小学科学课程标准中明确的提出了“科学课程要以探究为核心”的基本课程理念。探究既是小学生科学学习的主要方式，也是科学学习的目标。这一小学科学课堂的核心理念已深深地植入广大科学教师的思想与行为之中，使我们的科学课堂真正落实了学生在科学学习中的主体地位，使得学生既学会了科学知识、科学方法与技能，又培养了科学的能力，以及科学情感与价值观，较好地促进了学生科学素养的形成。然而，小学科学课堂教学的低效性，特别是科学探究的低效运作，淡化了科学教学目标的落实，降低了科学课堂教学的效率。因此科学探究活动低效性问题，也成了目前小学科学课堂教学的一个主要问题。
一、小学科学课堂科学探究低效原因分析
从众多的科学课堂教学案例来看，影响科学探究低效性的原因很多，就目前小学课堂探究活动的低效性表现来看主要有以下几个方面：
1 材料准备的随意性。
“我听说了，就忘了；看见了，就领会了；我做过了，就理解了。”――美国华盛顿大学校园的条幅，突出了做的重要性，深刻地提示了“探求的意义在于经历”，而为学生准备探究活动中的实践材料则是关键。但在课堂教学中，教师在组织探究活动时对“材料”的准备还缺乏重视，对“材料”的科学优化和呈现上缺乏技术，材料的结构性不强，随意现象比较普遍。
2 自主探究的无序性。
让学生围绕某一课题进行自主探究的活动，可以让学生亲历知识的探索过程，实现知识的自我建构和自我理解，培养独立、能动地解决科学问题的能力。但是对自主探究活动的组织却存在较多误区。教师不知该如何发挥自己在活动中的引导作用，把握不好活动的节奏和时间。例如，有的教师在一堂课上安排好几项活动，结果每一项活动都不到位，学生对关键问题不能形成完整认识，对科学的本质更不能准确把握；还有的教师安排活动时间较长，活动形式单一，而小学生注意力集中的稳定性和持续性都较差，活动时间过长会使学生对活动失去兴趣；还有的教师把握不好让学生自主探究的“度”，或者仍然采取自己设计问题，将活动步骤详细指给学生的办法，这样的探究自然称不上自主探究；或者采取“完全放手，一切交给学生自己”的方式，结果学生在缺乏仔细思考、探究目的尚不清楚的情况下，拿到材料就“动手”，这样都难于达到探究的目的。
3 合作探究的低效性。
合作学习是指学生在小组或团队中为了完成共同的任务，有明确责任分工的互相性学习。合作是新课程倡导的主要学习方式之一，因此科学教师很注意学生的合作学习。但是，目前大部分教师只是关注了合作学习的形式――以小组为单位，而没有真正发挥好群体的智慧，没有起到合作学习的效果，表面看起来很热闹，却没有深度。主要有以下三个方面的问题：首先，我们的合作学习只是流于一种形式。从小组讨论、小组汇报、小组交流、倾听同学发言到全班讨论、交流，这其中学生往往较自由散漫，没有一种良好的课堂氛围。所以教师、学生都感到比较累，课堂的效率往往比较低。其次，在小组合作学习中，讨论、汇报无序性表现严重，没有形成良好的课堂常规。讨论时成了各自聊天的好时间；汇报时只是盯着你老师看，说的却是：“我认为……，”“我想……”，而不是“我们小组认为……、我们小组觉得……”。最后，许多课堂中的合作学习最终演变成了个人的表现或是竞争的课堂。多数学生一言不发故作沉思状；有的你争我抢，谁也不听谁，只顾表达自己的意见。往往是“互动”的多。“互助”的少；全班一节课下来真正合作，达到效果的只有寥寥几人，合作的课堂最终演变成了竞争的课堂。
4 探究活动的浅表性。
科学探究不仅包括学生的动手活动过程，还包括学生的动脑思维过程，探究的本质是思维，目前大部分教师都重视了学生的动手活动过程，一节课一半以上的时间给予学生操作、活动，往往忽视了学生的思维过程，尽管学生比较喜欢参加动手操作的学习活动，但离开了思维的动手活动，或是不知从何人手或是成为无意义的“体力劳动”，效果低微。
以上这4种现象产生究其原因是多方面，主要有以下一些原因：
1 来自教师的原因：教师准备的充分性；组织的严密性；调控的灵活性。
