一、課程設(shè)計的底層邏輯：為何選擇科研機(jī)構(gòu)作為科學(xué)教育場域？演講人01課程設(shè)計的底層邏輯：為何選擇科研機(jī)構(gòu)作為科學(xué)教育場域？02課程實施的三維架構(gòu)：從認(rèn)知準(zhǔn)備到深度體驗的遞進(jìn)設(shè)計03課程效果的多元評價：從知識習(xí)得走向素養(yǎng)發(fā)展04課程反思與優(yōu)化：在實踐中打磨更優(yōu)質(zhì)的科學(xué)教育目錄2025小學(xué)五年級科學(xué)上冊科研機(jī)構(gòu)的探秘與體驗課件作為一名深耕小學(xué)科學(xué)教育十余年的一線教師，我始終相信：最好的科學(xué)課不在課本的字里行間，而在真實的探索現(xiàn)場。當(dāng)五年級學(xué)生的認(rèn)知水平從具體運(yùn)算向形式運(yùn)算逐步過渡時，帶他們走進(jìn)科研機(jī)構(gòu)——這個承載著前沿科學(xué)、專業(yè)設(shè)備與真實研究的"活課堂"，不僅能激活課本知識的生命力，更能在他們心中種下科學(xué)精神的種子。今天，我將以"科研機(jī)構(gòu)的探秘與體驗"為主題，從課程設(shè)計邏輯、實施路徑到教育價值，展開系統(tǒng)性的分享。01課程設(shè)計的底層邏輯：為何選擇科研機(jī)構(gòu)作為科學(xué)教育場域？1學(xué)生認(rèn)知發(fā)展的現(xiàn)實需求五年級學(xué)生（10-11歲）正處于皮亞杰認(rèn)知發(fā)展理論中的"具體運(yùn)算階段"向"形式運(yùn)算階段"過渡期。他們已能理解簡單的邏輯關(guān)系（如因果推理、分類歸納），但對抽象概念（如"科學(xué)研究的一般流程""科研設(shè)備的工作原理"）的理解仍需具體經(jīng)驗支撐。傳統(tǒng)課堂中"教師講授+實驗演示"的模式，雖能完成知識傳遞，卻難以讓學(xué)生直觀感知"科學(xué)研究究竟如何發(fā)生"?？蒲袡C(jī)構(gòu)作為科學(xué)知識的"生產(chǎn)車間"，其真實的研究場景、專業(yè)的實驗設(shè)備、科研人員的思維過程，恰好能為學(xué)生提供可觀察、可參與的具體經(jīng)驗，幫助其實現(xiàn)從"知道科學(xué)知識"到"理解科學(xué)本質(zhì)"的跨越。2新課標(biāo)導(dǎo)向下的素養(yǎng)培育《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》明確提出："科學(xué)課程要以探究實踐為主要方式，引導(dǎo)學(xué)生主動獲取科學(xué)知識，發(fā)展科學(xué)探究能力，形成科學(xué)態(tài)度和社會責(zé)任。"科研機(jī)構(gòu)的探秘與體驗，正是落實這一要求的典型載體。例如，課標(biāo)中"物質(zhì)科學(xué)領(lǐng)域"要求學(xué)生"知道很多科學(xué)技術(shù)產(chǎn)品是依據(jù)科學(xué)原理制造的"，通過參觀材料實驗室，學(xué)生能親眼看到"納米材料如何通過特殊工藝制備"；"生命科學(xué)領(lǐng)域"強(qiáng)調(diào)"了解科學(xué)技術(shù)在保護(hù)生物多樣性方面的作用"，在生態(tài)研究中心的實地考察中，學(xué)生可直接接觸"瀕危物種人工繁育"的真實案例。這些體驗遠(yuǎn)超課本圖示的局限，讓核心素養(yǎng)培育真正落地。3科學(xué)教育資源的深度整合當(dāng)前，我國各類科研機(jī)構(gòu)（如中科院下屬實驗室、省級重點(diǎn)實驗室、高校科研平臺、科普基地等）正逐步向公眾開放。以筆者所在城市為例，近三年已有23家科研機(jī)構(gòu)納入"中小學(xué)科學(xué)教育實踐基地"名錄，提供包括實驗室參觀、科普講座、微型實驗等在內(nèi)的多元服務(wù)。