架構項目實踐階梯 助力科學探究實效

黃晶

《義務教育小學科學課程標準》明確提出倡導跨學科學習方式，并指出以項目學習、問題解決為導向的課程組織方式，以利于學生創新能力的培養。新課標的指向促進了一線教師教育觀念的更新，也指引了科學課堂教學發展的新方向，由此，小學科學教育從相對單一的科學探究開始走向科技項目實踐。筆者對小學科學項目化學習實踐階梯的架構做了些許嘗試，結合具體案例呈現項目化學習各環節的具體實施，以望助力提升科學探究實效。

教科版小學科學教材五年級下冊第一單元“沉與浮”一直以來是教學中的一塊“硬骨頭”，因其涉及的力學原理和空間概念對于五年級學生來說太過于抽象，以往學生在學習中對“浮力如何影響物體的運動狀態”“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實生活中的實踐相聯結，而且每次學習過后學生對單元概念的掌握情況欠佳，更不用提遷移與運用了。教學這一課時，筆者結合了寧德地區的生活環境，從生活實際出發，取得了一定的效果。寧德地區素有“造船之鄉”稱號，東僑區也靠近良港三都澳海域，得天獨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，其間專業的造船修船工匠可為本活動提供大量學習交流的機會與技術支持。于是，本人在教學“造一艘小船”時，借項目化改進，圍繞“生活中的船”主項目課題，開展7個子項目課程研究（如圖1），每一課題具有相對應的教學重點與課時安排。

項目課程：生活中的船

本案例探討主題是項目中的第3個子課程“簡易救援船”，課程通過巧設驅動問題情境、搭建科學學習支架和評價反思成果迭代等，架構項目化學習實踐階梯，學習效果頗佳。

一、巧設驅動問題情境 開啟項目之旅

驅動型問題是能夠吸引并推動學生自主學習的很有“魔力”的問題。它包含有價值的內容，以真實世界中的情境作為錨點，進而促使整個項目活動保持連貫一致。

“簡易救援船”項目學習課始，筆者截取新聞視頻：1. 2021年7月21日，河南遭受特大暴雨，鄭州等周邊城市發生嚴重內澇，一些河流出現超警戒水位，個別水庫潰壩，人們無法第一時間逃生，險情造成多人遇難和失蹤。河南洪水牽動億萬中華兒女的心。2. 據福建省防汛抗旱指揮中心了解，福建省臺風多發，2021年將有多個臺風登陸或影響我省東南沿海。特別是我省閩東沿海7—8月份常臺風肆虐，出現洪水、暴雨災害，嚴重影響人們生活與出行。這兩個視頻引發驅動問題：面對這樣的臺風與暴雨危險，我們如何就地取材做一艘最少能承受一個人重量的沖鋒舟，以獲得最快時間自救或幫助他人實現援救？

真實救援任務情境驅動學生發散自己的思維。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、優化學習實踐過程 啟航項目之實

從實踐的意義來說，學生在學科項目化學習中要盡可能像真正的學科專家那樣進行思考與實踐：既像一個真正的科學家、工程師、作家、數學家、新聞工作者那樣遇到真實的問題迅速進行決策和解決;也需要考慮作為一個現代公民在面對真實且復雜的問題時，該如何積極思考和明智行動。

在項目化學習實踐中，科學小縱隊的20名學生，根據興趣愛好與個性特長分成5隊，每組有船長、材料師、美工設計師和建筑師，以明確的人員分工應對造船的龐大工程。學校還配備了1名科學實踐導師、1名技術導師、1名數據測算導師，進行全程跟蹤與指導。其中，科學實踐導師落實采購物質清單，安排上報學?？倓仗幗y一采購。因此，船項目活動有了充足的物質保障與明確的職責分工。

