小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與教學(xué)實(shí)踐：基于核心素養(yǎng)的探究路徑引言小學(xué)科學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)核心素養(yǎng)的重要載體，而實(shí)驗(yàn)教學(xué)是科學(xué)學(xué)習(xí)的“核心環(huán)節(jié)”。《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》明確提出：“要讓學(xué)生在探究實(shí)踐中理解科學(xué)概念、發(fā)展科學(xué)思維、形成科學(xué)態(tài)度。”實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的合理性直接影響教學(xué)效果——好的實(shí)驗(yàn)?zāi)芗ぐl(fā)學(xué)生的探究欲望，讓“抽象的科學(xué)”變成“可觸摸的真理”；反之，則可能讓學(xué)生失去對(duì)科學(xué)的興趣。本文結(jié)合小學(xué)科學(xué)教學(xué)實(shí)際，從實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)原則、設(shè)計(jì)流程、典型案例及教學(xué)策略四個(gè)維度，探討如何構(gòu)建“專業(yè)、實(shí)用、有溫度”的小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系。一、小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的核心原則實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)需兼顧“科學(xué)性”與“兒童性”，以下五大原則是設(shè)計(jì)的底層邏輯：1.**科學(xué)性原則：確保實(shí)驗(yàn)邏輯的嚴(yán)謹(jǐn)性**實(shí)驗(yàn)必須符合科學(xué)原理，避免“偽科學(xué)”或“誤導(dǎo)性設(shè)計(jì)”。例如：探究“種子萌發(fā)的條件”時(shí)，不能將“光照”作為唯一變量（部分種子如綠豆萌發(fā)不需要光照）；驗(yàn)證“物體沉浮”時(shí)，不能用“塑料塊在油中浮起”證明“油的密度比水大”（需控制“同一物體”變量）。關(guān)鍵提醒：實(shí)驗(yàn)前需反復(fù)驗(yàn)證原理的正確性，避免因設(shè)計(jì)錯(cuò)誤傳遞錯(cuò)誤概念。2.**兒童主體性原則：貼合認(rèn)知發(fā)展水平**小學(xué)生的思維以具體形象思維為主，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)需“低門檻、高參與”：材料選擇：優(yōu)先用生活中常見物品（如飲料瓶、綠豆、食鹽），避免“實(shí)驗(yàn)室專用器材”（如燒杯可替換為透明塑料杯）；問題設(shè)計(jì)：從學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)出發(fā)（如“為什么媽媽沖奶粉要攪拌？”“為什么雨后地上的水會(huì)慢慢消失？”）；操作難度：步驟不超過5步，避免復(fù)雜流程（如“探究溶解快慢”實(shí)驗(yàn)，只需“加樣—攪拌—觀察”三個(gè)核心步驟）。3.**探究性原則：讓學(xué)生成為“問題解決者”**實(shí)驗(yàn)的核心是“探究”，而非“驗(yàn)證”。需避免“老師講步驟、學(xué)生照做”的“機(jī)械實(shí)驗(yàn)”，應(yīng)設(shè)計(jì)“問題鏈”引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)思考：例如“探究影響電磁鐵磁力的因素”時(shí)，可設(shè)計(jì)以下問題：①電磁鐵的磁力可能和什么有關(guān)？（提出假設(shè)）②要驗(yàn)證“線圈匝數(shù)越多，磁力越大”，需要保持哪些條件不變？（控制變量）③如果實(shí)驗(yàn)結(jié)果和假設(shè)不一致，可能是什么原因？