小學(xué)科學(xué)教學(xué)中家庭探究實(shí)驗(yàn)作業(yè)的設(shè)計(jì)

隨著素質(zhì)教育的深入推進(jìn)，小學(xué)科學(xué)教育越來(lái)越注重培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力和創(chuàng)新思維能力，家庭探究實(shí)驗(yàn)作業(yè)作為課堂教學(xué)的重要延伸，不僅能幫助學(xué)生在真實(shí)生活情境中運(yùn)用科學(xué)知識(shí)解決問(wèn)題，還能通過(guò)學(xué)生的親身實(shí)踐培養(yǎng)其觀察、思考和探究的能力。然而，在實(shí)際教學(xué)中，如何設(shè)計(jì)既安全可行又富有成效的家庭探究實(shí)驗(yàn)作業(yè)，如何讓實(shí)驗(yàn)活動(dòng)既貼近生活又富有科學(xué)性，如何在保證探究效果的同時(shí)兼顧學(xué)生個(gè)體差異，這些都是當(dāng)前小學(xué)科學(xué)教師面臨的重要挑戰(zhàn)。因此，深入研究家庭探究實(shí)驗(yàn)作業(yè)的設(shè)計(jì)對(duì)提升小學(xué)科學(xué)教學(xué)質(zhì)量、促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

一、小學(xué)科學(xué)教學(xué)中家庭探究實(shí)驗(yàn)作業(yè)的設(shè)計(jì)原則

（一）安全可控原則

在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中，安全可控原則是設(shè)計(jì)家庭探究實(shí)驗(yàn)作業(yè)時(shí)必須遵循的首要原則，它要求教師在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)充分考慮實(shí)驗(yàn)過(guò)程中可能存在的各種安全隱患，通過(guò)科學(xué)合理的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)確保學(xué)生在家庭環(huán)境中能安全地開(kāi)展探究活動(dòng)。遵循安全可控原則不僅能保護(hù)學(xué)生的人身安全，而且能培養(yǎng)學(xué)生在科學(xué)探究中的安全意識(shí)和責(zé)任意識(shí)，這種意識(shí)的培養(yǎng)對(duì)學(xué)生未來(lái)的科學(xué)學(xué)習(xí)和生活都具有重要的指導(dǎo)價(jià)值。

（二）生活關(guān)聯(lián)原則

小學(xué)科學(xué)教育應(yīng)與學(xué)生的日常生活緊密聯(lián)系，生活關(guān)聯(lián)原則則要求教師在設(shè)計(jì)家庭探究實(shí)驗(yàn)作業(yè)時(shí)，充分挖掘生活中蘊(yùn)含的科學(xué)原理，通過(guò)設(shè)計(jì)與學(xué)生生活經(jīng)驗(yàn)相關(guān)的探究活動(dòng)，幫助學(xué)生理解科學(xué)知識(shí)在日常生活中的應(yīng)用價(jià)值和實(shí)際意義。

（三）材料簡(jiǎn)易原則

材料簡(jiǎn)易原則強(qiáng)調(diào)家庭探究實(shí)驗(yàn)所需的材料應(yīng)易于獲取且操作簡(jiǎn)單，這就要求教師在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)必須充分考慮普通家庭的實(shí)際條件，優(yōu)先選擇學(xué)生在日常生活中容易找到的常見(jiàn)物品作為實(shí)驗(yàn)材料，避免使用昂貴或難以獲得的專業(yè)器材。

二、小學(xué)科學(xué)教學(xué)中家庭探究實(shí)驗(yàn)作業(yè)的設(shè)計(jì)策略

（一）融入趣味情境，設(shè)計(jì)生活化實(shí)驗(yàn)任務(wù)

小學(xué)生天性活潑好動(dòng)、思維活躍、求知欲強(qiáng)，對(duì)周圍的事物充滿好奇心和探索欲望，他們往往會(huì)被新穎有趣的事物所吸引，那么教師在教學(xué)時(shí)就必須充分考慮學(xué)生的這一年齡特征，將趣味性和探究性有機(jī)結(jié)合。在設(shè)計(jì)家庭探究實(shí)驗(yàn)作業(yè)時(shí)，首先要深入分析教材內(nèi)容與學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)之間的聯(lián)系，從學(xué)生熟悉的日常生活場(chǎng)景中發(fā)現(xiàn)蘊(yùn)含科學(xué)原理的現(xiàn)象和問(wèn)題，將其轉(zhuǎn)化為富有趣味性的探究任務(wù)。其次要注意將實(shí)驗(yàn)探究與學(xué)生的生活情境緊密結(jié)合，通過(guò)設(shè)計(jì)一些幫助家人解決實(shí)際問(wèn)題或提高生活質(zhì)量的實(shí)驗(yàn)任務(wù)，激發(fā)學(xué)生的探究興趣和參與熱情；最后要充分考慮學(xué)生的認(rèn)知水平和操作能力，設(shè)計(jì)難度適中、步驟清晰的實(shí)驗(yàn)流程，讓學(xué)生在動(dòng)手操作的過(guò)程中獲得成功體驗(yàn)。通過(guò)這樣的設(shè)計(jì)，不僅能提高學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)作業(yè)的積極性，還能培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用科學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力，更能促進(jìn)家校協(xié)同育人，讓科學(xué)實(shí)驗(yàn)真正走進(jìn)家庭、服務(wù)生活。

