架構(gòu)項(xiàng)目實(shí)踐階梯 助力科學(xué)探究實(shí)效

黃晶

《義務(wù)教育小學(xué)科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》明確提出倡導(dǎo)跨學(xué)科學(xué)習(xí)方式，并指出以項(xiàng)目學(xué)習(xí)、問題解決為導(dǎo)向的課程組織方式，以利于學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。新課標(biāo)的指向促進(jìn)了一線教師教育觀念的更新，也指引了科學(xué)課堂教學(xué)發(fā)展的新方向，由此，小學(xué)科學(xué)教育從相對單一的科學(xué)探究開始走向科技項(xiàng)目實(shí)踐。筆者對小學(xué)科學(xué)項(xiàng)目化學(xué)習(xí)實(shí)踐階梯的架構(gòu)做了些許嘗試，結(jié)合具體案例呈現(xiàn)項(xiàng)目化學(xué)習(xí)各環(huán)節(jié)的具體實(shí)施，以望助力提升科學(xué)探究實(shí)效。

教科版小學(xué)科學(xué)教材五年級下冊第一單元“沉與浮”一直以來是教學(xué)中的一塊“硬骨頭”，因其涉及的力學(xué)原理和空間概念對于五年級學(xué)生來說太過于抽象，以往學(xué)生在學(xué)習(xí)中對“浮力如何影響物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)”“什么因素會影響物體受到的浮力”等問題的理解都很難與現(xiàn)實(shí)生活中的實(shí)踐相聯(lián)結(jié)，而且每次學(xué)習(xí)過后學(xué)生對單元概念的掌握情況欠佳，更不用提遷移與運(yùn)用了。教學(xué)這一課時(shí)，筆者結(jié)合了寧德地區(qū)的生活環(huán)境，從生活實(shí)際出發(fā)，取得了一定的效果。寧德地區(qū)素有“造船之鄉(xiāng)”稱號，東僑區(qū)也靠近良港三都澳海域，得天獨(dú)厚的地理位置造就八一軍工造船廠、碼頭造船廠與福寧重工等國營、民營造船廠，其間專業(yè)的造船修船工匠可為本活動(dòng)提供大量學(xué)習(xí)交流的機(jī)會與技術(shù)支持。于是，本人在教學(xué)“造一艘小船”時(shí)，借項(xiàng)目化改進(jìn)，圍繞“生活中的船”主項(xiàng)目課題，開展7個(gè)子項(xiàng)目課程研究（如圖1），每一課題具有相對應(yīng)的教學(xué)重點(diǎn)與課時(shí)安排。

項(xiàng)目課程：生活中的船

本案例探討主題是項(xiàng)目中的第3個(gè)子課程“簡易救援船”，課程通過巧設(shè)驅(qū)動(dòng)問題情境、搭建科學(xué)學(xué)習(xí)支架和評價(jià)反思成果迭代等，架構(gòu)項(xiàng)目化學(xué)習(xí)實(shí)踐階梯，學(xué)習(xí)效果頗佳。

一、巧設(shè)驅(qū)動(dòng)問題情境 開啟項(xiàng)目之旅

驅(qū)動(dòng)型問題是能夠吸引并推動(dòng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的很有“魔力”的問題。它包含有價(jià)值的內(nèi)容，以真實(shí)世界中的情境作為錨點(diǎn)，進(jìn)而促使整個(gè)項(xiàng)目活動(dòng)保持連貫一致。

“簡易救援船”項(xiàng)目學(xué)習(xí)課始，筆者截取新聞視頻：1. 2021年7月21日，河南遭受特大暴雨，鄭州等周邊城市發(fā)生嚴(yán)重內(nèi)澇，一些河流出現(xiàn)超警戒水位，個(gè)別水庫潰壩，人們無法第一時(shí)間逃生，險(xiǎn)情造成多人遇難和失蹤。河南洪水牽動(dòng)億萬中華兒女的心。2. 據(jù)福建省防汛抗旱指揮中心了解，福建省臺風(fēng)多發(fā)，2021年將有多個(gè)臺風(fēng)登陸或影響我省東南沿海。特別是我省閩東沿海7—8月份常臺風(fēng)肆虐，出現(xiàn)洪水、暴雨災(zāi)害，嚴(yán)重影響人們生活與出行。這兩個(gè)視頻引發(fā)驅(qū)動(dòng)問題：面對這樣的臺風(fēng)與暴雨危險(xiǎn)，我們?nèi)绾尉偷厝〔淖鲆凰易钌倌艹惺芤粋€(gè)人重量的沖鋒舟，以獲得最快時(shí)間自救或幫助他人實(shí)現(xiàn)援救？

