中小學(xué)生科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)集前言科學(xué)，是探索未知的鑰匙，是理解世界的窗口。對(duì)于中小學(xué)生而言，科學(xué)教育不僅在于知識(shí)的傳授，更在于激發(fā)其對(duì)自然現(xiàn)象的好奇心、培養(yǎng)其動(dòng)手實(shí)踐的能力與科學(xué)探究的精神。本教學(xué)設(shè)計(jì)集正是基于此理念，精選了一系列適合中小學(xué)不同學(xué)段學(xué)生認(rèn)知特點(diǎn)和動(dòng)手能力的科學(xué)實(shí)驗(yàn)。這些實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)力求貼近生活、材料易得、操作安全且現(xiàn)象明顯。我們希望通過這些精心編排的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生從生活走向科學(xué)，在親身體驗(yàn)中感知科學(xué)原理，在動(dòng)手操作中提升探究技能，在合作交流中培養(yǎng)科學(xué)素養(yǎng)。本集不僅是一線教師開展科學(xué)教學(xué)活動(dòng)的實(shí)用參考，也可作為家長指導(dǎo)孩子進(jìn)行家庭科學(xué)探究的有益借鑒。一、如何使用本集本集所收錄的實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)，均遵循由淺入深、循序漸進(jìn)的原則。每個(gè)實(shí)驗(yàn)均包含明確的實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)、清晰的實(shí)驗(yàn)材料清單、詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)步驟指導(dǎo)、針對(duì)性的安全提示、以及引導(dǎo)學(xué)生觀察與思考的問題設(shè)計(jì)。教師在使用時(shí)，可根據(jù)本校學(xué)生的實(shí)際情況、教學(xué)進(jìn)度以及現(xiàn)有教學(xué)資源，靈活選擇和調(diào)整實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。對(duì)于部分實(shí)驗(yàn)，我們提供了拓展探究的建議，鼓勵(lì)學(xué)有余力的學(xué)生進(jìn)行更深入的探索。我們堅(jiān)信，沒有放之四海而皆準(zhǔn)的教學(xué)模式，唯有不斷實(shí)踐、反思與創(chuàng)新，才能讓科學(xué)實(shí)驗(yàn)真正成為學(xué)生樂于參與、從中受益的學(xué)習(xí)過程。二、小學(xué)低年級(jí)段實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)示例實(shí)驗(yàn)一：神奇的水——水的表面張力1.實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)*知識(shí)與技能：初步感知水具有表面張力，觀察水表面能形成彎曲的液面。*過程與方法：通過動(dòng)手操作，學(xué)習(xí)使用滴管（或替代工具），培養(yǎng)細(xì)致觀察的習(xí)慣。*情感態(tài)度與價(jià)值觀：激發(fā)對(duì)水的特性的好奇心，體驗(yàn)科學(xué)實(shí)驗(yàn)的樂趣。2.實(shí)驗(yàn)材料透明塑料杯（或小碟子）若干、清水、硬幣（干凈且邊緣光滑）若干枚、滴管（若無，可用眼藥水瓶代替，提前清洗干凈）、記錄表（可選，可畫簡單的水滴圖案讓學(xué)生標(biāo)記數(shù)量）。3.實(shí)驗(yàn)安全提示*實(shí)驗(yàn)用水為清水，注意不要灑濕衣物和書本。*硬幣邊緣可能略有鋒利，取放時(shí)請(qǐng)小心，避免劃傷。*實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，將材料整理好，保持桌面整潔。4.實(shí)驗(yàn)過程與步驟*第一步：提出問題，激發(fā)興趣教師：“同學(xué)們，我們每天都要喝水、用水，水看起來平平無奇，但它藏著很多小秘密哦。今天我們就來做一個(gè)關(guān)于水的小實(shí)驗(yàn)，看看一枚小小的硬幣上能站多少‘水寶寶’。你們覺得能站幾個(gè)呢？”（引導(dǎo)學(xué)生猜測(cè)）*第二步：介紹材料，示范操作教師展示實(shí)驗(yàn)材料，介紹滴管的使用方法（若用眼藥水瓶，則示范如何輕輕擠壓瓶身吸取和滴出水滴）。強(qiáng)調(diào)：“我們要輕輕地、一滴一滴地把水滴在硬幣的正中央，注意觀察水面的變化，看看它會(huì)不會(huì)馬上流下來?！?第三步：學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)，教師巡視指導(dǎo)*學(xué)生兩人一組或獨(dú)立進(jìn)行。*將硬幣平放在桌面上（若桌面不水平，可放在小碟子中）。