例如，在教學(xué)“彩虹的秘密”時(shí)，學(xué)生對(duì)自然界中彩虹現(xiàn)象充滿好奇，他們渴望了解彩虹形成的奧秘，還希望能在生活中創(chuàng)造出屬于自己的彩虹，這種強(qiáng)烈的探究欲望正是教師設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)任務(wù)的重要切入點(diǎn)。教師可以依托于學(xué)生的興趣點(diǎn)，設(shè)計(jì)如下的生活化實(shí)驗(yàn)任務(wù)：請(qǐng)同學(xué)們?cè)诩议L(zhǎng)的幫助下，利用家中的玻璃杯、手電筒和裝有清水的噴壺，在家中的陽(yáng)臺(tái)或院子里制作“人工彩虹”，并記錄下彩虹出現(xiàn)時(shí)的各種條件和現(xiàn)象。在這個(gè)生活化家庭探究實(shí)驗(yàn)作業(yè)中，教師需要通過(guò)精心設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)手冊(cè)，詳細(xì)說(shuō)明實(shí)驗(yàn)所需的材料準(zhǔn)備、具體操作步驟和安全注意事項(xiàng)，并重點(diǎn)提示學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中要特別關(guān)注光線的照射角度、水珠的大小以及觀察位置等關(guān)鍵因素。在此基礎(chǔ)上，教師還可以引導(dǎo)學(xué)生思考生活中其他可能觀察到彩虹的場(chǎng)景，培養(yǎng)學(xué)生善于發(fā)現(xiàn)和探究自然現(xiàn)象的科學(xué)素養(yǎng)。

（二）細(xì)化實(shí)驗(yàn)步驟，制作分層指導(dǎo)手冊(cè)

不同的學(xué)生在認(rèn)知能力、動(dòng)手操作能力、科學(xué)探究能力等方面都存在明顯的個(gè)體差異，這種差異在班級(jí)教學(xué)中表現(xiàn)為學(xué)習(xí)能力的層次性，有的學(xué)生善于獨(dú)立思考、勤于動(dòng)手實(shí)踐、樂(lè)于探究創(chuàng)新，而有的學(xué)生則需要更多的指導(dǎo)和幫助才能完成探究任務(wù)，這就要求教師在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)作業(yè)時(shí)充分考慮學(xué)生的差異性。那么在設(shè)計(jì)家庭探究實(shí)驗(yàn)作業(yè)時(shí)，教師首先要基于實(shí)驗(yàn)的核心目標(biāo)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)層次的探究任務(wù)，確保所有學(xué)生都能通過(guò)完整的操作步驟說(shuō)明和詳細(xì)的圖文指導(dǎo)順利完成基本的實(shí)驗(yàn)探究；其次要為中等水平的學(xué)生設(shè)計(jì)進(jìn)階層次的探究任務(wù)，在基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上增加一些變量控制和數(shù)據(jù)分析的要求，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行更深入的科學(xué)探究；最后還要為優(yōu)秀學(xué)生設(shè)計(jì)拓展層次的探究任務(wù)，引導(dǎo)他們?cè)谡莆栈驹淼幕A(chǔ)上進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)，充分發(fā)揮其探究潛能。通過(guò)這樣的分層設(shè)計(jì)，不僅能滿足不同學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，還能激發(fā)每個(gè)學(xué)生的探究熱情，讓每個(gè)學(xué)生都能在適合自己的層次上獲得成功體驗(yàn)，從而培養(yǎng)學(xué)生積極探究科學(xué)的興趣和信心。

