小學(xué)科學(xué)創(chuàng)新實驗教學(xué)研究一、引言小學(xué)科學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的核心課程，而實驗教學(xué)是科學(xué)課程的“靈魂”。2022年版《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》明確提出：“要加強(qiáng)實驗教學(xué)，突出探究式學(xué)習(xí)，引導(dǎo)學(xué)生通過觀察、實驗、制作等活動獲取知識、發(fā)展能力。”然而，當(dāng)前小學(xué)科學(xué)實驗教學(xué)仍存在諸多局限：驗證性實驗為主（學(xué)生被動操作，缺乏探究空間）、材料依賴教材（脫離生活實際，趣味性不足）、評價方式單一（重結(jié)果輕過程）。這些問題導(dǎo)致學(xué)生對實驗的興趣下降，科學(xué)思維與探究能力的培養(yǎng)效果不佳。在此背景下，創(chuàng)新實驗教學(xué)成為突破傳統(tǒng)實驗困境的關(guān)鍵路徑。本文結(jié)合教育理論與實踐經(jīng)驗，探討小學(xué)科學(xué)創(chuàng)新實驗教學(xué)的理念內(nèi)核、實踐策略及案例應(yīng)用，旨在為一線教師提供可操作的參考框架，推動實驗教學(xué)從“知識傳遞”向“素養(yǎng)培育”轉(zhuǎn)型。二、小學(xué)科學(xué)創(chuàng)新實驗教學(xué)的理論基礎(chǔ)創(chuàng)新實驗教學(xué)并非隨意“翻新”實驗，其設(shè)計需依托科學(xué)的教育理論，確保符合小學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律與科學(xué)素養(yǎng)發(fā)展需求。（一）建構(gòu)主義理論：以學(xué)生為中心的探究建構(gòu)主義認(rèn)為，知識是學(xué)生在主動探究中建構(gòu)的，而非教師傳遞的。創(chuàng)新實驗教學(xué)應(yīng)創(chuàng)設(shè)問題情境，讓學(xué)生通過“提出問題—猜想假設(shè)—設(shè)計實驗—動手操作—分析數(shù)據(jù)—得出結(jié)論”的完整過程，自主建構(gòu)科學(xué)概念。例如，在“植物的向光性”實驗中，教師不直接講解結(jié)論，而是讓學(xué)生設(shè)計“不同光照方向?qū)τ酌缟L的影響”實驗，通過觀察幼苗的生長趨勢，自主發(fā)現(xiàn)向光性的規(guī)律。（二）“做中學(xué)”理論：手腦協(xié)同的實踐美國教育家杜威提出的“做中學(xué)”（LearningbyDoing）強(qiáng)調(diào)，學(xué)生通過動手操作與親身體驗獲得的知識更深刻、更持久。小學(xué)科學(xué)實驗教學(xué)需避免“教師演示、學(xué)生觀看”的模式，讓學(xué)生真正參與實驗的全過程。例如，在“簡單電路”實驗中，教師提供電池、導(dǎo)線、燈泡等材料，讓學(xué)生自主嘗試連接電路，在“試錯”中理解“閉合回路”的概念。這種“做中學(xué)”的方式，不僅能激發(fā)學(xué)生的興趣，更能培養(yǎng)其動手能力與解決問題的能力。（三）STEM教育理念：跨學(xué)科融合STEM教育強(qiáng)調(diào)科學(xué)（S）、技術(shù)（T）、工程（E）、數(shù)學(xué)（M）的融合，旨在培養(yǎng)學(xué)生的綜合應(yīng)用能力。小學(xué)科學(xué)創(chuàng)新實驗教學(xué)可引入STEM元素，例如在“橋梁設(shè)計”實驗中，學(xué)生需運(yùn)用科學(xué)（結(jié)構(gòu)力學(xué)）、技術(shù)（測量工具）、工程（設(shè)計圖紙）、數(shù)學(xué)（計算跨度）等知識，設(shè)計并制作能承受重量的橋梁。這種跨學(xué)科實驗不僅豐富了實驗內(nèi)容，更提升了學(xué)生的創(chuàng)新思維與工程實踐能力。三、小學(xué)科學(xué)創(chuàng)新實驗教學(xué)的實踐策略創(chuàng)新實驗教學(xué)的核心是“以學(xué)生為中心”，通過實驗設(shè)計、材料選擇、實施方式、評價體系的創(chuàng)新，激發(fā)學(xué)生的探究興趣，培養(yǎng)其科學(xué)思維與實踐能力。