一、研究背景与意义  

（一）研究背景  

近年来，随着基础教育课程改革的深化，小学科学教育逐渐从传统的知识传授转向核心素养培养。《义务教育科学课程标准》明确提出，科学教育应注重培养学生的探究能力、创新思维和问题解决能力。然而，当前小学科学课堂仍存在诸多问题：教学方法以教师讲授为主，学生被动接受知识，缺乏主动探究的机会；实验活动多流于形式，常以验证性实验替代开放性探究，导致学生思维受限；城乡教育资源差异显著，农村学校在实验器材、师资力量等方面存在短板，探究式学习的实施不均衡。这些问题严重制约了学生科学素养的全面发展。探究式学习作为一种以学生为中心的教学模式，强调通过主动探究建构知识，符合科学学科的本质特征。因此，系统研究探究式学习在小学科学教学中的有效性，对推动科学教育改革具有重要意义。  

（二）研究意义  

本研究的理论价值在于系统梳理探究式学习在小学科学教学中的实施路径，完善科学教育方法论体系，为核心素养导向的教学改革提供理论支撑。实践价值体现在构建符合小学生认知特点的探究式教学模式，开发可推广的教学案例与工具，帮助教师突破传统教学桎梏，提升课堂教学质量。社会价值则通过探索城乡差异化实施策略，缩小教育资源差距，促进教育公平，为科学教育的均衡发展提供实证依据。  

 二、研究目标与内容  

（一）研究目标  

1. 系统诊断小学科学课堂探究式学习的实施现状，揭示其核心问题与影响因素。  

2. 构建适合小学生认知发展规律的探究式教学模式，明确操作框架与实施策略。  

3. 验证探究式学习对学生科学素养（知识理解、探究能力、科学态度）的促进作用。  

4. 提出城乡学校差异化实施路径，为教育资源优化配置提供参考。  

（二）研究内容  

1. 现状诊断与分析  

   通过课堂观察、教师访谈、学生问卷等方式，重点调查以下内容：  

    探究活动类型分布：统计验证性实验、引导性探究、开放性探究的占比，分析活动设计的合理性。  

    学生参与深度：量化学生提问频次、实验操作时长、数据分析质量等指标，评估探究活动的有效性。  

    城乡差异对比：比较城乡学校在实验资源、教师指导策略、学生参与度等方面的差异，识别关键制约因素。  

2. 教学模式构建  

   基于建构主义理论及科学探究流程，设计“五阶探究”教学模式：  

    情境启疑：创设真实问题情境，如“校园植物的向光性现象”，激发学生探究兴趣。  

    假设设计：引导学生提出可验证的猜想，例如“光照强度影响植物生长速度”。  

    方案实施：提供分级实验材料包，基础组使用预制实验箱完成操作，进阶组自主设计变量控制方案。  

    证据处理：训练数据记录与分析技能，如绘制气温变化折线图、对比实验组与对照组差异。  

    反思迁移：通过思维导图梳理结论，并联系实际解决问题，如“如何利用日影变化判断时间”。  

3. 教学实践验证  

   选取实验班与对照班进行对比研究：  

    实验班采用“五阶探究”模式，围绕《植物的生长》《物体的运动》等单元设计探究任务。  

    对照班沿用常规讲授与验证性实验结合的教学方法。  

    通过前后测对比学生科学素养变化，包括知识掌握水平、实验设计能力、结论推导逻辑及科学态度（好奇心、合作意识、批判思维）。  

4. 影响因素与优化策略  

    分析教师指导策略的有效性，如提问质量、脚手架搭建时机对学生探究深度的影响。  

    探究材料支持体系的适配性，包括实验器材的可用性、数字化工具（如传感器、AR模拟实验）的应用效果。  

    构建城乡差异化实施路径：城区学校侧重开放探究与跨学科整合（如“校园生态瓶设计”项目），农村学校依托自然环境开发乡土化探究项目（如“雨水收集系统优化”）。  

 三、研究方法  

（一）文献研究法  

系统收集国内外探究式学习相关文献，重点分析小学科学领域的典型案例与教学模式，总结现有研究成果与不足，为本研究提供理论框架。  

（二）调查研究法  

1. 问卷调查：编制《小学科学探究式学习实施现状问卷》，覆盖20所学校的300名教师与1500名学生，调查内容包括探究活动频率、学生参与积极性、教学资源配备情况等。  

2. 课堂观察：采用弗兰德斯互动分析系统（FIAS），对60节科学课进行编码记录，量化教师讲授时长、学生探究时长、高阶问题占比等核心指标。  

3. 访谈研究：对30名科学教师进行半结构化访谈，聚焦探究式教学的实施难点、创新经验及改进建议。  

（三）行动研究法  

组建高校研究者与小学科学教师合作团队，遵循“设计—实施—反思—改进”的循环模式，在6所实验校开展三轮教学实践。每轮实践后通过教师研讨、学生反馈调整教学模式，逐步优化实施方案。  

