利用学校微环境资源开展微型科学研究的课堂模式探索

引言

随着基础教育课程改革的深入推进，科学教育越来越强调实践性和探究性。《义务教育科学课程标准（2022 年版）》明确提出要"加强科学探究，引导学生像科学家一样思考和实践"。然而，受限于实验条件、课时安排等因素，许多学校的科学探究活动仍停留在验证性实验层面，难以实现真正的探究式学习。这一背景下，开发利用学校现有微环境资源开展微型科学研究，成为突破资源限制、落实科学实践的有效途径。

一、学校微环境资源的类型与教学价值

1.学校微环境资源的类型

学校微环境资源丰富多样，可大致分为自然环境资源和人文环境资源。自然环境资源方面，校园内的植物是重要的资源类型。不同季节的花卉、树木，为学生提供了观察植物生长周期、生态特征的天然场所。例如春季盛开的樱花、桃花，学生可以观察其花期、花朵形态；秋季校园里的银杏树，金黄的落叶是研究植物落叶现象、光合作用变化的好素材。校园中的小型动物也不容忽视，如池塘里的金鱼、校园角落的蚂蚁等，学生可以研究它们的生活习性、行为模式。

人文环境资源包含校园文化设施和人际关系资源。校园文化设施如科技馆、图书馆、校史馆等，科技馆内的科普展览和科学实验器材，能让学生近距离接触科学知识；图书馆丰富的科学书籍和期刊，为学生的自主学习和研究提供了资料支持；校史馆记录着学校的发展历程，其中可能蕴含着与科学相关的故事和成果，激励学生进行探索。人际关系资源方面，教师是学生开展微型科学研究的重要引导者，他们拥有专业的知识和教学经验，能为学生提供方法指导和思路启发；同学之间的合作与交流也是宝贵的资源，不同的思维方式和观点碰撞，有助于激发创新思维。

2.学校微环境资源的教学价值

在教学目标达成上，学校微环境资源有助于实现科学知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观三维目标。在科学知识与技能方面，学生通过对校园自然环境资源的观察和研究，能深入理解生物、物理、化学等学科的知识。比如在研究植物的光合作用时，学生可以在校园花园中选取植物进行光照实验，亲身体验实验过程，掌握实验操作技能，加深对光合作用原理的理解。

在过程与方法上，利用微环境资源开展微型科学研究，能培养学生的科学探究方法。学生需要学会提出问题、作出假设、设计实验、收集数据、分析结果等一系列科学探究步骤。例如在研究校园蚂蚁的行为时，学生要观察蚂蚁的活动规律，提出蚂蚁如何寻找食物等问题，然后设计实验进行验证，在这个过程中提高了他们的观察能力、逻辑思维能力和解决问题的能力。

在情感态度与价值观方面，校园微环境资源能激发学生对科学的兴趣和热爱。当学生在校园中发现新奇的科学现象，如雨后操场出现的彩虹，他们会对自然科学产生好奇和探索欲望。同时，参与微型科学研究能培养学生的团队合作精神和责任感，在小组合作研究中，学生需要分工协作，共同完成研究任务，对研究结果负责。而且，学生在研究过程中会增强对校园环境的关注和保护意识，认识到科学与生活、环境的紧密联系。

二、微型科学研究课堂模式的构建

1.问题引导式开场

教师在课堂开始时，借助校园微环境中的具体现象抛出具有启发性的问题，像“校园池塘里不同季节鱼的活动情况为何不同”等，激发学生的好奇心和探究欲望，促使学生主动思考并提出自己的疑问，为后续的研究确定方向。

2.小组协作设计方案

将学生分成小组，各小组针对提出的问题共同探讨并设计研究方案。在这个过程中，教师要引导学生考虑实验的可行性、变量的控制等因素。例如在研究校园植物的生长与光照关系时，要确定如何设置不同光照强度的实验组和对照组等。小组内成员分工明确，分别负责不同的任务，如资料收集、方案撰写等，培养学生的团队协作能力和科学规划能力。

3.实践操作与数据收集

各小组依据设计好的方案开展实践研究。学生们要亲自动手操作，在校园微环境中进行观察、测量、实验等活动。如在研究校园昆虫的种类和分布时，学生要在校园的不同区域捕捉昆虫并进行记录。在实践过程中，学生要准确收集相关数据，同时学会应对可能出现的问题和突发情况，提高他们的实践操作能力和问题解决能力。

三、关键实施环节的教学策略

1.问题引导策略

在整个微型科学研究过程中，教师要善于提出启发性问题。在问题引导式开场阶段，通过提出与学校微环境资源相关的有趣且具有挑战性的问题，激发学生的好奇心和探索欲望，引导学生主动思考研究方向。在实践操作与数据收集环节，当学生遇到困难时，教师以问题的形式引导他们自己寻找解决办法，例如“你觉得目前数据偏差可能是由什么因素导致的呢”，培养学生独立思考和解决问题的能力。在数据分析与结果讨论阶段，提出诸如“从这些数据的变化趋势中，你能推测出背后的原理是什么”的问题，帮助学生深入挖掘数据的意义，提升逻辑思维能力。

2.小组协作指导策略

在小组协作设计方案时，教师要引导小组合理分工，确保每个学生都能发挥自己的优势，积极参与到研究中来。教师可以组织小组讨论，让学生明确各自的任务和职责。在实践操作过程中，教师要关注小组的协作情况，及时发现并解决小组内部的矛盾和问题，鼓励学生相互支持、相互学习。例如，当小组内出现意见分歧时，教师引导学生通过充分的交流和论证来达成共识，培养学生的团队合作精神和沟通能力。

3.拓展延伸策略

在总结与拓展阶段，教师除了引导学生回顾研究过程和总结经验教训外，要注重对研究内容的拓展延伸。教师可以结合学校微环境资源的特点和学生的研究成果，提出一些具有前瞻性和开放性的新问题，如“如果改变学校微环境中的某个因素，研究结果会发生怎样的变化”，鼓励学生进一步探索。同时，教师可以推荐相关的书籍、文章或网络资源，让学生在课后自主学习，拓宽学生的知识面和视野，进一步激发学生的科学探究精神和自主学习能力。

四、结论

利用学校微环境资源开展微型科学研究的课堂模式，为落实科学实践教学提供了可行路径。该模式通过系统开发身边的教育资源，创设真实的探究情境，引导学生经历完整的科学研究过程，有效培养了学生的科学素养和实践能力。实践证明，"情境-问题-探究-应用"四维框架具有较强的可操作性和适应性，能够根据不同学校和学生的特点灵活调整。

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