一、课题背景与意义

小学阶段作为科学素养启蒙与科学兴趣培养的黄金时期，其教育质量直接影响学生未来的科学认知发展。传统科学实验教学中，教师主导的演示模式虽能保障实验安全性与规范性，却导致学生长期处于机械模仿状态，难以形成深度思考与批判性思维。探究式学习通过创设真实问题情境，引导学生经历"观察现象-提出假设-设计实验-分析数据-得出结论"的完整探究链条，使学生在解决实际问题的过程中主动建构知识体系。这种教学模式不仅能显著提升学生的实验操作技能，更能培养其证据意识、逻辑推理能力及创新实践能力。开展相关研究对推动科学教育从知识传授向素养培育转型，构建"做中学"的探究型课堂具有重要实践价值。

二、实验设计研究

（一）锚定“真问题”：从儿童好奇点到探究驱动轴

科学探究起点应是孩子想知道的问题。通过收集儿童科学问题，如一年级“蚂蚁会不会游泳”、三年级“为什么冰化了会变成水”、五年级“为什么夏天的冰淇淋会冒‘烟’”等，挖掘其原始好奇。以“水的蒸发”为例，从“湿毛巾为什么会干”“鱼缸里的水为什么会少”等生活困惑切入，能激发学生兴趣。如三年级课堂上，孩子提出红领巾洗净晾干后汗渍仍在，是否水蒸发而汗未蒸发，由此设计“盐水蒸发实验”，让孩子明白水蒸发而溶解物不蒸发的原理。

（二）简化“变量”：在可控中让儿童触摸规律

小学阶段孩子抽象思维发展不足，复杂变量会使其混乱。探究“蒸发的快慢与哪些因素有关”时，将变量拆分成孩子能理解的“小问题”。如第一节课只研究“温度”，用两个相同盘子装同样多温水，一个放阳光下，一个放阴凉处；第二节课研究“表面积”，同样多水分装在盘子和杯子里放阳光下；第三节课研究“风速”，湿毛巾一条挂通风窗口，一条挂封闭柜子里。每节课聚焦一个变量，孩子能清晰观察变化，理解“公平实验”核心。实验中故意“搞破坏”，如给一个盘子多倒水，孩子能主动指出“不公平”，说明“控制变量”思维已扎根。

（三）材料“生活化”：让探究从实验室走到生活里

很多学校科学实验室材料精致但孩子不敢碰。其实，实验材料可源于孩子生活，如用矿泉水瓶做“水的沉浮实验”、棉花做“种子发芽实验”、鸡蛋做“浮力实验”、红领巾做“蒸发实验”等。这些材料自带生活属性，孩子觉得是平时玩的游戏。如“探究影响溶解快慢的因素”，让孩子带家里糖块、盐、温水、筷子，用自己的水杯代替烧杯，筷子代替玻璃棒。孩子用热水泡糖发现比冷水快，搅拌的糖比不搅拌化得快，当材料变成“自己的东西”，探究就从课堂任务变为自我验证想法。

三、实验实施研究

（一）慢下来：给“猜测”留足生长空间

很多教师怕实验课失控，其实“失控”是探究的“黄金时刻”。曾上“种子发芽实验”时，直接问“种子发芽需要水吗？”，孩子齐声回答后便开始讲步骤，课后有孩子提出家里绿豆没浇水也发芽。这表明应给孩子足够时间猜测、讨论，让其思维充分发展。

（二）问题驱动与情境化

探究活动以清晰、可检验的核心问题为起点，在问题驱动中开展探究。如“为什么同样的水在不同容器里冷却速度不同？”“声音为何在硬材料和软材料中有不同传递效果？”等问题具有现实性和可操作性，学生可提出假设、选择观察方式、设计实验或观察活动。情境可来自校园、日常生活或身边小现象，让学生感到问题就在身边，提高参与度和学习自觉性。

（三）探究循环与证据意识

完整探究活动包括提出问题、制定计划、实施探究、记录和分析数据、得出结论、反思与改进等阶段。教师引导鼓励学生提出假设，设计低门槛、可操作方案，用多种方式收集证据，将“证据导向”前置，让学生学会用数据和观察支撑结论。

