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小学科学课程以培养学生科学素养为目标,引导学生运用基本的科学知识去解释生活中的科学现象,体会科学探究的历程,养成解决实际问题的科学思维,从而使学生崇尚科学,热爱科学与生活。在我们所处的创新时代,创新是其核心竞争力,任何国家或地区要想在将来获得竞争优势,都应把科学课程作为义务教育阶段的重要课程,从小培养学生的科学创新意识和洞察能力,为国家培养创新人才打下坚实基础。但当前的小学科学教师的科学素养和教学模式严重降低了科学课程的作用,在许多学生和家长心目中,小学科学是无关紧要的课程。目前,科学课程教学仍然以讲授科学知识为主,学生是知识的接受者,自主学习和探究的机会较少,学习科学的兴趣不高。为了改变目前小学科学教学困境,凸显小学科学课程在创新人才培养中的作用,提升学生的科学素养,论文将基于问题学习(Problem-Based Learning,PBL)的教学模式与小学科学教学相结合,试图探索出一种更加有效的科学教学模式,让学生亲历科学探究。首先,通过相关文献梳理,系统阐述PBL教学模式的研究现状、概念、特点、理论基础以及作用。然后,根据PBL教学模式的实施步骤,提出了具有小学科学课程特点的PBL教学模式实施步骤:分析教材与学情;创设学习情境,提出问题;学生探究,教师指导;精讲提炼,实施评价。最后,选取南京市鼓楼区古平岗小学四年级两个班作为实验对象,以一节科学课为例,具体展示了PBL教学模式在小学科学教学中的实施案例。采用调查研究法了解学生在PBL教学模式下的表现,应用统计工具SPSS19.0分析了PBL教学模式下学生科学素养和能力的提升。分析结果表明:在PBL教学模式下,学生学习兴趣得到提高,科学素养和综合能力得到全面提升,人际关系得到一定程度的改善。本研究旨在对小学科学教学的完善产生积极的作用,为一线科学教师的教学改革实践提供参考,推进小学科学课程改革向前发展。