小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)邏輯與實(shí)施路徑——基于探究性學(xué)習(xí)的實(shí)踐框架小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的核心載體，其設(shè)計(jì)與實(shí)施需兼顧兒童認(rèn)知規(guī)律與科學(xué)探究本質(zhì)。本文結(jié)合新課標(biāo)要求與一線教學(xué)實(shí)踐，系統(tǒng)梳理實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目從創(chuàng)意構(gòu)思到課堂落地的全流程，為教師提供可操作的實(shí)踐范式。一、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)的核心要素（一）教學(xué)目標(biāo)：從知識(shí)傳遞到素養(yǎng)進(jìn)階實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)需緊扣《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》的核心素養(yǎng)要求，分維度錨定：科學(xué)觀念：聚焦物質(zhì)、生命、地球與宇宙等領(lǐng)域的核心概念（如“溶解是物質(zhì)在水中的均勻分散”）；科學(xué)思維：滲透歸納、推理、模型建構(gòu)等方法（如通過(guò)“不同材料的吸水性實(shí)驗(yàn)”培養(yǎng)對(duì)比分析能力）；探究實(shí)踐：明確觀察、測(cè)量、控制變量等技能的訓(xùn)練點(diǎn)（如“種子發(fā)芽實(shí)驗(yàn)”需掌握“單一變量控制”）；態(tài)度責(zé)任：融入環(huán)保、合作、求真等價(jià)值觀（如“垃圾分類(lèi)模擬實(shí)驗(yàn)”傳遞生態(tài)責(zé)任）。目標(biāo)表述需貼合學(xué)段特點(diǎn)：低年級(jí)側(cè)重“感知與描述”（如“說(shuō)出植物根的作用”），高年級(jí)側(cè)重“解釋與論證”（如“用數(shù)據(jù)說(shuō)明摩擦力與接觸面的關(guān)系”）。（二）內(nèi)容選擇：生活化、適切性、探究性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容需從兒童生活經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，篩選真實(shí)可感的科學(xué)現(xiàn)象：貼近生活：如“食物發(fā)霉條件探究”“彩虹形成的模擬實(shí)驗(yàn)”，關(guān)聯(lián)日常觀察；學(xué)科適配：覆蓋物質(zhì)科學(xué)（如“電路連接”）、生命科學(xué)（如“蠶的生長(zhǎng)周期”）、地球與宇宙科學(xué)（如“巖石的風(fēng)化模擬”）等領(lǐng)域；探究空間：避免“驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)”，設(shè)計(jì)“開(kāi)放性問(wèn)題”（如“怎樣讓橡皮泥浮在水面？”），激發(fā)學(xué)生提出假設(shè)、設(shè)計(jì)方案的主動(dòng)性。（三）學(xué)情適配：認(rèn)知水平與能力梯度需結(jié)合小學(xué)生具象思維為主、抽象能力逐步發(fā)展的特點(diǎn)：低年級(jí)實(shí)驗(yàn)：材料直觀（如用磁鐵吸鐵釘）、步驟簡(jiǎn)單（2-3步完成）、結(jié)論顯性（如“磁鐵能吸鐵制品”）；中高年級(jí)實(shí)驗(yàn)：引入變量控制（如“種子發(fā)芽與水分的關(guān)系”）、數(shù)據(jù)記錄（如“擺的快慢與擺長(zhǎng)的關(guān)系”）、邏輯推理（如“根據(jù)化石推測(cè)生物演化”）。同時(shí)關(guān)注個(gè)體差異，為能力不同的學(xué)生提供“基礎(chǔ)版”（如直接觀察）與“進(jìn)階版”（如設(shè)計(jì)對(duì)照實(shí)驗(yàn)）任務(wù)選擇。（四）安全與倫理：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的底線材料安全：避免尖銳（如用塑料鑷子替代金屬鑷子）、有毒（如用食用色素替代化學(xué)染料）、高溫（如用溫水替代明火加熱）材料；倫理規(guī)范：動(dòng)物實(shí)驗(yàn)需遵循“最小傷害”原則（如觀察蠶的生長(zhǎng)而非解剖），植物實(shí)驗(yàn)避免過(guò)度破壞（如用盆栽而非野外采摘）；操作規(guī)范：提前預(yù)設(shè)風(fēng)險(xiǎn)（如“加熱液體”需強(qiáng)調(diào)“不對(duì)著人”），設(shè)計(jì)“安全提示卡”貼于實(shí)驗(yàn)臺(tái)。