這些資源不僅彌補(bǔ)了學(xué)校實驗室設(shè)備的局限性（如小學(xué)實驗室通常缺乏高精度光譜儀、基因擴(kuò)增儀等），更能通過科研人員的專業(yè)視角，傳遞"科學(xué)研究需要嚴(yán)謹(jǐn)態(tài)度""失敗是探索的常態(tài)"等隱性知識。02課程實施的三維架構(gòu)：從認(rèn)知準(zhǔn)備到深度體驗的遞進(jìn)設(shè)計課程實施的三維架構(gòu)：從認(rèn)知準(zhǔn)備到深度體驗的遞進(jìn)設(shè)計基于"觀察-思考-實踐-反思"的學(xué)習(xí)邏輯，本課程設(shè)計為"認(rèn)知準(zhǔn)備-實地探秘-實踐體驗-延伸拓展"四個階段，各階段環(huán)環(huán)相扣，逐步深化學(xué)生對科研機(jī)構(gòu)的理解。1第一階段：認(rèn)知準(zhǔn)備——構(gòu)建科研機(jī)構(gòu)的"基礎(chǔ)畫像""不打無準(zhǔn)備之仗"是科學(xué)探究的重要原則。在進(jìn)入科研機(jī)構(gòu)前，需通過3課時的校內(nèi)準(zhǔn)備課，幫助學(xué)生建立對科研機(jī)構(gòu)的基本認(rèn)知，明確探秘目標(biāo)。1第一階段：認(rèn)知準(zhǔn)備——構(gòu)建科研機(jī)構(gòu)的"基礎(chǔ)畫像"1.1知識鋪墊：科研機(jī)構(gòu)"是什么"通過三段式教學(xué)幫助學(xué)生建立概念：案例引入：展示本地3家典型科研機(jī)構(gòu)的圖片（如"市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院的智能溫室""市環(huán)境監(jiān)測中心的大氣采樣設(shè)備""大學(xué)物理實驗室的激光干涉儀"），提問："這些場所和我們的科學(xué)教室有什么不同？"引導(dǎo)學(xué)生從"設(shè)備精密程度""研究目標(biāo)"（解決具體問題vs驗證已知結(jié)論）"人員構(gòu)成"（專業(yè)研究人員vs師生）等維度對比。概念提煉：結(jié)合《科學(xué)家工作的場所》科普視頻（時長8分鐘），總結(jié)科研機(jī)構(gòu)的核心功能："開展科學(xué)研究、解決未知問題、推動技術(shù)創(chuàng)新"，并強(qiáng)調(diào)其"開放性"（部分機(jī)構(gòu)向公眾開放）和"專業(yè)性"（需遵循嚴(yán)格操作規(guī)范）。誤區(qū)澄清：針對學(xué)生可能的誤解（如"科研機(jī)構(gòu)只研究高科技，和我們生活無關(guān)"），通過實例反駁："我們吃的抗蟲水稻、用的無磷洗衣粉、戴的防藍(lán)光眼鏡，背后都有科研機(jī)構(gòu)的研發(fā)支持。"1第一階段：認(rèn)知準(zhǔn)備——構(gòu)建科研機(jī)構(gòu)的"基礎(chǔ)畫像"1.2工具準(zhǔn)備：探秘任務(wù)單的設(shè)計01為避免"走馬觀花"式參觀，需設(shè)計結(jié)構(gòu)化的任務(wù)單，引導(dǎo)學(xué)生有目的地觀察記錄。任務(wù)單包含三部分：02觀察記錄區(qū)：列出關(guān)鍵觀察點(diǎn)（如"實驗室的主要設(shè)備""科研人員的工作狀態(tài)""墻上的實驗流程圖"），要求用文字+簡筆畫記錄；03問題生成區(qū)：鼓勵學(xué)生提前預(yù)設(shè)問題（如"這個顯微鏡能看多小的東西？""如果實驗失敗了怎么辦？"），并標(biāo)注"最想問的3個問題"；04安全須知區(qū)：結(jié)合科研機(jī)構(gòu)的具體要求（如"不可觸碰實驗臺儀器""穿防滑鞋""保持安靜"），用漫畫形式標(biāo)注注意事項，強(qiáng)化安全意識。