2 来自研究内容的原因：研究内容远离学生实际生活，学生不感兴趣；研究内容过于简单，缺乏研究的必要性等。
3 来自学生的原因：无合作意识；探究能力不强；发现问题的能力欠佳等。
二、解决问题的策略
科学作为一种过程只是指学生可以以科学家进行工作的方式为榜样。然而，科学家通常从事于自然情景下的问题的探索，而这种情境对学生来说很可能是不清楚的，无经验和无独立研究可能的。因此千万不能在无视学生学力的情况下，就让学生一味的自己探索。首先就要求让学生清楚本次活动的目的是什么?并努力为这个目标建立一个探究的过程，这就是科学教学提倡的建立一个实验并探索其结果，以实验来验证他们的思想的重要意义。
(一)优化教学设计
1 教学目标定位要正确、灵活。
由于学生各方面因素的差异，使学生的认知结构水平具有较大的不平衡性。我们平时对一节课的教学目标的定位往往也是对一个班级学习目标的定位。由于班级的差异，我们不能象复印机那样对我们的课堂设计复印几份，即教学目标定位要联系班级实际。同时，针对小学生的年龄、思维特点，我们在教学过程中发现有的教学目标定位存在偏高的现象。我们小学科学课是以“培养科学素养的科学启蒙课程”，如果目标定位偏高就不利于培养学生的科学兴趣，没有科学兴趣，科学素养无法谈起。而对一节课的教学目标、教学内容的安排，也应有一定的坡度，这样就实现了一节课教学目标的结构性设计，就能使教学目标的设计是面向全体学生的，而不是针对一部分学生。当然，一节课中几个教学目标的定位，应有侧重点。
2 探究活动适合学生年龄。
科学教学不要低估学生学习科学的潜能，但也不能高估学生学习的潜能。过高或过低估计学生实际能力，都会使教育适得其反。目前，科学教育中过高估计学生学习潜能的现象比较突出，学生学习碰到困难，教师一味地让学生自己去解决。这样，学生要么停留在低水平的思维上重复；要么瞎猜一番，一无所获；要么苦思冥想也无法解决……最后还是教师出马，草草解决问题。这样的教学，学生所得有限，对学生提高与发展的帮助有限。
例如，在《声音是怎样产生》中，教师通过“挤牙膏式”的发问使许多学生都得出声音是物体“动”的猜测。其实，教师没有必要这样做，应该根据学生的认识基础――声音是物体“动”的结果，引导学生设计科学探究活动方案，并开展探究实验活动，在活动基础上进行交流。让学生说说实验的方法、过程、看到的现象，说说物体发出声音时，它是怎么“动”的。在学生感性认识“动”的基础上，引导学生认识这种“动”在科学上叫“振动”，从而使学生认识声音是由物体振动产生的。在这里，学生有认知障碍不足为奇，问题的关键是教师能不能及 时地应对学生在学习中的困难，做出有效的引导，使学生从“不懂”到“懂”，从“不会学”到“会学”，从“不感兴趣”到“感兴趣”。
因此，教师要真正认识学生科学学习的实际情况，针对学生实际，引导学生开展探究学习活动，使探究更有效。
(二)优化探究材料
1 实践材料的选择尽量从学生熟悉的周围事物人手
调查中，我们发现，材料的选择脱离学生的生活，一会分散学生探究的注意力，二可能会不能引起学生探究的兴趣，三是这些材料学生不易找到，那大量的准备实践材料的工作需要老师去完成，成为一种额外的负担，而材料的选择从常见的材料人手，引发学生探究科学的内涵，并且这些材料经常出现在我们身边，却没有引起人们的注意和思考，今天我们从最常见的材料人手，同时也给学生一种启示：科学就在身边，就在我们熟悉的事物中，只要你认真地观察和思考。
2 拓宽材料获得的途径――学生参与
目前，在科学探究活动中，实践材料多数是教师事先准备好的，学生只是“坐享其成”，这样做的弊病是显而易见的。有教师就曾对此提出“有的材料完全可以由学生自己准备”的意见，为此，我们要尽量从学生熟悉的周围事物人手，指导学生参与实践材料的准备，使学生搜集材料的过程成为认识身边自然事物的过程，成为一个学生自我建构和自我完善的过程，最终达到造就他们科学素养的目的。
3 优化探究活动中实践材料的组合方式――自助餐式