*用滴管吸取清水，在硬幣中央逐滴滴加。*每滴一滴，都要仔細(xì)觀察水面的形狀，數(shù)清楚一共滴了多少滴，直到第一滴水溢出硬幣邊緣。*記錄下最多能滴加的水滴數(shù)量。*可以嘗試不同的硬幣（如一角、五角、一元，若大小差異明顯），觀察結(jié)果是否相同。*第四步：觀察現(xiàn)象，記錄發(fā)現(xiàn)引導(dǎo)學(xué)生觀察：“當(dāng)我們不斷滴水時(shí)，硬幣上的水面變成了什么形狀？（像一個(gè)小小的‘水饅頭’，鼓鼓的）它為什么沒有馬上流下來呢？”鼓勵(lì)學(xué)生將自己小組滴加的水滴數(shù)量記錄下來。5.實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象觀察與記錄*水滴在硬幣上會(huì)形成一個(gè)凸起的曲面。*硬幣上能容納的水滴數(shù)量通常會(huì)比學(xué)生最初的猜測(cè)要多。*不同大小的硬幣，所能容納的水滴數(shù)量可能不同。6.分析與討論*教師：“為什么硬幣上的水沒有立刻流下來，反而能形成一個(gè)鼓鼓的‘水饅頭’呢？”*引導(dǎo)學(xué)生思考：這是因?yàn)樗肿又g存在一種相互“拉著”的力，叫做“表面張力”。正是這種力使得水面像一張被拉緊的彈性薄膜，能夠在硬幣表面形成凸起而不易破裂。*提問：“如果我們?cè)谒嫔陷p輕放一小片回形針（或輕小的紙屑），會(huì)發(fā)生什么？它會(huì)沉下去嗎？”（可選拓展操作，進(jìn)一步感知表面張力）7.拓展與延伸*嘗試在硬幣上先涂上一層薄薄的洗潔精（注意用量極少），再滴水，看看水滴數(shù)量會(huì)有什么變化？（表面張力減小，水滴數(shù)量會(huì)減少）*觀察雨后的荷葉，水珠為什么能滾來滾去而不浸潤荷葉？（也是表面張力和不浸潤現(xiàn)象共同作用的結(jié)果）8.教學(xué)反思要點(diǎn)*學(xué)生是否對(duì)實(shí)驗(yàn)過程表現(xiàn)出濃厚興趣？*學(xué)生能否正確使用滴管（或替代工具）進(jìn)行操作？*學(xué)生是否能細(xì)致觀察到水面的變化，并嘗試解釋原因？*對(duì)于“表面張力”這一抽象概念，是否通過直觀現(xiàn)象給予了學(xué)生初步的、正確的感知？三、小學(xué)中高年級(jí)段實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)示例實(shí)驗(yàn)二：植物的“喝水”實(shí)驗(yàn)——探究植物莖的吸水作用1.實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)*知識(shí)與技能：認(rèn)識(shí)植物莖具有運(yùn)輸水分的作用；了解莖的輸導(dǎo)組織（導(dǎo)管）的功能。*過程與方法：通過設(shè)計(jì)對(duì)比實(shí)驗(yàn)（或觀察實(shí)驗(yàn)），學(xué)習(xí)控制變量的初步方法；培養(yǎng)觀察、記錄和分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的能力。*情感態(tài)度與價(jià)值觀：激發(fā)對(duì)植物生命現(xiàn)象的探究興趣，培養(yǎng)愛護(hù)植物的情感，體會(huì)自然界的奇妙。2.實(shí)驗(yàn)材料透明玻璃杯或塑料杯若干個(gè)、清水、紅色食用色素（或墨水，用量宜少）、新鮮的帶葉枝條（如芹菜、白色康乃馨、鳳仙花等，莖要較粗且有一定硬度，葉片要鮮活）、剪刀、標(biāo)簽紙、鉛筆。3.實(shí)驗(yàn)安全提示*使用剪刀時(shí)請(qǐng)注意安全，建議在教師或家長指導(dǎo)下進(jìn)行剪切。*食用色素?zé)o毒，但仍需提醒學(xué)生不要誤食。實(shí)驗(yàn)后要洗手。*選擇新鮮枝條，避免使用有刺或有毒的植物。4.實(shí)驗(yàn)過程與步驟*第一步：提出問題，作出假設(shè)教師：“同學(xué)們，我們給植物澆水，水是被植物的哪個(gè)部分吸收的呢？（根）吸收進(jìn)去的水又是怎樣到達(dá)植物的葉子和花朵的呢？”（引導(dǎo)學(xué)生思考莖的作用）作出假設(shè)：“植物的莖可能有運(yùn)輸水分的作用?！?第二步：設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，明確方案教師：“我們?nèi)绾尾拍堋吹健谇o里運(yùn)輸呢？今天我們就利用一種有顏色的水來做這個(gè)實(shí)驗(yàn)?！苯榻B實(shí)驗(yàn)材料和方法。如果條件允許，可以設(shè)計(jì)對(duì)比實(shí)驗(yàn)：一組是正常的帶葉枝條，一組是去掉葉片的枝條（或莖被切斷的枝條），但對(duì)于中高年級(jí)，先從觀察明顯現(xiàn)象入手更為合適。*第三步：動(dòng)手操作，準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)裝置*往玻璃杯中倒入約大半杯清水。*往水中滴入3-5滴紅色食用色素，攪拌均勻，使水變成明顯的紅色。*用剪刀將新鮮枝條的莖在水中斜向剪斷（目的是增加吸水面積，且避免空氣進(jìn)入導(dǎo)管影響吸水），然后將枝條放入盛有紅色水的玻璃杯中。