（反思修正）4.**安全性原則：底線不可突破**小學(xué)實(shí)驗(yàn)需絕對(duì)安全，需規(guī)避以下風(fēng)險(xiǎn)：材料安全：禁止使用易燃、易爆、有毒物品（如酒精、濃硫酸）；操作安全：加熱實(shí)驗(yàn)需用“水浴法”（如加熱水時(shí)用燒杯裝水，再放入試管），避免直接用火；環(huán)境安全：實(shí)驗(yàn)區(qū)域需清理干凈，避免學(xué)生碰倒器材（如玻璃容器需放在桌面中間）。5.**趣味性原則：激發(fā)持續(xù)探究的動(dòng)力**“興趣是最好的老師”，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)需增加“游戲化”元素：視覺沖擊：用顏色變化明顯的材料（如用紫甘藍(lán)汁測(cè)酸堿，遇醋變紅、遇堿變藍(lán)）；互動(dòng)性：設(shè)計(jì)“競(jìng)賽類”實(shí)驗(yàn)（如“誰的糖塊溶解最快？”“誰的紙橋能承受更多硬幣？”）；生活化：將實(shí)驗(yàn)與生活應(yīng)用結(jié)合（如“如何讓衣服上的油漬更快洗掉？”“怎樣讓鮮花保持更久？”）。二、小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的流程框架實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)需遵循“目標(biāo)導(dǎo)向—材料選擇—步驟設(shè)計(jì)—問題預(yù)設(shè)—評(píng)估調(diào)整”的邏輯，以下是具體流程：1.**第一步：明確實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)——緊扣課程標(biāo)準(zhǔn)與學(xué)生需求**實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)需“可測(cè)量、可達(dá)成”，需結(jié)合課程標(biāo)準(zhǔn)（如“物質(zhì)的變化”“生命的特征”）和學(xué)生認(rèn)知水平（如三年級(jí)學(xué)生需“學(xué)會(huì)觀察與記錄”，五年級(jí)學(xué)生需“掌握控制變量法”）。示例：“探究影響溶解快慢的因素”（三年級(jí)）①科學(xué)概念目標(biāo)：知道溶解快慢與攪拌、溫度、顆粒大小有關(guān)；②科學(xué)探究目標(biāo)：學(xué)會(huì)用“控制變量法”設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)；③科學(xué)態(tài)度目標(biāo)：養(yǎng)成認(rèn)真觀察、如實(shí)記錄的習(xí)慣。2.**第二步：選擇實(shí)驗(yàn)材料——易得、安全、有代表性**材料需滿足“三性”：易得性：從生活中取材（如食鹽、白糖、礦泉水瓶、筷子）；安全性：避免尖銳、有毒物品（如用塑料刀代替手術(shù)刀，用食用色素代替化學(xué)顏料）；代表性：能準(zhǔn)確反映實(shí)驗(yàn)原理（如用“綠豆”探究種子萌發(fā)，而非“花生”——綠豆萌發(fā)速度快，易觀察）。3.**第三步：設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟——邏輯清晰、可操作**步驟需“分步明確、指令具體”，避免“模糊表述”（如不說“加一點(diǎn)水”，而說“加50毫升水”）。示例：“探究溶解快慢與攪拌的關(guān)系”步驟：①取兩個(gè)相同的透明塑料杯，各加入50毫升冷水；②各放入1勺（約5克）食鹽，用筷子攪拌其中一個(gè)杯子，另一個(gè)不攪拌；③觀察兩杯食鹽的溶解情況，記錄完全溶解的時(shí)間。4.**第四步：預(yù)設(shè)問題與指導(dǎo)——提前規(guī)避“認(rèn)知陷阱”**需預(yù)判學(xué)生可能遇到的問題，設(shè)計(jì)“引導(dǎo)性問題”或“示范操作”：例如“探究種子萌發(fā)的條件”時(shí)，學(xué)生可能會(huì)“給種子加太多水”（導(dǎo)致缺氧），老師可提前問：“如果種子泡在水里，會(huì)像小魚一樣呼吸困難嗎？”