真實(shí)救援任務(wù)情境驅(qū)動(dòng)學(xué)生發(fā)散自己的思維。在特定的急救情境下，他們的造船情緒高漲，自覺開啟造船探究之旅。

二、優(yōu)化學(xué)習(xí)實(shí)踐過程 啟航項(xiàng)目之實(shí)

從實(shí)踐的意義來說，學(xué)生在學(xué)科項(xiàng)目化學(xué)習(xí)中要盡可能像真正的學(xué)科專家那樣進(jìn)行思考與實(shí)踐：既像一個(gè)真正的科學(xué)家、工程師、作家、數(shù)學(xué)家、新聞工作者那樣遇到真實(shí)的問題迅速進(jìn)行決策和解決;也需要考慮作為一個(gè)現(xiàn)代公民在面對真實(shí)且復(fù)雜的問題時(shí)，該如何積極思考和明智行動(dòng)。

在項(xiàng)目化學(xué)習(xí)實(shí)踐中，科學(xué)小縱隊(duì)的20名學(xué)生，根據(jù)興趣愛好與個(gè)性特長分成5隊(duì)，每組有船長、材料師、美工設(shè)計(jì)師和建筑師，以明確的人員分工應(yīng)對造船的龐大工程。學(xué)校還配備了1名科學(xué)實(shí)踐導(dǎo)師、1名技術(shù)導(dǎo)師、1名數(shù)據(jù)測算導(dǎo)師，進(jìn)行全程跟蹤與指導(dǎo)。其中，科學(xué)實(shí)踐導(dǎo)師落實(shí)采購物質(zhì)清單，安排上報(bào)學(xué)校總務(wù)處統(tǒng)一采購。因此，船項(xiàng)目活動(dòng)有了充足的物質(zhì)保障與明確的職責(zé)分工。

設(shè)計(jì)之初，學(xué)生先獨(dú)立思考打算造一艘怎樣的船，再進(jìn)行小組決策。從個(gè)人想法到頭腦風(fēng)暴確定小組決策，學(xué)生經(jīng)歷了一輪平等對話與知識決策過程。接下去，為了合理安排學(xué)習(xí)進(jìn)度，優(yōu)化學(xué)習(xí)過程，教師提供可視化的輔助工具、小型課程資源包、信息組織圖……筆者在船課程中通過UMA平臺發(fā)布課程學(xué)習(xí)內(nèi)容，包含：浮力的應(yīng)用之輪船問題、船的歷史、帆船航行原理、3Done基礎(chǔ)教程等，供學(xué)生進(jìn)行自我差異化學(xué)習(xí)。例如，UMA平臺中3Done基礎(chǔ)教程內(nèi)容含有課程視頻講解和設(shè)計(jì)實(shí)例展示及可能疑難問題解答等，經(jīng)過三個(gè)階段課程學(xué)習(xí)后學(xué)生向平臺提交自行定義設(shè)計(jì)的3D設(shè)計(jì)圖和設(shè)計(jì)意圖的文稿。筆者在手機(jī)或電腦上進(jìn)行實(shí)時(shí)評價(jià)與針對性提問，指導(dǎo)學(xué)生實(shí)時(shí)修改完善。平臺學(xué)生也可隨時(shí)進(jìn)入他人學(xué)習(xí)空間了解學(xué)習(xí)情況與交流體會。整個(gè)過程將學(xué)習(xí)目標(biāo)與學(xué)習(xí)要點(diǎn)嵌入課程后臺，全程全員可視化學(xué)習(xí)，共享全體成員的學(xué)習(xí)資源，隨時(shí)接受教師和同學(xué)們的建議與提問。如此，課堂變成學(xué)生資源共享、共同答疑惑和交流評價(jià)的陣地，以最大范圍推進(jìn)船課程實(shí)施。