（四）案例分析法  

选取城乡典型教学案例进行深度剖析。例如，城区学校的“校园生态瓶设计”项目，学生综合运用生物、化学知识构建微型生态系统；农村学校的“雨水收集系统优化”项目，结合数学测量与工程设计解决实际问题。通过案例分析提炼成功经验与改进方向。  

（五）数据统计法  

采用SPSS软件对实验班与对照班的科学素养测试数据进行方差分析，验证探究式学习的效果显著性；运用Nvivo软件对访谈文本进行编码归类，识别影响有效性的核心因素。  

 四、预期成果  

（一）理论成果  

1. 完成《小学科学探究式学习实施现状调研报告》，揭示当前教学中的核心问题与城乡差异。  

2. 构建“五阶探究”教学模式的理论框架及操作手册，明确各环节的实施要点与评价标准。  

3. 发表核心期刊论文23篇，出版《小学科学探究式教学案例集》，收录典型教学设计、学生作品及教学反思。  

（二）实践成果  

1. 开发10个优质探究式教学课例，涵盖生命科学、物质科学、地球与宇宙等领域，配套教学设计、课堂录像及学生活动手册。  

2. 建立小学科学探究活动资源库，包括实验指导视频、数字化工具包（如AR虚拟实验模块）、城乡差异化任务卡。  

3. 编制《城乡小学科学探究式学习实施指南》，提出针对性的资源建设建议、教师培训方案及评价工具。  

（三）社会效益  

1. 实验班学生科学探究能力测试优秀率提升30%以上，科学态度量表得分显著高于对照班。  

2. 项目成果在区域内30所小学推广，组织教师培训研讨会覆盖500人次，提升教师探究式教学能力。  

3. 农村学校形成35个具有地域特色的校本课程，如“农田生态系统观察”“传统手工艺中的科学原理”，促进乡土资源与科学教育的融合。  

 五、研究基础与条件  

（一）研究团队  

课题负责人为科学教育专业副教授，主持完成2项省级教育规划课题，出版专著《小学科学实验教学创新》，具有丰富的理论研究经验。团队成员包括5名小学科学特级教师，深耕一线教学逾十年，多次在国家级教学比赛中获奖；3名教育技术专家，擅长数字化工具开发与数据分析，保障技术支持的可行性。  

（二）研究基础  

1. 已建立包含200个小学科学课例的数据库，涵盖不同版本教材与教学风格，为模式构建提供参考。  

2. 在前期试点学校完成“影子探究”“校园气象站”等成熟案例，验证探究式学习的初步效果。  

3. 与地方科协合作开发“小小科学家”探究活动资源包，包含30个低成本实验方案，适用于资源匮乏地区。  

（三）保障条件  

1. 合作学校提供专用科学实验室、VR虚拟实验教室及传感器套装，确保探究活动的技术支撑。  

2. 教育局设立专项经费支持课题实施，涵盖教具开发、教师培训及成果推广等环节。  

3. 高校研究团队提供全程理论指导与数据分析支持，确保研究过程的科学性与规范性。  

 六、研究特色与创新  

（一）研究视角创新  

突破传统研究聚焦单一课例或教师行为的局限，从“教学模式构建—城乡差异分析—长效机制探索”三个维度系统探讨探究式学习的有效性，兼顾理论深度与实践广度。  

（二）实践路径创新  

1. 设计“基础—进阶—拓展”三级探究任务，例如基础组完成预制实验，进阶组自主设计变量，拓展组开展跨学科项目，满足不同能力层次学生的需求。  

2. 开发“问题链—工具包—评价表”一体化支持系统，降低教师实施难度。例如，提供结构化问题链模板、AR实验模拟工具及多维评价量表。  

3. 整合数字技术增强探究交互性，如利用物联网传感器实时采集环境数据，通过AR技术模拟危险或复杂实验场景。  

（三）评价体系创新  

建立“科学知识理解—探究过程表现—科学态度养成”三维评价框架，开发包含观察量表、档案袋评价、表现性任务的多维测评工具。例如，设计“科学探究日志”，记录学生的提问、实验设计及反思过程；开展“科学辩论赛”，评估学生的证据运用与批判性思维能力。  

 七、总结  

本研究以提升小学科学教学质量为核心，通过系统构建探究式教学模式、优化资源配置、完善评价体系，致力于推动学生科学素养的全面发展。研究成果将为一线教师提供可操作的教学策略，为教育管理部门提供决策依据，最终助力科学教育从“知识传递”向“素养育人”的转型。