例如，在教學(xué)“保溫技術(shù)”時(shí)，學(xué)生需要理解熱量傳遞的基本原理以及不同保溫材料的保溫性能差異，并學(xué)會(huì)運(yùn)用科學(xué)的方法對(duì)保溫效果進(jìn)行定量測(cè)量和對(duì)比分析，這不僅涉及抽象的科學(xué)概念，還需要學(xué)生具備較強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)操作能力和數(shù)據(jù)處理能力。教師可以依托于教學(xué)重難點(diǎn)，設(shè)計(jì)如下的探究實(shí)驗(yàn)任務(wù)：“請(qǐng)同學(xué)們利用家中常見(jiàn)的保溫材料（如毛巾、報(bào)紙、泡沫、棉布等），探究如何幫助媽媽在冬天保持熱水瓶中的水溫，要求設(shè)計(jì)多種保溫方案并測(cè)量記錄不同時(shí)間點(diǎn)的水溫變化，總結(jié)出最佳的保溫方法?！痹谶@個(gè)家庭探究實(shí)驗(yàn)作業(yè)中，教師需要制作一份詳細(xì)的分層指導(dǎo)手冊(cè)，基礎(chǔ)層次的指導(dǎo)要求學(xué)生選擇兩種保溫材料進(jìn)行對(duì)照實(shí)驗(yàn)，并每隔30分鐘測(cè)量一次水溫，記錄在表格中；進(jìn)階層次的指導(dǎo)要求學(xué)生探究不同保溫材料組合使用時(shí)的保溫效果，并繪制水溫變化曲線圖進(jìn)行分析比較；拓展層次的指導(dǎo)則需要學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，創(chuàng)新設(shè)計(jì)一個(gè)能提高保溫效果的新方案，并通過(guò)對(duì)比實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證其效果，從而讓不同層次的學(xué)生都能在適合自己的水平上完成探究任務(wù)。

（三）預(yù)設(shè)實(shí)驗(yàn)變量，提供多樣探究路徑

在科學(xué)探究的過(guò)程中，變量之間的關(guān)系往往蘊(yùn)含著自然規(guī)律的本質(zhì)，而通過(guò)在家庭探究實(shí)驗(yàn)作業(yè)中預(yù)設(shè)實(shí)驗(yàn)變量，不僅能培養(yǎng)學(xué)生系統(tǒng)思考的能力，還能幫助他們理解科學(xué)探究的基本方法。鑒于家庭環(huán)境與實(shí)驗(yàn)室環(huán)境存在顯著差異，在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)變量時(shí)，教師需要深入分析每個(gè)實(shí)驗(yàn)所涉及的科學(xué)原理，并基于這些原理構(gòu)建出一個(gè)既符合科學(xué)探究規(guī)律又適合學(xué)生認(rèn)知水平的實(shí)驗(yàn)體系，這個(gè)體系應(yīng)包含明確的自變量、因變量以及需要控制的無(wú)關(guān)變量，還要考慮實(shí)驗(yàn)材料在家庭環(huán)境中的可獲得性和實(shí)驗(yàn)操作的安全性。為了讓不同基礎(chǔ)的學(xué)生都能在家庭環(huán)境中開(kāi)展有效的科學(xué)探究，教師還需要預(yù)設(shè)多個(gè)探究層次和研究方向，通過(guò)精心設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)方案，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)自己的認(rèn)知水平和探究能力選擇合適的實(shí)驗(yàn)變量進(jìn)行研究，這種分層設(shè)計(jì)不僅能保證每個(gè)學(xué)生都能取得探究成果，還能激發(fā)學(xué)生挑戰(zhàn)更高層次探究任務(wù)的動(dòng)力。

例如，在教學(xué)“熱傳導(dǎo)”這個(gè)主題時(shí)，教師可以充分利用家庭中常見(jiàn)的餐具材料設(shè)計(jì)一個(gè)系統(tǒng)的熱傳導(dǎo)探究實(shí)驗(yàn)，通過(guò)讓學(xué)生比較金屬類餐具（如不銹鋼勺、鋁勺、鐵勺等）和非金屬類餐具（如木勺、塑料勺、玻璃勺等）在相同條件下傳導(dǎo)熱量的速度差異，引導(dǎo)他們認(rèn)識(shí)不同物質(zhì)導(dǎo)熱性能的差異?；趯W(xué)生在初步探究中積累的經(jīng)驗(yàn)，教師可以進(jìn)一步引導(dǎo)他們探索溫度差對(duì)熱傳導(dǎo)速率的影響，具體方法是通過(guò)準(zhǔn)備不同溫度（如40℃、60℃、80℃）的熱水，在保持其他條件不變的情況下，測(cè)量和記錄各種材料在不同溫度條件下傳導(dǎo)熱量所需的時(shí)間，這樣的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)不僅能幫助學(xué)生理解溫度差是影響熱傳導(dǎo)快慢的重要因素，還能培養(yǎng)他們定量研究的科學(xué)思維。在實(shí)驗(yàn)的最高層次中，學(xué)生可以深入研究物體截面積與熱傳導(dǎo)效率之間的關(guān)系，通過(guò)比較相同材質(zhì)但粗細(xì)不同的餐具在相同條件下的導(dǎo)熱情況，從而全面認(rèn)識(shí)影響熱傳導(dǎo)的各個(gè)因素。這種層層遞進(jìn)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)既體現(xiàn)了科學(xué)探究的系統(tǒng)性和嚴(yán)謹(jǐn)性，又能讓學(xué)生在家庭環(huán)境中真實(shí)體驗(yàn)科學(xué)研究的全過(guò)程，培養(yǎng)他們的科學(xué)探究素養(yǎng)。