例如“控制變量法”實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生可能會(huì)“同時(shí)改變兩個(gè)條件”（如既攪拌又用熱水），老師可示范：“要知道‘?dāng)嚢琛淖饔茫仨氉尅臏囟取雏}的量’都一樣，只改變‘有沒有攪拌’。”5.**第五步：評(píng)估與調(diào)整——基于學(xué)生反饋優(yōu)化設(shè)計(jì)**實(shí)驗(yàn)后需通過學(xué)生記錄、小組匯報(bào)、課堂提問評(píng)估目標(biāo)達(dá)成情況，并調(diào)整后續(xù)設(shè)計(jì)：若學(xué)生“不會(huì)記錄溶解時(shí)間”，可簡(jiǎn)化記錄表格（如用“√”表示“完全溶解”，“×”表示“未完全溶解”）；若學(xué)生“對(duì)‘顆粒大小’的變量不理解”，可增加“研碎食鹽”的操作（用研缽將食鹽磨成粉末，對(duì)比整粒食鹽的溶解速度）。三、典型教學(xué)案例分享：《探究影響溶解快慢的因素》1.**案例背景**對(duì)應(yīng)課標(biāo)：“物質(zhì)的變化”主題（三年級(jí)下冊(cè)）；學(xué)生基礎(chǔ)：已認(rèn)識(shí)“溶解”概念（如食鹽溶于水），但未系統(tǒng)探究“溶解快慢的影響因素”；設(shè)計(jì)意圖：通過“控制變量法”實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的“科學(xué)探究能力”與“邏輯思維”。2.**實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)詳情**實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)：①科學(xué)概念：知道攪拌、溫度、顆粒大小會(huì)影響溶解快慢；②科學(xué)探究：能設(shè)計(jì)“控制變量”的實(shí)驗(yàn)方案；③科學(xué)態(tài)度：愿意與同伴合作，如實(shí)記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果。實(shí)驗(yàn)材料：食鹽、白糖、透明塑料杯（6個(gè)/組）、筷子、熱水（40℃左右）、冷水、研缽、電子秤（可選）。實(shí)驗(yàn)步驟（分組實(shí)驗(yàn)，4人/組）：①探究“攪拌對(duì)溶解的影響”：取2個(gè)杯子，各加50毫升冷水、5克食鹽；1號(hào)杯攪拌，2號(hào)杯不攪拌；記錄完全溶解的時(shí)間。②探究“溫度對(duì)溶解的影響”：取2個(gè)杯子，各加50毫升水（1號(hào)熱水、2號(hào)冷水）、5克食鹽；都不攪拌；記錄完全溶解的時(shí)間。③探究“顆粒大小對(duì)溶解的影響”：取2個(gè)杯子，各加50毫升冷水；1號(hào)杯加5克研碎的食鹽，2號(hào)杯加5克整粒食鹽；都不攪拌；記錄完全溶解的時(shí)間。記錄表格（簡(jiǎn)化版）：實(shí)驗(yàn)變量溶解時(shí)間（分鐘）觀察結(jié)果（完全/未完全）攪拌vs不攪拌|||熱水vs冷水|||研碎vs整粒|||3.**教學(xué)實(shí)施過程**環(huán)節(jié)1：情境導(dǎo)入，提出問題（5分鐘）老師展示“沖奶粉”的視頻：“媽媽沖奶粉時(shí)，為什么要攪拌？”（引發(fā)學(xué)生興趣）學(xué)生猜測(cè)：“攪拌會(huì)讓奶粉更快溶解。”“熱水會(huì)讓奶粉更快溶解?！薄澳谭勰サ迷郊?xì)，溶解越快?！崩蠋熆偨Y(jié)：“今天我們就來探究‘影響溶解快慢的因素’。”環(huán)節(jié)2：示范操作，明確變量（10分鐘）老師示范“攪拌對(duì)溶解的影響”實(shí)驗(yàn)：“要知道‘?dāng)嚢琛淖饔?，必須讓‘水的量’‘食鹽的量’‘水的溫度’都一樣，只改變‘有沒有攪拌’?！保◤?qiáng)調(diào)“控制變量法”）學(xué)生模仿老師的操作，熟悉實(shí)驗(yàn)步驟。環(huán)節(jié)3：分組實(shí)驗(yàn)，記錄數(shù)據(jù)（15分鐘）學(xué)生分組完成三個(gè)實(shí)驗(yàn)，老師巡視指導(dǎo)：提醒學(xué)生“不要加太多水”（避免溶解時(shí)間過長(zhǎng)）；指導(dǎo)學(xué)生“用筷子輕輕攪拌”（避免水灑出來）；鼓勵(lì)學(xué)生“如實(shí)記錄”（即使結(jié)果和假設(shè)不一致）。