1第一階段：認(rèn)知準(zhǔn)備——構(gòu)建科研機(jī)構(gòu)的"基礎(chǔ)畫像"1.3情感動員：科學(xué)家精神的初步感知邀請曾參與科研機(jī)構(gòu)實踐的學(xué)長分享經(jīng)歷（如"我在植物所看到研究員為觀察一株瀕危蘭花，連續(xù)三個月每天記錄開花數(shù)據(jù)"），播放《致敬默默耕耘的科研工作者》短片（選取本地科研機(jī)構(gòu)的日常工作場景），引導(dǎo)學(xué)生思考："科研人員需要哪些品質(zhì)？"在討論中提煉"耐心、堅持、合作、創(chuàng)新"等關(guān)鍵詞，為實地探秘中的情感共鳴埋下伏筆。2第二階段：實地探秘——解碼科研場景的"立體密碼"實地探秘是課程的核心環(huán)節(jié)，建議安排1整天（6-8小時），分"參觀導(dǎo)覽-深度訪談-觀察記錄"三個環(huán)節(jié)，確保學(xué)生與科研場景充分互動。2第二階段：實地探秘——解碼科研場景的"立體密碼"2.1環(huán)節(jié)一：導(dǎo)覽式參觀——建立整體認(rèn)知由科研機(jī)構(gòu)的科普專員或研究人員擔(dān)任講解員，帶領(lǐng)學(xué)生按"功能分區(qū)"參觀（如"實驗室-樣品室-數(shù)據(jù)中心-成果展示廳"）。講解需注意三點(diǎn)：01生活化語言轉(zhuǎn)化：避免專業(yè)術(shù)語堆砌（如將"原子力顯微鏡"解釋為"給微觀世界拍照的超級相機(jī)，能看清比頭發(fā)絲細(xì)10000倍的東西"）；02互動式提問：每到一個區(qū)域，拋出引導(dǎo)性問題（如在微生物實驗室，問"如果想知道酸奶中的乳酸菌長什么樣，我們需要哪些步驟？"），鼓勵學(xué)生結(jié)合科學(xué)課知識（顯微鏡使用、微生物培養(yǎng)）嘗試回答；03成果關(guān)聯(lián)生活：在成果展示廳，重點(diǎn)講解"從實驗室到生活"的轉(zhuǎn)化案例（如"這里研發(fā)的新型防蚊劑，已經(jīng)在超市上架"），讓學(xué)生直觀感受"科學(xué)如何改變生活"。042第二階段：實地探秘——解碼科研場景的"立體密碼"2.2環(huán)節(jié)二：沉浸式訪談——觸摸科研思維安排30分鐘"科研人員面對面"環(huán)節(jié)，學(xué)生以小組為單位，與1-2名科研人員交流。為提高訪談質(zhì)量，需提前培訓(xùn)學(xué)生提問技巧：從具體到抽象：先問"您今天在做什么實驗？"（具體行為），再問"如果實驗結(jié)果和預(yù)期不一樣，您會怎么辦？"（思維過程）；關(guān)注"人"的維度：鼓勵學(xué)生問"您為什么選擇做科研？""做實驗時最難忘的事是什么？"，讓科研人員的"真實形象"取代學(xué)生心中"嚴(yán)肅科學(xué)家"的刻板印象；記錄關(guān)鍵信息：要求學(xué)生用"關(guān)鍵詞+符號"快速記錄（如用"↑"表示"實驗難度大"，用"☆"標(biāo)注"有趣的發(fā)現(xiàn)"），為后續(xù)總結(jié)提供素材。筆者曾帶學(xué)生訪談一位研究土壤污染的博士，當(dāng)學(xué)生問到"您挖了多少袋土壤樣品？"時，博士笑著說："去年在郊區(qū)采樣，我背壞了兩個采樣袋，一共收集了200多份土樣。"這個細(xì)節(jié)讓學(xué)生深刻理解了"科學(xué)研究需要大量的數(shù)據(jù)積累"。2第二階段：實地探秘——解碼科研場景的"立體密碼"2.3環(huán)節(jié)三：重點(diǎn)區(qū)域觀察——聚焦核心要素在導(dǎo)覽和訪談后，學(xué)生根據(jù)興趣分組（每組4-5人），選擇1個重點(diǎn)區(qū)域（如化學(xué)實驗室的滴定操作區(qū)、生態(tài)研究中心的昆蟲標(biāo)本室、材料實驗室的3D打印區(qū)）進(jìn)行1小時深度觀察。教師需提前與科研機(jī)構(gòu)溝通，確定可近距離觀察的區(qū)域，并安排1名工作人員現(xiàn)場指導(dǎo)。