三、巧搭項(xiàng)目學(xué)習(xí)支架 領(lǐng)航項(xiàng)目之行

項(xiàng)目式教學(xué)實(shí)踐中，搭建學(xué)習(xí)支架能提供必要的支持，使每一位學(xué)生都可以踮起腳尖夠到學(xué)習(xí)目標(biāo)。隨著學(xué)生學(xué)習(xí)方法的養(yǎng)成與學(xué)習(xí)能力的發(fā)展，教師再逐步撤除學(xué)習(xí)支架。

1. 利用知識內(nèi)容，搭建目標(biāo)型學(xué)習(xí)支架。

項(xiàng)目課程學(xué)習(xí)是系統(tǒng)連貫的學(xué)習(xí)過程，通常包含長線項(xiàng)目、鏈?zhǔn)秸n程項(xiàng)目，其學(xué)習(xí)任務(wù)一般會按環(huán)節(jié)或階段拆分成項(xiàng)目子任務(wù)。教師可在學(xué)生現(xiàn)有知識和學(xué)習(xí)目標(biāo)間建立一種幫助學(xué)生理解的支架，助力學(xué)生掌握、建構(gòu)、內(nèi)化所學(xué)知識技能。

“緊急救援船項(xiàng)目設(shè)計(jì)與制作”項(xiàng)目課程伊始，筆者提出總問題“作為緊急救援船，你覺得要具備哪些要求”，引發(fā)學(xué)生自主思考、合作交流。學(xué)生提出此船要能夠載人，還要便于劃行，同時(shí)能夠幫助人們成功撤離，等等。通過系統(tǒng)梳理，他們共同得出船模設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮其安全性，能承重、易撤離等因素。那么，船模設(shè)計(jì)如何盡量達(dá)到以上三個(gè)目標(biāo)呢？學(xué)生已通過圖書館與網(wǎng)絡(luò)搜集相關(guān)船的資料與浮力概念知識，但普遍存在信息太深、學(xué)生不易理解的問題，而且學(xué)生的理解水平差異也大，因此筆者決定引導(dǎo)學(xué)生將“浮力”先弄明白。為此，借助科學(xué)小縱隊(duì)實(shí)驗(yàn)室，學(xué)生以小組為單位設(shè)計(jì)如下三個(gè)探究實(shí)驗(yàn)，填寫實(shí)驗(yàn)記錄單。實(shí)驗(yàn)一：改變物體的形狀，能否改變在水中的沉浮狀態(tài)？實(shí)驗(yàn)二：上浮（下沉）的物體在水中受到的浮力大小與什么有關(guān)？實(shí)驗(yàn)三：物體在水中受到的浮力如何測算？通過探究實(shí)驗(yàn)，學(xué)生建構(gòu)了“浮力大小與物體浸入水中體積有關(guān)”這一概念，并能夠?qū)Α盀槭裁翠撹F造的船能漂浮在水面上”做出科學(xué)的解釋，同時(shí)也理解了“物體在水中的沉浮狀況與物體受到的浮力與重力有關(guān)”。通過“浮力”這個(gè)知識支架，筆者引導(dǎo)學(xué)生串聯(lián)起原有知識與新的學(xué)習(xí)目標(biāo)，取得良好的教學(xué)成效。

可見，目標(biāo)支架的設(shè)計(jì)要有清晰的目標(biāo)驅(qū)動(dòng)。達(dá)成目標(biāo)的一個(gè)個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)就像一個(gè)個(gè)錨，鏈接學(xué)生原有認(rèn)知體系，既要讓他們保持前期學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，又要讓他們清晰地認(rèn)識學(xué)習(xí)目標(biāo)。

2. 助力學(xué)習(xí)指南，規(guī)劃技術(shù)型學(xué)習(xí)支架。

科學(xué)項(xiàng)目式學(xué)習(xí)中，學(xué)生往往因?yàn)檎J(rèn)知水平和學(xué)習(xí)能力有限，陷入有意識無能力或無意識無能力的學(xué)習(xí)困境。此時(shí)，教師應(yīng)精心設(shè)計(jì)連貫性、層層推進(jìn)的問題鏈和問題矩陣，從過程方法、知識技能等多個(gè)層面給予學(xué)生多樣化支持。

本課項(xiàng)目學(xué)習(xí)伊始，筆者就公布了以上救援船項(xiàng)目四項(xiàng)pk賽規(guī)則（即本項(xiàng)目學(xué)習(xí)支架），每一支架中均超鏈接相對應(yīng)的學(xué)習(xí)內(nèi)容與活動(dòng)要求。其間有科學(xué)實(shí)驗(yàn)視頻解析、Excel數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析、產(chǎn)品介紹具體要求、轉(zhuǎn)移測試得分計(jì)算、評價(jià)量規(guī)表模板，等等（如圖2）。