（一）實驗設(shè)計：從“驗證性”到“探究性”傳統(tǒng)實驗多為“驗證性實驗”（如“驗證種子發(fā)芽需要水”），學(xué)生只需按照教材步驟操作，結(jié)論已知。創(chuàng)新實驗應(yīng)轉(zhuǎn)向探究性實驗，讓學(xué)生圍繞“未知問題”展開探究，例如將“種子發(fā)芽需要水”改為“種子發(fā)芽需要多少水”，引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計變量（如不同水量的土壤）、控制無關(guān)變量（如溫度、光照），通過觀察種子的發(fā)芽率得出結(jié)論。這種設(shè)計能培養(yǎng)學(xué)生的變量控制能力與邏輯推理能力。（二）材料選擇：從“教材指定”到“生活取材”教材中的實驗材料常依賴實驗室器材（如燒杯、酒精燈），易導(dǎo)致實驗脫離生活。創(chuàng)新實驗應(yīng)選擇低成本、易獲取的生活材料，例如用礦泉水瓶做“水的壓強(qiáng)”實驗（在瓶身不同高度扎孔，觀察水流噴射的距離），用雞蛋做“浮力”實驗（將雞蛋放入清水、鹽水、糖水，觀察沉浮情況），用廢報紙做“結(jié)構(gòu)強(qiáng)度”實驗（將報紙折成不同形狀，測試承受重量）。生活材料能降低實驗成本，更重要的是讓學(xué)生感受到“科學(xué)就在身邊”，激發(fā)其對生活中科學(xué)現(xiàn)象的探究興趣。（三）實施方式：從“個體操作”到“合作探究”小學(xué)生的動手能力與思維水平有限，個體實驗易導(dǎo)致操作困難或思維局限。創(chuàng)新實驗應(yīng)采用合作探究模式，將學(xué)生分為3-5人小組，明確分工（如操作員、記錄員、匯報員），共同完成實驗設(shè)計、操作、分析。例如在“植物生長與環(huán)境”實驗中，小組需分工設(shè)計“光照對植物生長的影響”“水分對植物生長的影響”“土壤對植物生長的影響”等子實驗，通過合作收集數(shù)據(jù)、討論結(jié)論，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊協(xié)作能力與交流表達(dá)能力。（四）評價體系：從“結(jié)果導(dǎo)向”到“過程導(dǎo)向”傳統(tǒng)實驗評價多以“實驗報告是否正確”為標(biāo)準(zhǔn)，忽視學(xué)生的探究過程。創(chuàng)新實驗應(yīng)建立多元過程性評價體系，包括：過程記錄：要求學(xué)生記錄實驗中的問題、嘗試的解決方法、觀察到的現(xiàn)象（如用照片、視頻、文字記錄）；同伴互評：小組內(nèi)互評“操作技能”“合作態(tài)度”“貢獻(xiàn)度”；教師評價：關(guān)注學(xué)生的探究思路（如變量設(shè)計是否合理）、創(chuàng)新點（如材料選擇、實驗方法的創(chuàng)新）、反思能力（如對實驗誤差的分析）。例如，在“水的蒸發(fā)”實驗中，學(xué)生可能會提出“風(fēng)對蒸發(fā)有影響嗎？”“溫度對蒸發(fā)有影響嗎？”等問題，教師應(yīng)鼓勵學(xué)生嘗試設(shè)計實驗驗證，即使結(jié)果不準(zhǔn)確，也應(yīng)肯定其探究精神。這種評價體系能激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識，讓學(xué)生感受到“探究過程比結(jié)果更重要”。四、案例分析：“水的表面張力”創(chuàng)新實驗設(shè)計（一）傳統(tǒng)實驗設(shè)計傳統(tǒng)實驗通常是“用硬幣裝水”：將硬幣放在桌面上，用滴管向硬幣上滴水，觀察能裝多少滴水而不溢出。實驗?zāi)康氖亲寣W(xué)生認(rèn)識“水的表面張力”，但過程較單一，探究維度有限。（二）創(chuàng)新實驗設(shè)計實驗主題：水的表面張力探究——“哪些因素會影響水的表面張力？”實驗材料：硬幣、滴管、清水、洗潔精、糖水、鹽水、回形針、棉花糖。實驗步驟：1.問題提出：教師展示“回形針浮在水面”的現(xiàn)象，引導(dǎo)學(xué)生提出問題：“水的表面張力能承受多少重量？”“不同液體的表面張力有差異嗎？”2.