觀察過程中，學(xué)生需完成：設(shè)備功能表：記錄觀察到的3種設(shè)備名稱、外觀特征、推測功能（如"這個銀色機(jī)器有很多按鈕，可能是控制溫度的"）；操作流程圖：用箭頭圖畫出科研人員的操作步驟（如"取樣品→放入儀器→按開始鍵→等待10分鐘→打印數(shù)據(jù)"）；疑問收集單：記錄觀察中產(chǎn)生的新問題（如"為什么每次實驗都要做三次？""這些數(shù)據(jù)是怎么分析的？"），留待后續(xù)課堂討論。3第三階段：實踐體驗——在模擬探究中理解科學(xué)本質(zhì)實地探秘的"觀察"是輸入，實踐體驗的"操作"則是輸出。回到學(xué)校后，安排2課時的"模擬科研"活動，讓學(xué)生在安全、簡化的環(huán)境中，復(fù)現(xiàn)科研機(jī)構(gòu)的典型探究流程。3第三階段：實踐體驗——在模擬探究中理解科學(xué)本質(zhì)3.1任務(wù)設(shè)計：從"真實問題"到"課堂微項目"選擇與五年級科學(xué)教材關(guān)聯(lián)緊密、可操作性強(qiáng)的問題作為任務(wù)，例如：1關(guān)聯(lián)"光的反射"單元：模擬"光學(xué)實驗室"，用不同材質(zhì)（鏡子、鋁箔紙、卡紙）制作反射裝置，比較反射效果；2關(guān)聯(lián)"生物與環(huán)境"單元：模擬"生態(tài)研究中心"，設(shè)計"不同光照對綠豆發(fā)芽的影響"實驗，像科研人員一樣記錄7天數(shù)據(jù)；3關(guān)聯(lián)"材料"單元：模擬"材料實驗室"，用淀粉、甘油、水制作"可降解塑料"，測試其拉伸強(qiáng)度和水溶性。43第三階段：實踐體驗——在模擬探究中理解科學(xué)本質(zhì)3.2流程規(guī)范：復(fù)刻科研的"嚴(yán)謹(jǐn)基因"要求學(xué)生嚴(yán)格遵循科研機(jī)構(gòu)的操作規(guī)范：實驗設(shè)計：像科研人員一樣填寫"實驗方案表"（包括研究問題、假設(shè)、變量控制、材料清單、步驟）；數(shù)據(jù)記錄：使用"科研式記錄表"（如表格需標(biāo)注"時間""測量值""操作者"，誤差較大的數(shù)據(jù)需標(biāo)注"重復(fù)測量"）；結(jié)論推導(dǎo)：強(qiáng)調(diào)"數(shù)據(jù)支撐結(jié)論"，如"我們組的3次實驗中，鋁箔紙的反射光斑最亮，因此結(jié)論是鋁箔紙反射效果最好"，避免"我覺得""可能"等主觀表述。3第三階段：實踐體驗——在模擬探究中理解科學(xué)本質(zhì)3.3反思改進(jìn)：理解"失敗是探索的一部分"刻意設(shè)計"非理想實驗結(jié)果"（如學(xué)生制作的可降解塑料一拉就斷），引導(dǎo)學(xué)生像科研人員一樣分析原因："是淀粉和甘油的比例不對？還是加熱時間不夠？"鼓勵小組提出改進(jìn)方案并重新實驗。這種"嘗試-失敗-改進(jìn)"的循環(huán)，能讓學(xué)生真正理解："科學(xué)研究不是一次成功的，而是不斷修正的過程。"4第四階段：延伸拓展——讓科學(xué)精神持續(xù)生長課程的結(jié)束不是終點(diǎn)，而是科學(xué)興趣的新起點(diǎn)。通過以下活動，將"單次體驗"轉(zhuǎn)化為"長效影響"。4第四階段：延伸拓展——讓科學(xué)精神持續(xù)生長4.1成果展示：搭建科學(xué)交流的"小舞臺"組織"科研探秘成果展"，展示內(nèi)容包括：實物類：實地拍攝的照片、繪制的實驗室平面圖、模擬實驗的成品（如可降解塑料、光照實驗的綠豆苗）；文本類：任務(wù)單、訪談記錄、實驗報告（用彩色便簽標(biāo)注"最有價值的發(fā)現(xiàn)"）；視聽類：小組合作制作的5分鐘探秘短片（配解說詞："這是我們在微生物實驗室看到的培養(yǎng)皿，里面的菌落像小蘑菇"）。邀請家長、其他班級學(xué)生參觀，讓學(xué)生在分享中深化理解。