教師將課件推送至學(xué)生平板電腦中，學(xué)生即可菜單式點(diǎn)擊信息化流程圖中的學(xué)習(xí)細(xì)目，參考其出現(xiàn)的學(xué)習(xí)指南來進(jìn)行船模設(shè)計(jì)與實(shí)物制作。

這樣的學(xué)習(xí)支架精簡了教師講授過程，教師方得以深入各小組內(nèi)部指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)。同時(shí)，學(xué)生明確船項(xiàng)目研究要求，理清項(xiàng)目探究思路，明確何時(shí)、如何完成任務(wù)，進(jìn)而有序開展船項(xiàng)目實(shí)踐活動(dòng)。整個(gè)環(huán)節(jié)有條不紊，真正將課堂中的大部分時(shí)間還給學(xué)生，讓他們能深入研究與實(shí)踐。

又如，在船模檢測時(shí)學(xué)生未能發(fā)現(xiàn)小組船模問題所在，為此筆者啟用華為手機(jī)延時(shí)拍照功能，投屏再次觀看慢動(dòng)作視頻，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)水中船模在模擬激流與大浪擊打下重力失衡、下沉問題。此時(shí)，筆者再組織學(xué)生對船的初次設(shè)計(jì)與船模檢測中存在的主要問題進(jìn)行一一梳理歸納（如下表所示），并組織多次課后思考和信息調(diào)研。

針對問題1：吸收現(xiàn)代生活應(yīng)用中的各種信息，盡量將船身設(shè)計(jì)成流線型，船底成弧狀，以減少阻力。問題2：考慮部分組選用材料是紙質(zhì)瓦楞紙板，為了解決防水問題，探討采用防水漆來刷或綁膠帶的有效方法。問題3：了解船舶的重心會影響到穩(wěn)定性和浮性，學(xué)生嘗試給船中心加重物;也有的在船底面以下增加重物;還有的設(shè)計(jì)空氣艙……

學(xué)生發(fā)現(xiàn)增加了以上想法后，原先設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)就有問題了，于是又得重新計(jì)算、重新畫圖。當(dāng)然其間也有部分小組學(xué)生未修改設(shè)計(jì)圖紙，直接制作實(shí)物船，以至于出現(xiàn)測算吃水深度不準(zhǔn)與船體結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定導(dǎo)致頭重身輕等現(xiàn)象。在不斷的實(shí)踐中，學(xué)生慢慢在摸索中前行。

以上優(yōu)化的項(xiàng)目學(xué)習(xí)實(shí)踐，合理安排學(xué)生的課內(nèi)與課外學(xué)習(xí)，真正解決了教學(xué)時(shí)船模設(shè)計(jì)制作的現(xiàn)實(shí)性問題，讓船項(xiàng)目學(xué)習(xí)更扎實(shí)有效。

四、巧借成果過程評價(jià) 引領(lǐng)迭代之終

在項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的過程中，教師如何反饋階段性學(xué)習(xí)成果？如何將學(xué)生的個(gè)性化學(xué)習(xí)進(jìn)程可視化？項(xiàng)目期間如何使用形成性評估？怎樣確保學(xué)生朝著完成項(xiàng)目成果的正確方向前進(jìn)？船項(xiàng)目過程評價(jià)量規(guī)很好地解決以上問題。該評價(jià)量規(guī)表從資料收集、設(shè)計(jì)創(chuàng)意、成本核算、分工協(xié)作、成果展示、反思迭代六方面入手進(jìn)行測評。做得好的學(xué)生，得3分;做得較好的，得2分;做得一般的，得1分。具體如下：

1. 資料收集：①簡單收集船資料（1分）。②收集多種資料;進(jìn)行標(biāo)注，書寫啟發(fā)感受（2分）。③收集多種資料;進(jìn)行標(biāo)注，書寫啟發(fā)感受;對各種資料進(jìn)行分類整理（3分）。