科学探究活动的重要特点是学生在活动中的自主性，活动形式的开放性。时代更是赋于科学探究活动，还必须激励学生不断创新的重要任务。要学生能在开放的科学探究活动中自主地创新的总目标，打破目前实践材料在组合上由教师、教材等现成的规定性，为学生准备不同种类、组合不固定的材料，让材料以“自助餐式”的面貌出现。充分尊重学生的意愿，让学生根据选择的问题，自己设计方法、自己选择和组合所用的材料，鼓励学生用不同的方法和不同的材料，使得材料组合的过程能成为充分利用和发挥学生主体的价值，促进学生自主学习、创造学过程，以进一步提升学生的科学素养。
(三)提高有效合作学习
1 坚持实行异质分组，落实个人责任。
在小组合作学习中，学生缺乏主动性，除了学习兴趣等因素外，跟没有合理分组并落实个人责任是有重大关系的。一般来说，教师在分组时要遵循“组内异质，组间同质”的原则，落实个人责任。这样既可以增加小组合作成员的多样性，同时也可以增加合作学习小组的可竞争性。每个组中成员的组织能力、学习能力、学习成绩、思维活跃程度、性别等都要均衡。要确定每个成员的分工，组长负责科学探究中的组织、管理工作，记录员负责观察或实验过程中的记录工作，材料员负责探究材料的领取、保管、归还工作，汇报员负责代表小组对探究结果进行汇报交流工作。当然，角色可以经常轮换，这样做能让学生认识到各个角色的责任以及存在的意义，从中体会要想成功就得同舟共济的。总之，每个成员必须明确各自所担任的角色，明白该为小组做什么。由于我们所教的班级里，学生的座位编排不是以成绩为依据的，所以我们只要随机安排，就能快捷地组成异质的小组了。
2 要科学地指导合作学习。
在科学教学中，观察、实验、思考的活动比较多，这些活动大多需要分组、分工合作来完成。如果在合作前不教给学生恰当的方法的话，学生就会各做各的，使合作一团糟。所以，教师要教给学生合作学习的方法。对于老师来说，合作前，要求小组中同学间确定目标，明确分工，分步实施。合作时，教师要适当点拨，引导学生积极讨论并实践，让他们尽量发挥自己的想象力、创造力。合作后，要让学生畅所欲言，使学生认识到人多力量大，体会到合作的快乐，并对下次合作产生新的向往。对于学生来说：(1)要学会倾听。不随便插嘴打断，努力听懂别人的发言。(2)学会发言。要学会独立思考并围绕中心话题发言，看法要有理有据，语言要清晰，对别人提出的质疑，要耐心解释。(3)学会帮助。帮助他人要热情耐心，要善于启发他人思考。
(四)重新定位教师的角色
小学科学教学以探究为主，但是也不能排斥教师传授的作用。探究教学能够亲历科学发现的过程，能够训练学生的思维，能够培养学生的创造性思维和独立解决科学问题的能力，具有很多的优点。但是传授式教学也非一无是处。传授式教学能够在有限的时间内传递大量的知识信息，能够培养学生自律性和自省力。在一堂科学课中探究和传授可以并存，在探究的过程中可以存在传授，两者并不矛盾。关键的是要处理好它们之间的关系，探究与传授的运用要适时适度。当探究的问题过于难时，需要教师在一些知识方面给学生一定的学习支架时，教师可以进行一些传授；在一些操作性技能的学习中，教师可以做一些示范性的传授；当要求学生在一定的时间内掌握大量的知识信息时，可以采取传授式教学；对于一些史料性的知识，传授往往会更加生动活泼。
但是在大多数情况下，小学科学教学应以探究为主，按照发现问题、猜想、实验、验证、交流结果等过程安排教学流程(也可以是其中的几个环节)。重要的是教师要有探究的意识，在让学生思考和得出答案时最好不要直接告知学生答案，教师要激发学生的思维，要充分地调动学生的学习主动性，多让学生自己去发现和解决问题。
总而言之，要使我们的探究活动更加有效，还有很多问题有待于我们在今后的教学中发现。“科学探究”永远是《科学课》中的主题，它不仅是小学科学学习要达到的目标，又是科学学习的主要方式，所以，我们教师必须认识到这一点，探究必须贯穿于整个课堂教学过程中。在课堂教学中，要安排有意义的科学探究活动，组织学生参与其中，亲历过程，自主地、充分地、有效的开展活动，从而培养学生良好的科学素养。