4第四階段：延伸拓展——讓科學(xué)精神持續(xù)生長4.2項目式學(xué)習(xí)：連接課堂與真實問題結(jié)合本地科研機(jī)構(gòu)的研究方向，設(shè)計跨學(xué)科項目（如"如果我是環(huán)保小研究員"）：科學(xué)：調(diào)查社區(qū)垃圾分類現(xiàn)狀，像環(huán)境監(jiān)測中心一樣采樣分析；數(shù)學(xué)：用統(tǒng)計圖表呈現(xiàn)垃圾種類比例；語文：撰寫給社區(qū)的"垃圾分類改進(jìn)建議"（模仿科研報告的"問題-分析-對策"結(jié)構(gòu)）；美術(shù)：設(shè)計垃圾分類宣傳畫（參考科研機(jī)構(gòu)的科普海報風(fēng)格）。項目成果可提交給相關(guān)科研機(jī)構(gòu)，優(yōu)秀作品有機(jī)會被采納為科普素材。4第四階段：延伸拓展——讓科學(xué)精神持續(xù)生長4.3長效聯(lián)系：建立"科研導(dǎo)師"制度與合作的科研機(jī)構(gòu)協(xié)商，為班級聘請1-2名"科研導(dǎo)師"（如研究生或助理研究員）。導(dǎo)師每學(xué)期參與1次科學(xué)課（如指導(dǎo)"簡易顯微鏡的制作"）、解答1次學(xué)生的"科學(xué)疑問箱"問題（收集學(xué)生日常觀察到的現(xiàn)象："為什么冬天水管會凍裂？""手機(jī)屏幕為什么能導(dǎo)電？"）。這種持續(xù)的聯(lián)系，能讓學(xué)生感受到"科學(xué)就在身邊，科研人員是可以親近的伙伴"。03課程效果的多元評價：從知識習(xí)得走向素養(yǎng)發(fā)展課程效果的多元評價：從知識習(xí)得走向素養(yǎng)發(fā)展評價是課程的"導(dǎo)航儀"，本課程采用"過程性評價+成果性評價+情感性評價"的多元模式，全面反映學(xué)生的成長。1過程性評價：關(guān)注探究行為的轉(zhuǎn)變通過"觀察量表"記錄學(xué)生在各階段的表現(xiàn)，重點(diǎn)關(guān)注：參與度：是否主動提問、積極記錄、參與小組討論（量化為"積極/較積極/需鼓勵"）；思維深度：提問的質(zhì)量（從"是什么"到"為什么""怎么做"的進(jìn)階）、實驗設(shè)計的合理性（是否控制變量、是否考慮重復(fù)實驗）；合作能力：小組分工是否明確、是否傾聽他人意見、能否為團(tuán)隊目標(biāo)調(diào)整個人想法。2成果性評價：展現(xiàn)知識應(yīng)用的能力完整性：記錄是否全面（如任務(wù)單的觀察點(diǎn)是否覆蓋80%以上）；準(zhǔn)確性：對科研機(jī)構(gòu)功能、實驗流程的描述是否符合實際（如是否混淆"觀察"與"實驗"的概念）；創(chuàng)新性：模擬實驗的設(shè)計是否有獨(dú)特視角（如用水果代替化學(xué)試劑完成酸堿測試）。對學(xué)生的任務(wù)單、實驗報告、展示成果進(jìn)行評分，評價維度包括：3情感性評價：捕捉科學(xué)態(tài)度的萌芽通過"課后問卷"和"個別訪談"，了解學(xué)生的情感變化：興趣激發(fā)："你還想?yún)⒂^其他科研機(jī)構(gòu)嗎？為什么？"（統(tǒng)計"非常想"的比例）；態(tài)度轉(zhuǎn)變："你覺得科研人員和以前想的一樣嗎？哪里不一樣？"（關(guān)注對"科研需要耐心""失敗很正常"的認(rèn)同度）；責(zé)任意識："你能為科學(xué)發(fā)展做些什么？"（從"認(rèn)真學(xué)科學(xué)"到"保護(hù)環(huán)境""傳播科學(xué)"的表達(dá)層次）。04課程反思與優(yōu)化：在實踐中打磨更優(yōu)質(zhì)的科學(xué)教育課程反思與優(yōu)化：在實踐中打磨更優(yōu)質(zhì)的科學(xué)教育回顧多年的實踐探索，本課程在實施中需重點(diǎn)關(guān)注以下問題：1安全與規(guī)范的平衡科研機(jī)構(gòu)的實驗室存在一定風(fēng)險（如化學(xué)試劑、精密儀器），需與機(jī)構(gòu)提前溝通，明確可進(jìn)入的區(qū)域和操作權(quán)限。筆者的經(jīng)驗是：優(yōu)先選