環(huán)節(jié)4：交流討論，總結(jié)結(jié)論（8分鐘）各小組匯報(bào)實(shí)驗(yàn)結(jié)果：“攪拌的杯子，食鹽3分鐘溶解；不攪拌的杯子，5分鐘溶解。”“熱水的杯子，食鹽2分鐘溶解；冷水的杯子，6分鐘溶解。”“研碎的食鹽，2分鐘溶解；整粒的食鹽，4分鐘溶解?！崩蠋熞龑?dǎo)學(xué)生總結(jié)：“攪拌、熱水、研碎都能讓溶解更快?！杯h(huán)節(jié)5：拓展應(yīng)用，聯(lián)系生活（2分鐘）老師提問：“如果要讓糖塊更快溶解在水里，你會(huì)怎么做？”學(xué)生回答：“用熱水、攪拌、把糖塊咬碎?！崩蠋熆偨Y(jié)：“科學(xué)實(shí)驗(yàn)?zāi)軒臀覀兘鉀Q生活中的問題！”4.**教學(xué)反思與優(yōu)化**成功之處：①用“沖奶粉”的生活情境引發(fā)興趣，學(xué)生參與度高；②實(shí)驗(yàn)步驟簡(jiǎn)單，學(xué)生能獨(dú)立完成；③記錄表格簡(jiǎn)化，符合三年級(jí)學(xué)生的書寫能力。改進(jìn)方向：①可增加“白糖”作為實(shí)驗(yàn)材料（對(duì)比食鹽與白糖的溶解速度，拓展“物質(zhì)的溶解性”概念）；②對(duì)于“溫度”變量，可讓學(xué)生用“手摸”感受熱水與冷水的區(qū)別（更直觀）；③實(shí)驗(yàn)后可讓學(xué)生“設(shè)計(jì)自己的實(shí)驗(yàn)”（如“探究‘水量’對(duì)溶解的影響”），培養(yǎng)創(chuàng)新思維。四、小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的關(guān)鍵策略1.**問題導(dǎo)向：用“真實(shí)問題”驅(qū)動(dòng)探究**實(shí)驗(yàn)的起點(diǎn)是“問題”，而非“知識(shí)”。需從學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)中提煉“真實(shí)問題”：例如“為什么夏天的冰淇淋化得快？”（探究“溫度對(duì)狀態(tài)變化的影響”）；例如“為什么螞蟻總是排隊(duì)走？”（探究“動(dòng)物的信息傳遞”）。2.**多元互動(dòng)：讓“每個(gè)學(xué)生都參與”**小組合作：4-6人/組，分工明確（如“操作員”“記錄員”“匯報(bào)員”）；同伴互評(píng)：讓學(xué)生評(píng)價(jià)“同伴的實(shí)驗(yàn)步驟”（如“他有沒有控制變量？”“他的記錄準(zhǔn)確嗎？”）；師生對(duì)話：老師避免“直接給出答案”，而是用“追問”引導(dǎo)（如“你為什么這么認(rèn)為？”“你能舉個(gè)例子嗎？”）。3.**跨學(xué)科融合：讓“科學(xué)”更有溫度**實(shí)驗(yàn)教學(xué)可融合數(shù)學(xué)（記錄數(shù)據(jù)、繪制圖表）、語(yǔ)文（寫實(shí)驗(yàn)日記、描述現(xiàn)象）、美術(shù)（畫實(shí)驗(yàn)裝置圖）：例如“探究種子萌發(fā)的條件”時(shí)，學(xué)生可用“折線圖”記錄種子的生長(zhǎng)高度（數(shù)學(xué)）；例如“探究植物的向光性”時(shí)，學(xué)生可寫“植物的日記”（語(yǔ)文）：“今天我把花盆轉(zhuǎn)到了另一邊，明天看看它會(huì)不會(huì)向太陽(yáng)生長(zhǎng)?！?.**評(píng)價(jià)多元化：關(guān)注“過程”而非“結(jié)果”**實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)需包括知識(shí)目標(biāo)（如“是否掌握溶解的影響因素”）、探究目標(biāo)（如“是否會(huì)控制變量”）、態(tài)度目標(biāo)（如“是否認(rèn)真記錄”“是否合作”）：可設(shè)計(jì)“實(shí)驗(yàn)成長(zhǎng)記錄冊(cè)”，記錄學(xué)生的實(shí)驗(yàn)過程（如照片、記錄表格、反