)計3組對照實驗：裝置A：濕棉花+種子，蓋盒（模擬有空氣、適宜溫度、有水分）；裝置B：干棉花+種子，蓋盒（模擬有空氣、適宜溫度、無水分）；裝置C：濕棉花+種子，蓋盒后放冰箱（模擬有空氣、低溫、有水分）；裝置D：濕棉花+種子，盒內(nèi)注滿水（模擬無空氣、適宜溫度、有水分）。實驗操作與記錄：小組分工，每天定時觀察（拍照、記錄種子形態(tài)變化），填寫《種子萌發(fā)觀察記錄表》（含日期、裝置、現(xiàn)象、推測原因）。分析結(jié)論：一周后，小組匯總數(shù)據(jù)，對比四組裝置的發(fā)芽率、芽長，討論“哪些條件是必需的”，教師引導用“只有……才……”的句式總結(jié)（如“種子萌發(fā)需要充足的空氣、適量的水分和適宜的溫度”）。3.拓展延伸：聯(lián)系生活，深化認知提問：“農(nóng)民播種時為什么要選飽滿的種子？”引導學生思考“種子自身條件（胚完整、有活力）對萌發(fā)的影響”，課后嘗試“破損種子的萌發(fā)實驗”，完善對“種子萌發(fā)條件”的認知。（五）設(shè)計亮點與反思亮點：以“真實問題”驅(qū)動探究，通過可視化的對照實驗（透明盒便于觀察）和持續(xù)觀察記錄，讓學生直觀感知變量對結(jié)果的影響；實驗材料生活化（棉花、綠豆），降低操作難度，提升參與度。反思：部分小組對“空氣變量”的控制（裝置D注滿水）理解不足，需在實驗前用“燃燒的蠟燭熄滅”實驗輔助理解“水中空氣含量少”；后續(xù)可增加“種子自身條件”的拓展實驗，完善知識體系。二、實驗案例二：“物體的沉浮”探究實驗（一）教學目標定位1.知識目標：通過實驗發(fā)現(xiàn)物體沉浮與自身重量、體積的關(guān)系，初步感知“同體積物體，重的易沉；同重量物體，體積小的易沉”。2.能力目標：學會用“改變重量/體積”的方法控制物體沉浮，提升動手操作與邏輯推理能力。3.情感目標：感受科學與生活的聯(lián)系（如潛水艇、救生衣的設(shè)計），激發(fā)對工程技術(shù)的探究興趣。（二）設(shè)計思路：從“現(xiàn)象觀察”到“規(guī)律建構(gòu)”小學低年級學生對“沉浮”有感性認知（如“重的東西會沉”），但未形成科學認知。設(shè)計時，以“橡皮泥的沉浮”為核心活動，通過分層實驗（觀察沉浮→改變沉浮→探究規(guī)律），引導學生從“經(jīng)驗判斷”轉(zhuǎn)向“數(shù)據(jù)驗證”，建構(gòu)科學概念。（三）實驗準備材料：橡皮泥（每組2塊，重量相同）、水槽（裝水）、回形針、泡沫塊、硬幣、木塊、鐵釘、記錄單。分組：4人一組，配備多種材料以豐富實驗樣本。（四）教學過程實施1.游戲?qū)耄簡拘呀?jīng)驗，制造認知沖突開展“沉浮大猜想”游戲：出示木塊、鐵釘、泡沫等材料，學生預(yù)測沉浮并說明理由（如“鐵釘重，會沉；木塊輕，會浮”）。實驗驗證后，教師出示“相同重量的橡皮泥，做成球會沉，做成船形會浮”，引發(fā)疑問：“物體沉浮只和重量有關(guān)嗎？”2.探究環(huán)節(jié)：任務(wù)驅(qū)動，分層突破難點任務(wù)一：觀察沉浮，初步分類小組將材料放入水中，記錄沉浮現(xiàn)象，嘗試按“輕/重”“大/小”分類，發(fā)現(xiàn)“重的不一定沉（如大船），輕的不一定?。