設計之初，學生先獨立思考打算造一艘怎樣的船，再進行小組決策。從個人想法到頭腦風暴確定小組決策，學生經歷了一輪平等對話與知識決策過程。接下去，為了合理安排學習進度，優化學習過程，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平臺發布課程學習內容，包含：浮力的應用之輪船問題、船的歷史、帆船航行原理、3Done基礎教程等，供學生進行自我差異化學習。例如，UMA平臺中3Done基礎教程內容含有課程視頻講解和設計實例展示及可能疑難問題解答等，經過三個階段課程學習后學生向平臺提交自行定義設計的3D設計圖和設計意圖的文稿。筆者在手機或電腦上進行實時評價與針對性提問，指導學生實時修改完善。平臺學生也可隨時進入他人學習空間了解學習情況與交流體會。整個過程將學習目標與學習要點嵌入課程后臺，全程全員可視化學習，共享全體成員的學習資源，隨時接受教師和同學們的建議與提問。如此，課堂變成學生資源共享、共同答疑惑和交流評價的陣地，以最大范圍推進船課程實施。

三、巧搭項目學習支架 領航項目之行

項目式教學實踐中，搭建學習支架能提供必要的支持，使每一位學生都可以踮起腳尖夠到學習目標。隨著學生學習方法的養成與學習能力的發展，教師再逐步撤除學習支架。

1. 利用知識內容，搭建目標型學習支架。

項目課程學習是系統連貫的學習過程，通常包含長線項目、鏈式課程項目，其學習任務一般會按環節或階段拆分成項目子任務。教師可在學生現有知識和學習目標間建立一種幫助學生理解的支架，助力學生掌握、建構、內化所學知識技能。

“緊急救援船項目設計與制作”項目課程伊始，筆者提出總問題“作為緊急救援船，你覺得要具備哪些要求”，引發學生自主思考、合作交流。學生提出此船要能夠載人，還要便于劃行，同時能夠幫助人們成功撤離，等等。通過系統梳理，他們共同得出船模設計時應考慮其安全性，能承重、易撤離等因素。那么，船模設計如何盡量達到以上三個目標呢？學生已通過圖書館與網絡搜集相關船的資料與浮力概念知識，但普遍存在信息太深、學生不易理解的問題，而且學生的理解水平差異也大，因此筆者決定引導學生將“浮力”先弄明白。為此，借助科學小縱隊實驗室，學生以小組為單位設計如下三個探究實驗，填寫實驗記錄單。實驗一：改變物體的形狀，能否改變在水中的沉浮狀態？實驗二：上浮（下沉）的物體在水中受到的浮力大小與什么有關？實驗三：物體在水中受到的浮力如何測算？通過探究實驗，學生建構了“浮力大小與物體浸入水中體積有關”這一概念，并能夠對“為什么鋼鐵造的船能漂浮在水面上”做出科學的解釋，同時也理解了“物體在水中的沉浮狀況與物體受到的浮力與重力有關”。通過“浮力”這個知識支架，筆者引導學生串聯起原有知識與新的學習目標，取得良好的教學成效。

可見，目標支架的設計要有清晰的目標驅動。達成目標的一個個關鍵點就像一個個錨，鏈接學生原有認知體系，既要讓他們保持前期學習動機，又要讓他們清晰地認識學習目標。

2. 助力學習指南，規劃技術型學習支架。

科學項目式學習中，學生往往因為認知水平和學習能力有限，陷入有意識無能力或無意識無能力的學習困境。此時，教師應精心設計連貫性、層層推進的問題鏈和問題矩陣，從過程方法、知識技能等多個層面給予學生多樣化支持。

本課項目學習伊始，筆者就公布了以上救援船項目四項pk賽規則（即本項目學習支架），每一支架中均超鏈接相對應的學習內容與活動要求。其間有科學實驗視頻解析、Excel數據統計分析、產品介紹具體要求、轉移測試得分計算、評價量規表模板，等等（如圖2）。

教師將課件推送至學生平板電腦中，學生即可菜單式點擊信息化流程圖中的學習細目，參考其出現的學習指南來進行船模設計與實物制作。

這樣的學習支架精簡了教師講授過程，教師方得以深入各小組內部指導學生學習。同時，學生明確船項目研究要求，理清項目探究思路，明確何時、如何完成任務，進而有序開展船項目實踐活動。整個環節有條不紊，真正將課堂中的大部分時間還給學生，讓他們能深入研究與實踐。

