小学科学实验教学中探索性学习的实践与应用

1 探索性学习理论概述

探索性学习的理论根基主要来源于建构主义理论和发现学习理论，这两种理论共同为小学科学实验教学中的探究式实践提供了坚实的学理支撑。建构主义理论强调，知识的获得不是通过教师单向传授实现的，而是学习者在特定情境中借助他人帮助，利用必要的学习资料，通过意义建构的方式获得的。这一观点打破了传统教学中将知识视为固定实体的认知，转而关注学生在探究过程中的主动建构行为。

发现学习理论由布鲁纳提出，其核心思想是让学生像科学家一样经历知识发现的过程。该理论认为，学习的最佳方式是引导学生主动探索问题的答案，而非直接呈现既定结论。在小学科学教学实践中，这一理论体现为通过设计阶梯式探究任务，让学生逐步经历“提出问题—假设猜想—实验验证—结论归纳”的完整科学探究流程。

从认知发展的角度看，探索性学习特别契合小学生的思维特点。根据皮亚杰的认知发展理论，7-12 岁的儿童正处于具体运算阶段，其思维活动需要具体事物的支持。科学实验提供的直观操作材料与可观察现象，恰好为这一年龄段的学生提供了理想的认知媒介。当学生在实验中观察到与原有认知不符的现象时，会产生认知冲突，这种冲突正是推动其调整认知结构、实现概念转变的关键动力。教师在此过程中需要充当“脚手架”的角色，通过适时提问和针对性反馈，帮助学生完成从具体经验到抽象概念的跃升。

情境学习理论进一步丰富了探索性学习的理论基础。该理论指出，知识是处于不断发展变化中的，是在个体与情境的互动过程中建构的。在小学科学实验教学中，这意味着需要设计与社会生活密切关联的探究主题，让学生理解科学知识的实际应用价值。

2 小学科学实验教学中探索性学习的实践策略

2.1 探索性学习在小学科学实验教学中的设计原则

以学生为中心是探索性学习设计的首要原则。教师需要转变传统教学中知识传授者的角色，将学生置于探究活动的主体地位。在设计实验教学活动时，要充分考虑小学生的认知水平和兴趣特点，选择贴近其生活经验的探究主题。例如，在“溶解现象”实验中，可以让学生从观察糖、盐等常见物质的溶解过程入手，逐步引导他们探究影响溶解速度的因素。

问题导向原则强调将科学问题作为探究活动的起点。有效的探索性学习设计应当围绕具有挑战性和启发性的核心问题展开，这些问题应该既符合课程标准要求，又能引发学生的认知冲突。在设计问题时，可以采用阶梯式递进的方式，从简单观察性问题逐步过渡到需要综合分析的解释性问题。比如在“植物的生长”实验中，可以依次设计“种子发芽需要什么条件”“不同光照对植物生长有何影响”等问题链，引导学生循序渐进地开展探究。

开放性原则要求实验教学设计留有充分的探索空间。与传统验证性实验不同，探索性学习应该允许多种探究路径和解决方案。教师可以提供基础实验材料，但不限定具体操作步骤，鼓励学生尝试不同的实验方法。例如在“简单电路”实验中，只提供电池、导线和小灯泡等基本材料，让学生自行探索如何使灯泡亮起来，并尝试解释其中的原理。这种开放式设计能有效培养学生的创新思维和问题解决能力。

渐进性原则强调探索性学习的设计要符合学生的认知发展规律。教师应根据不同年级学生的能力特点，设计由简单到复杂的探究任务。对于低年级学生，可以从观察和描述基本的科学现象开始；随着年级升高，逐步增加实验的复杂度和思维的深度。例如在“磁铁的性质”实验中，一年级可以设计观察磁铁吸引哪些物体的简单活动，到三年级则可以探究磁极间的相互作用规律，再到高年级研究电磁铁的制做原理。

2.2 探索性学习在小学科学实验教学中的具体实施方法

情境创设是激发学生探究兴趣的首要步骤。教师应选择与学生生活经验紧密关联的真实问题作为切入点。例如，在“水的表面张力”实验中，可以从“为什么树叶上的露珠是圆形的”这一生活现象导入，引导学生观察不同液体在硬币表面的形状变化。情境创设要注重多感官刺激，通过实物展示、视频呈现或故事叙述等方式，营造沉浸式的探究氛围。

阶梯式任务设计是探索性学习的核心方法。教师需要将复杂探究目标分解为递进式的子任务，形成“观察—比较—实验—应用”的能力发展链条。以“植物光合作用”实验为例：第一阶段让学生对比光照与黑暗环境下植物的生长差异（观察）；第二阶段设计不同光照强度的对照实验（比较）；第三阶段探究叶片面积对光合作用效率的影响（实验）；最后引导学生设计家庭阳台种植方案（应用）。任务单的编写应使用儿童化语言，明确列出“我的问题”“我的猜想”“我的发现”等栏目，帮助学生梳理探究思路。

在探究过程中，教师的引导策略直接影响学习效果。适时提问是最有效的干预方式，包括启动性问题（“你注意到了什么”）、推进性问题（“如果改变这个条件会怎样”）和反思性问题（“这个结果说明什么”）。对于实验操作，教师可采用“示范—半扶半放—自主”的三段式指导：先演示关键操作（如使用温度计），再让学生在指导下尝试，最后独立完成。北京市某小学开发的“探究锦囊”值得借鉴，当学生遇到困难时，可自主领取提示卡，卡片按难度分级，既避免过度干预，又能提供针对性支持。

构建开放式实验环境是实施探索性学习的物质基础。实验室应设置材料自取区，提供基础器材（如量筒、放大镜）和可变材料（如不同质地的滤纸）。上海市某校创新的“实验超市”模式，允许学生根据探究方案自主组合材料包。同时要建立灵活的空间布局，配备移动实验台和展示板，便于小组合作与成果分享。数字化工具的应用能拓展探究维度，如利用慢动作摄像观察快速反应现象，通过传感器实时记录温度变化曲线。

评价反馈环节要突出过程性和发展性。采用“探究日志”持续记录学生的思维轨迹，日志包含“今日发现”“新问题”“同伴建议”等板块。南京市某校设计的“三维评价表”从“科学思维”（如假设的合理性）、“实践能力”（如操作的规范性）、“合作品质”（如意见的包容性）三个维度进行跟踪评估。评价主体应多元化，除教师评价外，引入学生自评、小组互评和家长观察评语。反馈时要采用“三明治法”：先肯定具体优点，再提出改进建议，最后给予鼓励性期待。

结语

本研究通过理论构建与实践验证，系统探讨了探索性学习在小学科学实验教学中的应用效果。主要研究结论表明，基于建构主义理论的探索性学习模式能有效激发学生的科学探究兴趣，显著提升其创新思维与实践能力。在真实问题情境与阶梯式任务的驱动下，学生逐步掌握了“观察—假设—验证—反思”的科学探究方法，其团队协作意识与问题解决能力亦得到协同发展。教师通过开放式实验环境构建与适时引导策略，成功实现了从知识传授者向探究促进者的角色转变。

参考文献

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[2] 郭晓鸿.基于NOBOOK 虚拟实验优化小学科学实验教学实践研究[J].《中文科技期刊数据库（文摘版）教育》,2025,(1):127-130.