二、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)的流程：從創(chuàng)意到方案的迭代（一）需求分析：錨定真實(shí)問(wèn)題課程對(duì)接：梳理教材單元目標(biāo)，識(shí)別“需通過(guò)實(shí)驗(yàn)突破的難點(diǎn)”（如“聲音的傳播需要介質(zhì)”）；學(xué)生疑問(wèn)：通過(guò)“科學(xué)小問(wèn)號(hào)”問(wèn)卷（如“為什么彩虹總在雨后出現(xiàn)？”）捕捉真實(shí)困惑，轉(zhuǎn)化為實(shí)驗(yàn)主題。（二）方案雛形：構(gòu)建邏輯鏈1.問(wèn)題提出：用“疑問(wèn)句+可探究性”表述（如“不同形狀的紙，下落速度一樣嗎？”而非“紙的下落”）；2.假設(shè)推導(dǎo)：引導(dǎo)學(xué)生基于經(jīng)驗(yàn)猜想（如“重的紙下落快”“大的紙下落慢”），教師提煉為“變量關(guān)系”（如“紙的面積影響下落速度”）；3.材料清單：列舉“易獲取、低成本、安全”的材料（如用A4紙、剪刀、秒表做“紙的下落”實(shí)驗(yàn)）；4.步驟框架：用“動(dòng)詞+操作”描述（如“①將A4紙折成正方形、三角形、圓形；②從同一高度同時(shí)釋放；③用秒表記錄落地時(shí)間”）。（三）可行性驗(yàn)證：試做與排查教師需親自完成實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證：時(shí)間可行性：?jiǎn)谓M實(shí)驗(yàn)是否在10-15分鐘內(nèi)完成（符合課堂節(jié)奏）；材料可靠性：如“鹽水導(dǎo)電實(shí)驗(yàn)”需測(cè)試不同濃度鹽水的效果，避免材料“失靈”；操作難度：如低年級(jí)“種植鳳仙花”需簡(jiǎn)化為“澆水/不澆水的對(duì)照”，而非復(fù)雜的變量控制。（四）優(yōu)化迭代：基于試做的調(diào)整步驟簡(jiǎn)化：將“5步操作”合并為“3步”（如“觀察種子發(fā)芽”簡(jiǎn)化為“浸泡→種植→記錄”）；材料替換：用“白醋+小蘇打”替代“鹽酸+碳酸鈣”（安全且易獲?。?；問(wèn)題引導(dǎo)：將“開(kāi)放式問(wèn)題”拆解為“階梯式問(wèn)題”（如“怎樣讓小車(chē)跑得更遠(yuǎn)？”→“改變斜面高度會(huì)影響嗎？”→“怎樣測(cè)量距離？”）。三、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的實(shí)施步驟：從課堂到延伸（一）課前準(zhǔn)備：鋪墊“腳手架”1.材料準(zhǔn)備：教師端：按小組配齊材料（如“電路實(shí)驗(yàn)”需電池、導(dǎo)線、小燈泡，每組多備1套備用）；學(xué)生端：布置“家庭小任務(wù)”（如“帶1顆完整的雞蛋用于‘蛋殼承重實(shí)驗(yàn)’”），培養(yǎng)參與感。2.預(yù)實(shí)驗(yàn)：再次驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)流程，調(diào)整細(xì)節(jié)（如發(fā)現(xiàn)“擺的實(shí)驗(yàn)”中擺繩易纏繞，改用吸管固定）。3.學(xué)情調(diào)研：通過(guò)“前測(cè)問(wèn)卷”了解學(xué)生經(jīng)驗(yàn)（如“你認(rèn)為水為什么會(huì)結(jié)冰？”），針對(duì)性設(shè)計(jì)引導(dǎo)問(wèn)題。（二）課中實(shí)施：引導(dǎo)與放手1.情境導(dǎo)入：激活經(jīng)驗(yàn)用“問(wèn)題鏈”或“現(xiàn)象沖擊”導(dǎo)入（如“為什么螞蟻從高處落下不會(huì)受傷？”引出“空氣阻力實(shí)驗(yàn)”），關(guān)聯(lián)學(xué)生已知經(jīng)驗(yàn)。2.探究指導(dǎo)：分階支持方法示范：如“如何用溫度計(jì)測(cè)水溫”，教師先演示“平視刻度、待液柱穩(wěn)定”；問(wèn)題引導(dǎo)：當(dāng)學(xué)生卡殼時(shí)，用“追問(wèn)式問(wèn)題”啟發(fā)（如“種子沒(méi)發(fā)芽，是水多了還是溫度低了？”）；差異化任務(wù)：為能力弱的學(xué)生提供“步驟卡”（圖文結(jié)合的操作指南），為能力強(qiáng)的學(xué)生提供“拓展卡”（如“嘗試改變兩個(gè)變量”）。