（四）明確安全提示，標(biāo)注重點(diǎn)注意事項(xiàng)

小學(xué)科學(xué)教材包含了豐富多樣的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，這些實(shí)驗(yàn)雖然能激發(fā)學(xué)生的探究興趣，但在操作過(guò)程中往往存在著各種潛在的安全隱患，因此教師在設(shè)計(jì)家庭探究實(shí)驗(yàn)時(shí)必須充分考慮到實(shí)驗(yàn)過(guò)程中可能出現(xiàn)的危險(xiǎn)因素。為了最大程度地保障學(xué)生的實(shí)驗(yàn)安全，教師需要在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)階段就建立起完整的安全防護(hù)體系，這個(gè)體系應(yīng)包含實(shí)驗(yàn)材料的安全性評(píng)估、實(shí)驗(yàn)操作的規(guī)范指導(dǎo)以及意外情況的應(yīng)急預(yù)案，還要考慮在家庭環(huán)境下缺乏專業(yè)實(shí)驗(yàn)設(shè)備的現(xiàn)實(shí)情況。在具體實(shí)施過(guò)程中，教師可以通過(guò)制作詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)手冊(cè)來(lái)提供安全保障，這份手冊(cè)不僅要標(biāo)注每個(gè)實(shí)驗(yàn)步驟中的危險(xiǎn)提示，還要說(shuō)明安全防護(hù)措施的具體操作方法，更要強(qiáng)調(diào)家長(zhǎng)在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的監(jiān)護(hù)責(zé)任，通過(guò)這種多層次的安全保障機(jī)制來(lái)確保學(xué)生在探究過(guò)程中的人身安全，從而為學(xué)生的發(fā)展和能力的提升奠定良好的基礎(chǔ)。

例如，在教學(xué)“潛望鏡的秘密”這個(gè)主題時(shí)，教師可以從實(shí)驗(yàn)材料的選擇入手制定安全措施，即指導(dǎo)學(xué)生使用塑料鏡片替代容易破碎的玻璃鏡片，建議學(xué)生在制作潛望鏡外殼時(shí)選用硬紙板或塑料管等輕便安全的材料，避免使用可能導(dǎo)致劃傷的金屬材料或易碎的玻璃制品，這樣的材料選擇既能確保實(shí)驗(yàn)效果又能降低安全風(fēng)險(xiǎn)。在實(shí)驗(yàn)操作環(huán)節(jié)，教師需要詳細(xì)說(shuō)明制作潛望鏡時(shí)的具體步驟和注意事項(xiàng)，特別要強(qiáng)調(diào)在切割材料時(shí)必須在家長(zhǎng)的監(jiān)督下進(jìn)行，使用安全剪刀而不是美工刀，要求學(xué)生戴上防護(hù)手套，注意避免被材料邊緣劃傷，這些具體的操作指導(dǎo)能幫助學(xué)生安全地完成實(shí)驗(yàn)?？紤]到學(xué)生可能會(huì)利用自制的潛望鏡進(jìn)行觀察，教師還需要特別提醒學(xué)生在使用潛望鏡時(shí)要注意觀察環(huán)境的安全性，避免在危險(xiǎn)的地方使用，如陽(yáng)臺(tái)邊緣或者馬路附近，還要提醒學(xué)生不要用潛望鏡直接觀察強(qiáng)光源，這些使用安全提示能預(yù)防可能出現(xiàn)的意外情況。