又如，在船模檢測時學生未能發現小組船模問題所在，為此筆者啟用華為手機延時拍照功能，投屏再次觀看慢動作視頻，引導學生發現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，筆者再組織學生對船的初次設計與船模檢測中存在的主要問題進行一一梳理歸納（如下表所示），并組織多次課后思考和信息調研。

針對問題1：吸收現代生活應用中的各種信息，盡量將船身設計成流線型，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定性和浮性，學生嘗試給船中心加重物;也有的在船底面以下增加重物;還有的設計空氣艙……

學生發現增加了以上想法后，原先設計的數據就有問題了，于是又得重新計算、重新畫圖。當然其間也有部分小組學生未修改設計圖紙，直接制作實物船，以至于出現測算吃水深度不準與船體結構不穩定導致頭重身輕等現象。在不斷的實踐中，學生慢慢在摸索中前行。

以上優化的項目學習實踐，合理安排學生的課內與課外學習，真正解決了教學時船模設計制作的現實性問題，讓船項目學習更扎實有效。

四、巧借成果過程評價 引領迭代之終

在項目式學習的過程中，教師如何反饋階段性學習成果？如何將學生的個性化學習進程可視化？項目期間如何使用形成性評估？怎樣確保學生朝著完成項目成果的正確方向前進？船項目過程評價量規很好地解決以上問題。該評價量規表從資料收集、設計創意、成本核算、分工協作、成果展示、反思迭代六方面入手進行測評。做得好的學生，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;進行標注，書寫啟發感受（2分）。③收集多種資料;進行標注，書寫啟發感受;對各種資料進行分類整理（3分）。

2. 設計創意：①設計方案未改進，作品未按照設計圖進行制作（1分）。②設計方案有改進;改進部分能提高作品的性能或美觀程度（2分）。③設計方案有改進;改進部分能提高作品的性能或美觀程度;能多次改進，具有創新性（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;有詳細說明廢品利用（2分）。③有精確的成本核算;有詳細說明廢品利用;成本低廉合理（3分）。

4. 分工協作：①無明確人員分工（1分）。②每個組員都有自己的任務;組員努力完成自己承擔的任務（2分）。③每個組員都有自己的任務;組員努力完成自己承擔的任務;合作中主動提出設想，樂于交流（3分）。

5. 成果展示：①完成一張簡單的船海報，并進行簡單介紹（1分）。②海報能體現研究過程;展示時較清晰地反映活動主題（2分）。③海報能詳細體現研究過程;展示時能清晰地反映活動主題;展示時重點突出，表述流暢（3分）。

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

基于項目評價量規，教師給各過程環節打出分數，并對學生活動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步前行而在激流中總是會倒的困惑，各組同學紛紛獻策：船舷安放位置調整、船身加高、船艙內部放重物壓艙……最后聚焦船干舷是不是越高越好的問題。最后學生連線場外專家進行現場解疑，一番自發反思后，二次三次迭代改造實物船。他們還進行現場競速測試，將船項目活動推向高潮。現場競賽過程展示了新世紀新一代少年在船模領域中的風采：既比智力，又比技能。整個實驗方案的可行性分析、活動開展情況評價、團隊合作情況評價、活動成果成敗評價等信息均有記錄。每一次活動的感受、收獲、困難、思考和創想都記錄在科學小縱隊社團活動手冊上和學生成長記錄冊中。

本次“造一艘小船”化身“救援沖鋒舟計劃”科學實踐活動，將科學實踐與項目化學習相融合，凸顯了小學科學新課標關注核心素養、創新意識及工匠精神的培養。當然，小學科學項目化學習實踐中充滿困惑，也帶來新的挑戰。我們唯有轉變觀念，基于STEAM理念、探究式學習、個性化學習、表現性評估的項目化學習，方能緊跟新課程改革步伐。

（作者單位：福建省寧德師范學院第二附屬小學）