3.記錄與表達(dá)：可視化思維設(shè)計(jì)“實(shí)驗(yàn)記錄單”：低年級(jí)用“貼紙+簡(jiǎn)筆畫(huà)”（如“在‘發(fā)芽’欄貼綠色貼紙”），高年級(jí)用“表格+折線圖”（如“記錄每天的氣溫變化”）。鼓勵(lì)學(xué)生用“我發(fā)現(xiàn)……因?yàn)椤钡木涫奖磉_(dá)結(jié)論（如“我發(fā)現(xiàn)擺繩越短，擺動(dòng)越快，因?yàn)?0厘米的擺比60厘米的擺10秒擺動(dòng)次數(shù)多”）。4.安全與規(guī)范：過(guò)程性監(jiān)督教師巡回觀察，及時(shí)糾正違規(guī)操作（如“加熱時(shí)用外焰”“廢液倒入指定容器”），用“安全小明星”評(píng)價(jià)強(qiáng)化習(xí)慣。（三）課后延伸：價(jià)值再生長(zhǎng)1.成果展示：組織“科學(xué)小論壇”，學(xué)生用PPT、實(shí)物模型等展示實(shí)驗(yàn)（如“我們的種子發(fā)芽實(shí)驗(yàn)報(bào)告”）；2.反思改進(jìn)：引導(dǎo)學(xué)生提出“如果重新做，我會(huì)……”（如“下次實(shí)驗(yàn)我會(huì)多準(zhǔn)備幾種土壤”）；3.拓展實(shí)踐：設(shè)計(jì)“家庭科學(xué)任務(wù)”（如“用廚房材料做‘非牛頓流體’”），將實(shí)驗(yàn)延伸到生活場(chǎng)景。四、實(shí)踐案例：“水的表面張力”實(shí)驗(yàn)（一）設(shè)計(jì)階段目標(biāo)：通過(guò)實(shí)驗(yàn)感知水的表面張力，能解釋“硬幣裝水”“回形針浮水”的現(xiàn)象（科學(xué)觀念）；學(xué)會(huì)控制變量、重復(fù)實(shí)驗(yàn)（探究實(shí)踐）。內(nèi)容：選擇“硬幣裝水”“回形針浮水”“洗潔精破壞張力”三個(gè)子實(shí)驗(yàn)，材料為硬幣、回形針、洗潔精、水杯（生活化、安全）。學(xué)情：適合中年級(jí)（8-10歲），學(xué)生已具備“觀察-描述”能力，需引導(dǎo)理解“看不見(jiàn)的力”。（二）實(shí)施階段1.課前：準(zhǔn)備每組3枚硬幣、5個(gè)回形針、稀釋洗潔精；預(yù)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)“新硬幣比舊硬幣裝水更多”，調(diào)整材料為“同一枚硬幣”。2.課中：導(dǎo)入：播放“水黽在水面行走”的視頻，提問(wèn)“水為什么能托住它？”；探究：①“硬幣裝水”：學(xué)生用滴管滴水，記錄“最多能滴多少滴”（提示“滴水時(shí)保持垂直”）；②“回形針浮水”：挑戰(zhàn)“不用手碰，讓回形針浮在水面”（發(fā)現(xiàn)“輕放、擦干回形針”是關(guān)鍵）；③“破壞張力”：滴入洗潔精，觀察回形針下沉；記錄：用“滴數(shù)統(tǒng)計(jì)表”“現(xiàn)象簡(jiǎn)筆畫(huà)”記錄，小組討論“張力是什么樣的力”；3.課后：拓展“用吸管吹肥皂泡，觀察泡泡的形狀”，思考“表面張力與形狀的關(guān)系”。五、實(shí)驗(yàn)實(shí)施的保障機(jī)制（一）資源支持：打通“校內(nèi)-家庭-社會(huì)”校內(nèi)：建設(shè)“科學(xué)材料角”，存放常用工具（如放大鏡、溫度計(jì)）；家庭：設(shè)計(jì)“親子實(shí)驗(yàn)包”（如“家庭電路實(shí)驗(yàn)”用電池、導(dǎo)線、小燈泡，避免用電隱患）；社會(huì)：聯(lián)系科技館、植物園開(kāi)展“實(shí)地觀察實(shí)驗(yàn)”（如“植物的向光性觀察”）。（二）評(píng)價(jià)體系：過(guò)程與結(jié)果雙向關(guān)注過(guò)程性評(píng)價(jià)：觀察“實(shí)驗(yàn)操作規(guī)范性”“小組合作參與度”“問(wèn)題解決策略”，用“科學(xué)探究評(píng)價(jià)量表”記錄；結(jié)果性評(píng)價(jià)：關(guān)注“實(shí)驗(yàn)報(bào)告的邏輯完整性”“現(xiàn)象解釋的合理性”，如“種子發(fā)芽實(shí)驗(yàn)”需說(shuō)明“變量控制、數(shù)據(jù)趨勢(shì)、結(jié)論推導(dǎo)”。（三）教師成長(zhǎng)：從“執(zhí)行者”到“設(shè)計(jì)者”參與“實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)工作坊”，學(xué)習(xí)“現(xiàn)象轉(zhuǎn)化為實(shí)驗(yàn)”的策略；開(kāi)展“同課異構(gòu)”，