2. 設(shè)計(jì)創(chuàng)意：①設(shè)計(jì)方案未改進(jìn)，作品未按照設(shè)計(jì)圖進(jìn)行制作（1分）。②設(shè)計(jì)方案有改進(jìn);改進(jìn)部分能提高作品的性能或美觀程度（2分）。③設(shè)計(jì)方案有改進(jìn);改進(jìn)部分能提高作品的性能或美觀程度;能多次改進(jìn)，具有創(chuàng)新性（3分）。

3. 成本核算：①有簡單成本核算，無廢品利用（1分）。②有簡單成本核算;有詳細(xì)說明廢品利用（2分）。③有精確的成本核算;有詳細(xì)說明廢品利用;成本低廉合理（3分）。

4. 分工協(xié)作：①無明確人員分工（1分）。②每個(gè)組員都有自己的任務(wù);組員努力完成自己承擔(dān)的任務(wù)（2分）。③每個(gè)組員都有自己的任務(wù);組員努力完成自己承擔(dān)的任務(wù);合作中主動(dòng)提出設(shè)想，樂于交流（3分）。

5. 成果展示：①完成一張簡單的船海報(bào)，并進(jìn)行簡單介紹（1分）。②海報(bào)能體現(xiàn)研究過程;展示時(shí)較清晰地反映活動(dòng)主題（2分）。③海報(bào)能詳細(xì)體現(xiàn)研究過程;展示時(shí)能清晰地反映活動(dòng)主題;展示時(shí)重點(diǎn)突出，表述流暢（3分）。

6. 反思迭代：①小組針對設(shè)計(jì)與成品進(jìn)行反思，提出初步改進(jìn)意見（1分）。②小組針對設(shè)計(jì)與成品進(jìn)行反思，提出較詳盡的改進(jìn)意見;進(jìn)行二次改進(jìn)設(shè)計(jì)與制作（2分）。③小組針對設(shè)計(jì)與成品進(jìn)行深度反思，提出詳盡的改進(jìn)意見;進(jìn)行多次改進(jìn)設(shè)計(jì)與制作;進(jìn)行改進(jìn)可行性分析與檢測（3分）。

基于項(xiàng)目評價(jià)量規(guī)，教師給各過程環(huán)節(jié)打出分?jǐn)?shù)，并對學(xué)生活動(dòng)各過程提出不同建議與意見。如船模檢測展示后，第三小組提出船在平靜水流中穩(wěn)步前行而在激流中總是會倒的困惑，各組同學(xué)紛紛獻(xiàn)策：船舷安放位置調(diào)整、船身加高、船艙內(nèi)部放重物壓艙……最后聚焦船干舷是不是越高越好的問題。最后學(xué)生連線場外專家進(jìn)行現(xiàn)場解疑，一番自發(fā)反思后，二次三次迭代改造實(shí)物船。他們還進(jìn)行現(xiàn)場競速測試，將船項(xiàng)目活動(dòng)推向高潮。現(xiàn)場競賽過程展示了新世紀(jì)新一代少年在船模領(lǐng)域中的風(fēng)采：既比智力，又比技能。整個(gè)實(shí)驗(yàn)方案的可行性分析、活動(dòng)開展情況評價(jià)、團(tuán)隊(duì)合作情況評價(jià)、活動(dòng)成果成敗評價(jià)等信息均有記錄。每一次活動(dòng)的感受、收獲、困難、思考和創(chuàng)想都記錄在科學(xué)小縱隊(duì)社團(tuán)活動(dòng)手冊上和學(xué)生成長記錄冊中。

本次“造一艘小船”化身“救援沖鋒舟計(jì)劃”科學(xué)實(shí)踐活動(dòng)，將科學(xué)實(shí)踐與項(xiàng)目化學(xué)習(xí)相融合，凸顯了小學(xué)科學(xué)新課標(biāo)關(guān)注核心素養(yǎng)、創(chuàng)新意識及工匠精神的培養(yǎng)。當(dāng)然，小學(xué)科學(xué)項(xiàng)目化學(xué)習(xí)實(shí)踐中充滿困惑，也帶來新的挑戰(zhàn)。我們唯有轉(zhuǎn)變觀念，基于STEAM理念、探究式學(xué)習(xí)、個(gè)性化學(xué)習(xí)、表現(xiàn)性評估的項(xiàng)目化學(xué)習(xí)，方能緊跟新課程改革步伐。

（作者單位：福建省寧德師范學(xué)院第二附屬小學(xué)）