ㄈ缧¤F釘）”，推翻原有經(jīng)驗。任務(wù)二：改變沉浮，探索方法挑戰(zhàn)“讓沉的物體浮起來，浮的物體沉下去”：沉的物體（如橡皮泥球）：做成船形（增大體積）、綁泡沫（增大浮力）；浮的物體（如木塊）：綁鐵釘（增加重量）、按入水底（暫時沉）。小組展示方法，教師引導總結(jié)“改變重量或體積可控制沉浮”。任務(wù)三：探究規(guī)律，數(shù)據(jù)驗證提供“同重量（20克）的橡皮泥，做成不同體積的船形”，測量船形體積（排水法），記錄最大載重量（放硬幣數(shù)量）。小組發(fā)現(xiàn)：同重量的橡皮泥，體積越大，載重量越大（越易浮）；同理，提供“同體積的塑料塊，添加不同重量的回形針”，發(fā)現(xiàn)同體積的物體，重量越大，越易沉。3.拓展應(yīng)用：聯(lián)系科技，激發(fā)創(chuàng)新播放“潛水艇沉浮”視頻，提問：“潛水艇如何控制沉?。俊币龑W生用“改變自身重量（水艙注水/排水）”解釋，課后嘗試用“飲料瓶+橡皮泥”制作簡易潛水艇，驗證原理。（五）設(shè)計亮點與反思亮點：以“游戲+任務(wù)”驅(qū)動探究，通過對比實驗（同重量/同體積材料）和量化操作（測量體積、載重量），將感性認知轉(zhuǎn)化為理性規(guī)律；材料選擇兼顧“常見物品”（橡皮泥、硬幣）和“結(jié)構(gòu)材料”（泡沫、鐵釘），豐富實驗維度。反思：低年級學生對“體積”“重量”的量化測量（如排水法測體積）操作較難，需教師示范簡化方法（如用“大、中、小”描述體積）；后續(xù)可增加“液體密度影響沉浮”的拓展實驗（如鹽水、糖水），為中學“浮力”學習鋪墊。三、小學科學實驗教學設(shè)計的共性策略與優(yōu)化方向（一）共性設(shè)計策略1.目標分層，兼顧三維：知識目標聚焦“概念建構(gòu)”，能力目標側(cè)重“探究方法”（如控制變量、數(shù)據(jù)分析），情感目標滲透“科學態(tài)度”（如耐心、嚴謹），三者有機融合。2.情境真實，問題驅(qū)動：從生活現(xiàn)象（春播、物體沉?。┣腥?，用“矛盾問題”（冬天播種發(fā)芽嗎？重的物體一定沉嗎？）激發(fā)探究欲，讓實驗有“真實意義”。3.材料生活化，操作低門檻：選用學生熟悉的材料（綠豆、橡皮泥、硬幣），簡化實驗裝置（透明盒、水槽），降低操作難度，提升參與度。4.過程可視化，思維外顯化：通過“記錄表”“照片墻”“思維導圖”等工具，讓實驗現(xiàn)象、數(shù)據(jù)、結(jié)論可視化，便于學生梳理邏輯、反思改進。（二）優(yōu)化方向1.跨學科融合：如“種子萌發(fā)”實驗可結(jié)合數(shù)學（統(tǒng)計發(fā)芽率）、語文（撰寫觀察日記），“物體沉浮”可結(jié)合工程（設(shè)計小船），拓展實驗的育人價值。2.差異化指導：針對不同認知水平的學生，設(shè)計“基礎(chǔ)版”（完成核心實驗）和“進階版”（拓展變量、創(chuàng)新設(shè)計）任務(wù)，滿足個性化需求。3.評價多元化：除實驗報告外，增加“小組合作表現(xiàn)”“創(chuàng)新方法分享”“生活應(yīng)用案例”等評價維度，全面衡量科學素養(yǎng)。結(jié)語小學科學實驗