猜想假設(shè)：學(xué)生猜想“糖水的表面張力比清水大”“洗潔精會降低水的表面張力”；3.設(shè)計實驗：實驗1：用清水、糖水、鹽水分別裝硬幣，記錄能裝的水滴數(shù)；實驗2：在清水中加入不同量的洗潔精，記錄能裝的水滴數(shù)；實驗3：用回形針、棉花糖測試不同液體的表面張力（如能浮起多少個回形針）；4.動手操作：小組合作完成實驗，記錄數(shù)據(jù)；5.分析結(jié)論：通過數(shù)據(jù)對比，得出“糖水的表面張力比清水大”“洗潔精會降低水的表面張力”的結(jié)論；6.拓展探究：引導(dǎo)學(xué)生思考“生活中哪些現(xiàn)象與表面張力有關(guān)？”（如露珠呈球形、蚊子能站在水面）。（三）創(chuàng)新點分析探究維度拓展：從“驗證表面張力存在”轉(zhuǎn)向“探究影響表面張力的因素”，增加了實驗的深度；材料創(chuàng)新：用棉花糖、回形針等生活材料替代傳統(tǒng)器材，提高了實驗的趣味性；合作探究：小組分工完成不同子實驗，培養(yǎng)了學(xué)生的合作能力與數(shù)據(jù)處理能力；聯(lián)系生活：拓展探究生活中的表面張力現(xiàn)象，讓學(xué)生感受到科學(xué)的實用性。五、成效與反思（一）實施成效通過創(chuàng)新實驗教學(xué)的實踐，學(xué)生與教師均獲得了顯著成長：學(xué)生層面：學(xué)生的實驗興趣顯著提高（通過問卷調(diào)查，92%的學(xué)生表示“更喜歡上科學(xué)實驗課”）；科學(xué)思維能力提升（如能主動提出問題、設(shè)計變量、分析數(shù)據(jù)）；科學(xué)素養(yǎng)發(fā)展（如能解釋生活中的科學(xué)現(xiàn)象，如“為什么雨后路面的水會形成小水洼”）。教師層面：教師的實驗設(shè)計能力提升（能自主設(shè)計探究性實驗）；教學(xué)理念轉(zhuǎn)變（從“教實驗”轉(zhuǎn)向“導(dǎo)探究”）；專業(yè)成長（通過實驗教學(xué)研究，撰寫的論文在《小學(xué)科學(xué)》雜志發(fā)表）。（二）存在問題與改進(jìn)方向1.資源限制：部分學(xué)校缺乏數(shù)字化實驗設(shè)備（如傳感器、數(shù)據(jù)采集器），難以開展精準(zhǔn)的定量實驗（如“測量植物的光合作用速率”）。未來需爭取教育部門支持，配備基礎(chǔ)數(shù)字化設(shè)備，或開發(fā)“低成本數(shù)字化實驗”（如用手機(jī)APP測量溫度、濕度）。2.教師能力：部分教師的創(chuàng)新意識與實驗設(shè)計能力不足，難以設(shè)計符合學(xué)生認(rèn)知水平的探究性實驗。未來需加強(qiáng)教師培訓(xùn)，通過“實驗設(shè)計工作坊”“優(yōu)秀實驗案例分享”等方式，提升教師的創(chuàng)新能力。3.評價體系：過程性評價的實施需投入較多時間與精力，難以全面覆蓋所有學(xué)生。未來需開發(fā)“實驗評價工具包”（如量表、模板），簡化評價流程，提高評價的可操作性。六、結(jié)論小學(xué)科學(xué)創(chuàng)新實驗教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)的關(guān)鍵路徑，其核心是“以學(xué)生為中心”，通過實驗設(shè)計、材料選擇、實施方式、評價體系的創(chuàng)新，激發(fā)學(xué)生的探究興趣，培養(yǎng)其科學(xué)思維與實踐能力。本文提出的“探究性設(shè)計、生活材料、合作探究、過程評價”策略，經(jīng)實踐驗證具有可行性與有效性，能為一線教師提供具體的參考。未來，小學(xué)科學(xué)創(chuàng)新實驗教學(xué)需進(jìn)一步結(jié)合數(shù)字化技術(shù)（如傳感器、VR/AR）與跨學(xué)科融合（如STEM、項目式學(xué)習(xí)），不斷豐富實驗內(nèi)容與形式，推動科學(xué)實驗教學(xué)向更深入、更廣泛的方向發(fā)展。正如愛因斯坦所說：“提出一個問題比解決一個問題更重要。”創(chuàng)新實驗教學(xué)的目標(biāo)，就是讓學(xué)生學(xué)會“提出問題”“探究問題”，最終成長為具有科學(xué)素養(yǎng)的未來公民。參考文獻(xiàn)[1]中華人民共和國教育部.義務(wù)教育科