（四）材料与安全保障

在开展探究活动时，材料的选择至关重要。我们优先选用低风险、易获取且成本可控的材料，像水、食盐、糖、磁铁等。这些材料不仅常见，而且在使用过程中安全性较高，能最大程度降低意外发生的风险。活动开展前，需进行全面细致的风险评估，明确活动规则，对学生进行充分的安全教育。比如提醒学生不要乱扔水以免滑倒，注意防滑等。同时，材料设计要具备通用性和可替代性，确保每个孩子都能参与到活动中，都能在探究中获得成长与收获。

（五）评价多元化

评价在探究活动中起着关键的导向作用。我们不仅要关注探究结果，更要重视探究过程。评价内容涵盖观察的细致程度、记录的准确性、数据分析的合理性、语言表达的流畅性、团队协作的默契度以及自我反思的深刻性等多个方面。采用科学日记、数据表格、口头汇报、作品展示、同伴互评等多种方式综合评价学生。形成性评价能及时发现学生在探究过程中的理解偏差，并给予针对性指导；总结性评价则有助于学生梳理知识，形成系统性理解，促进其全面发展。

（六）差异化与包容性

学生之间存在起点差异是客观事实，在探究活动中要充分考虑这一点。为此，我们提供不同层次的任务与支持。对于初学者，给予更多引导，帮助他们逐步掌握探究方法和技能；对于有基础的学生，则安排更具挑战性的任务，激发他们的探索欲望和创新能力。针对抽象概念，运用图片或模型辅助教学，让抽象知识变得直观易懂。同时，提供口头与书面两种表达方式让学生呈现证据，把握好任务难度与学习节奏，让每个学生都能在适合自己的节奏中学习，提升全班整体学习效果。

（七）教师角色与课堂管理

在探究课堂中，教师扮演着多重重要角色。教师是学生的学习引路人，通过提出引导性问题，激发学生的探究兴趣和思维活力；是证据组织者，认真记录学生的观察与收集的证据，为后续分析总结提供依据；还是氛围营造者，营造积极活跃、勇于探索的课堂氛围。教师要灵活调整任务难度，根据学生实际情况因材施教。运用可视化工具帮助学生理解原理，让抽象知识变得生动形象。此外，教师要持续进行自我反思，并与同伴交流经验，不断提高探究教学质量。

四、具体探究活动设计思路与案例

（一）水的三态与转变探究

在“水的三态与转变探究”单元中，核心目标聚焦于“水在不同条件下的状态变化及其背后的科学原因”。教学时，先将学生合理分组，为每组提供温度计、透明容器、热水、冰块、记录本、笔以及绘图工具等丰富材料。明确任务为观察相同体积水在不同温度下的状态变化，详细记录起泡、凝结成冰、变为水蒸气的具体时间。学生需先大胆提出假设，再精心设计观察记录表。在观察过程中，认真描述现象。之后，引导学生运用收集到的证据，深入解释“温度、能量转移如何决定水的状态”。最后，组织小组汇报，共同讨论影响水状态变化的因素，以及这些变化在日常生活里的常见现象，加深学生对知识的理解与应用。

（二）植物生长与环境因子探究

“植物生长与环境因子探究”围绕“光照、浇水与植物生长”这一核心变量展开。教学时，让学生在不同光照和浇水条件下栽种同一种幼苗，同时严格控制其他条件保持一致。每组学生负责记录幼苗每日的高度、叶子数量以及叶面积的变化情况。为方便记录与分析，指导学生用简单表格清晰呈现每日数据，再通过直观图示展示一段时间内植物生长的变化趋势。完成数据收集后，组织学生对数据进行分析，探究光照、浇水对植物生长的具体影响。在此过程中，着重培养学生的观察能力，使其学会捕捉细微变化；同时锻炼学生的分析能力，让他们能从数据中挖掘规律，提升科学素养。

五、预期成果

通过本课题的系统研究，我们致力于构建一套科学完备、切实可行的基于探究式学习的小学科学实验设计方案，并同步制定与之匹配的实施策略。该方案将紧密贴合小学生的认知特点与兴趣爱好，以趣味性和启发性为引领，让学生在自主探究中掌握科学知识。在实施过程中，我们将注重引导学生提出问题、设计实验、收集数据、分析结果，全面提升学生的科学素养与探究能力。此外，本课题研究成果还将为小学科学教师提供一套具有实践指导意义的参考范例，助力他们更好地开展科学实验教学。我们期望通过这一研究，不仅能够显著提高小学科学实验的教学质量，更能推动整个小学科学教育教学领域的深刻改革与创新发展。