（五）創(chuàng)設(shè)拓展空間，預(yù)留探究選做題

在家庭探究實(shí)驗(yàn)中創(chuàng)設(shè)拓展空間，不僅能滿足不同層次學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，還能激發(fā)學(xué)生的探究欲望。通過(guò)設(shè)計(jì)遞進(jìn)式的探究任務(wù)，教師可以引導(dǎo)學(xué)生在完成基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)后主動(dòng)深入思考和探索，從而實(shí)現(xiàn)科學(xué)探究能力的持續(xù)提升。首先，教師需要基于課程標(biāo)準(zhǔn)和教材內(nèi)容設(shè)計(jì)基礎(chǔ)性的實(shí)驗(yàn)探究任務(wù)，這些任務(wù)應(yīng)緊密圍繞核心知識(shí)點(diǎn)展開(kāi)，通過(guò)設(shè)置清晰的探究目標(biāo)和具體的實(shí)驗(yàn)步驟，確保所有學(xué)生都能完成基本的實(shí)驗(yàn)要求。其次，教師要在基礎(chǔ)任務(wù)的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)多層次的拓展性探究任務(wù)，這些拓展任務(wù)既可以是實(shí)驗(yàn)條件的變化，也可以是實(shí)驗(yàn)方法的改進(jìn)，還可以是實(shí)驗(yàn)應(yīng)用的延伸，通過(guò)這種多維度的任務(wù)設(shè)計(jì)為不同水平的學(xué)生提供適合的挑戰(zhàn)機(jī)會(huì)。最后，教師還需要設(shè)計(jì)開(kāi)放性的研究課題，這些課題應(yīng)與學(xué)生的生活實(shí)際緊密相連，通過(guò)提供研究建議和參考方向，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)自己的興趣和能力自主開(kāi)展探究，在這個(gè)過(guò)程中培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力和科學(xué)探究能力。

例如，在教學(xué)“印刷術(shù)”這個(gè)主題時(shí)，教師可以從最基礎(chǔ)的印刷原理實(shí)驗(yàn)入手，通過(guò)引導(dǎo)學(xué)生在家里收集各種具有凹凸紋理的物體（如樹(shù)葉、硬幣、紐扣等），并使用水彩顏料或者印泥在這些物體表面涂抹顏色后印制在紙上，讓學(xué)生通過(guò)親身實(shí)踐來(lái)理解印刷的基本原理。在學(xué)生完成基礎(chǔ)印刷實(shí)驗(yàn)后，教師可以引導(dǎo)他們思考如何改進(jìn)印刷效果，如嘗試使用不同的印刷材料（如橡皮、土豆等可雕刻的材料）制作印章，或探索不同的上色方法和施壓力度對(duì)印刷效果的影響。這些拓展性的探究任務(wù)能讓學(xué)生深入理解影響印刷質(zhì)量的各個(gè)因素。教師還可以引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合生活實(shí)際設(shè)計(jì)創(chuàng)新性的印刷應(yīng)用，如制作個(gè)性化的賀卡、書(shū)簽或者圖案裝飾，甚至可以嘗試設(shè)計(jì)和制作簡(jiǎn)單的版畫(huà)作品。每一個(gè)層次的任務(wù)都需要教師根據(jù)學(xué)生的實(shí)際情況進(jìn)行任務(wù)的設(shè)計(jì)，讓學(xué)生可以根據(jù)自己的學(xué)習(xí)情況開(kāi)展相應(yīng)的學(xué)習(xí)任務(wù)，并給學(xué)生一些自由度，讓學(xué)生可以根據(jù)自己的興趣開(kāi)展更多的探究活動(dòng)，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力。這種開(kāi)放性的探究活動(dòng)不僅能培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造力，還能讓他們體會(huì)到科學(xué)技術(shù)在生活中的應(yīng)用價(jià)值。

三、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，教師在教學(xué)中應(yīng)始終堅(jiān)持安全可控、生活關(guān)聯(lián)和材料簡(jiǎn)易三大原則，通過(guò)融入趣味情境、細(xì)化實(shí)驗(yàn)步驟、預(yù)設(shè)實(shí)驗(yàn)變量、明確安全提示等策略，科學(xué)合理地設(shè)計(jì)家庭探究實(shí)驗(yàn)作業(yè)。未來(lái)，教師需要進(jìn)一步加強(qiáng)教材研究，深入挖掘生活中的科學(xué)元素，創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法，注重培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力和創(chuàng)新思維能力；要積極推進(jìn)家校協(xié)同育人機(jī)制，充分發(fā)揮家長(zhǎng)在實(shí)驗(yàn)探究中的指導(dǎo)和監(jiān)護(hù)作用，通過(guò)科學(xué)實(shí)驗(yàn)將課堂知識(shí)延伸到家庭生活中，讓科學(xué)教育真正促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展。