注意使莖的大部分浸入水中，葉片露出水面。*用標(biāo)簽紙寫上實(shí)驗(yàn)日期和小組名稱，貼在玻璃杯上。*將裝置放在陽光充足、溫度適宜的地方（如窗臺(tái)）。*第四步：持續(xù)觀察，記錄變化教師：“接下來我們就要耐心等待，并仔細(xì)觀察?？纯催^一段時(shí)間后，枝條的哪些部分會(huì)發(fā)生變化？”*每隔一段時(shí)間（如1小時(shí)、半天、第二天）觀察一次。*重點(diǎn)觀察葉片、葉柄以及莖的橫切面和縱切面是否出現(xiàn)紅色。*可以用畫圖或文字描述的方式記錄觀察到的現(xiàn)象和時(shí)間。*第五步：實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的深入觀察與驗(yàn)證當(dāng)葉片或莖的某部分出現(xiàn)紅色后，小心取出枝條。*觀察葉片的葉脈：是否變紅？*用剪刀橫向剪斷莖的下部，觀察橫切面上是否有紅色的小點(diǎn)（導(dǎo)管的橫切面）。*（可選）用刀片（教師操作或在嚴(yán)格指導(dǎo)下）縱向切開莖，觀察是否有紅色的線條（導(dǎo)管的縱切面）。5.實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象觀察與記錄*一段時(shí)間后（具體時(shí)間因枝條種類、環(huán)境溫度而異，快則幾小時(shí)，慢則一天），可以看到紅色逐漸沿著莖向上蔓延。*葉片的葉脈會(huì)逐漸變成紅色。*莖的橫切面上會(huì)出現(xiàn)一圈紅色的小點(diǎn)或紅線。*莖的縱切面上會(huì)出現(xiàn)紅色的條紋。6.分析與討論*教師：“我們觀察到紅色的水從杯子里跑到了植物的莖和葉子里，這說明了什么？”（植物的莖確實(shí)能運(yùn)輸水分）*“紅色的線條和小點(diǎn)可能是什么？”（引導(dǎo)學(xué)生理解這是莖里面運(yùn)輸水分的‘管子’——導(dǎo)管）*“如果我們用的是白色的花朵（如康乃馨），會(huì)有什么現(xiàn)象？”（花朵可能會(huì)被染紅，更直觀）*“如果把枝條的樹皮剝掉一部分，實(shí)驗(yàn)結(jié)果會(huì)怎樣？”（木質(zhì)部的導(dǎo)管在樹皮內(nèi)側(cè)，若只剝?nèi)ネ鈱訕淦?，不損傷木質(zhì)部，仍能吸水；此問題可根據(jù)學(xué)生情況決定是否深入）7.拓展與延伸*嘗試用不同顏色的色素和不同的植物枝條進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，比較它們吸水的速度和效果。*設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究：葉片的多少與水分蒸發(fā)（從而影響吸水速度）的關(guān)系。*觀察校園或公園里的樹木，思考它們那么高大，水分是如何被運(yùn)輸?shù)巾敹说模?.教學(xué)反思要點(diǎn)*學(xué)生是否能理解實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的思路，即利用有色水來追蹤水分的運(yùn)輸路徑？*學(xué)生是否能耐心等待并細(xì)致觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的變化？*對(duì)于“導(dǎo)管”這一抽象概念，是否通過實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象給予了學(xué)生有效的支撐？*實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生的合作與交流情況如何？（后續(xù)可繼續(xù)添加其他實(shí)驗(yàn)，如“探究影響溶解快慢的因素”、“簡單電路的連接”、“摩擦力的秘密”等，每個(gè)實(shí)驗(yàn)均按照類似的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。）四、初中年級(jí)段實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)示例（此處省略具體實(shí)驗(yàn)，結(jié)構(gòu)可參考小學(xué)中高年級(jí)段，但在實(shí)驗(yàn)原理的深度、探究性的要求、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的復(fù)雜性上應(yīng)有所提升。例如，可設(shè)計(jì)“探究種子萌發(fā)的條件”（多變量對(duì)比實(shí)驗(yàn)）、“用托盤天平測(cè)量固體和液體的質(zhì)量”（強(qiáng)調(diào)規(guī)范操作和數(shù)據(jù)記錄）、“探究光的反射定律”（定量測(cè)量與作圖分析）等實(shí)驗(yàn)。）結(jié)語科學(xué)的殿堂，由無數(shù)個(gè)好奇的問號(hào)和動(dòng)手的實(shí)踐鋪就。本教學(xué)設(shè)計(jì)集所呈現(xiàn)的，僅僅是科學(xué)探索之旅中的幾朵浪花