基于教材的工程類項目式學習活動與課程標準的聯系

凌婧

摘要：以“改造風力計”項目式學習案例為例，探討如何引導學生綜合運用所學知識和身邊的材料完成風力計模型的改造，以此測量風的大小，通過具體的數值反映出風速和風力等相關信息，在此過程中鍛煉學生的合作交流能力，提高學生的創造力、批判性思維能力、工程思維及實踐能力。此外，對該項目式學習活動與課程標準的聯系進行了分析。

關鍵詞：項目式學習活動;課程標準;改造風力計

一、項目研究主題

改造風力計。

二、項目任務

了解風力計，并嘗試自己設計、制作一個能測出具體數值的風力計。

三、背景介紹

學生在學習完蘇教版小學科學三年級下冊第五單元“風向和風力”后，對風力的判斷停留在“風級歌”的具體層面，或者是制作學具袋里的風力風向標模型去觀測風力風向。但是這個模型只能初步指示風向，依靠視覺觀察比較風力的大小，并不能明確測量出風力究竟有多大。故此，筆者設計了此項目式學習案例，希望通過該項目式學習，學生能綜合運用所學知識和身邊的材料完成風力計模型的改造，以此測量風力的大小，通過具體的數值反映出風速和風力等相關信息。筆者希望在此過程中鍛煉學生的合作交流能力，提高學生的創造力、批判性思維能力、工程思維及實踐能力。

四、項目與課程標準的聯系

（一）與課程目標的具體聯系

1.科學知識目標

（1）了解物質的基本性質和基本運動形式，認識物體的運動、力的作用、能量、能量的不同形式及其相互轉換。

（2）認識人類與環境的關系。

（3）了解技術是人類能力的延伸，技術是改變世界的力量，技術推動著人類社會的發展和文明進程。

該項目聯系課堂活動的期望表現：

（1）知道風車旋轉產生的動能可以轉換成電能進行測量;知道可利用風車風杯的轉速代替風速的測量。

（2）知道改造風力計的工程是依據所學科學原理設計和改造簡易風力計的活動;知道設計包括一系列步驟，完成一項工程設計需要分工與合作、需要考慮很多因素，任何設計都受到一定的條件制約。

（3）意識到科學技術的進步可以幫助人類利用更多更好的工具精確、便利、快捷地探索自然。

2.科學探究目標

（1）知道科學探究需要圍繞已提出和聚焦的問題設計研究方案，通過收集和分析信息獲取證據，經過推理得出結論，并通過有效表達與他人交流自己的探究結果和觀點;能運用科學探究方法解決比較簡單的日常生活問題。

（2）初步了解分析、綜合、比較、分類、抽象、概括、 推理、類比等思維方法，發展學習能力、思維能力、實踐能力和創新能力，以及運用科學語言與他人交流和溝通的能力。

該項目聯系課堂活動的期望表現：

提出并界定問題：能夠定義改進版風力計的約束條件和標準;確定測量風速的關鍵在于可以測量其他指標來代替風速的測量，如風杯轉速。

前期研究：根據條件性材料聯系已學知識，通過分析、比較了解幾種轉速儀的測量原理;能根據已學知識推理出可將風杯轉動的動能轉化成磁能、電能等進行測量。

設計方案：首先，將前期研究中心學習的信息轉移到新風力計的改進設計中，使用工程設計流程（考慮項目問題、約束條件和產品標準）對改進版風力計的設計進行頭腦風暴，并與小組中的其他人進行比較，利用他們的已有知識和資料評估每個創意是否能滿足特定需求。其次，確定以繪圖或表格的方式形成小組方案，進行課堂展示和評估。最后，完善設計解決方案。

制作模型：各小組根據修改后的設計方案進行有步驟的分工制作。

測試改進：小組各成員能根據標準和約束條件對模型進行測試與評估，全班針對各組制作的模型進行評分、提問、評價與建議，以確定哪種設計最能解決問題。最后，各組對自己的模型進行優化迭代。

3.科學態度目標

（1）對自然現象保持好奇心和探究熱情，樂于參加觀察、實驗、制作、調查等科學活動，并能在活動中克服困難，完成預定的任務。

（2）具有基于證據和推理發表自己見解的意識;樂于傾聽不同的意見和理解別人的想法，不迷信權威;實事求是，勇于修正與完善自己的觀點。

（3）在科學學習中運用批判性思維大膽質疑，善于從不同角度思考問題，追求創新。

（4）在科學探究活動中主動與他人合作，積極參與交流和討論，尊重他人的情感和態度。

該項目聯系課堂活動的期望表現：

（1）小組成員能夠自主分析問題，積極思考如何快速簡便地測出風杯轉速，不論個人想法是否正確，主動提出想法與質疑，聆聽他人建議，重新審視自己的觀點。

（2）小組成員能夠合作默契地用畫圖和標注的方式進行方案設計，能突出創新點，并標出自己的疑問與困惑。

（3）了解一些問題總是有不止一個解決方案，所以比較、測試和交流是極其有益的。

4.科學、技術、社會與環境目標

（1）初步了解所學的科學知識在日常生活中的應用。

（2）初步了解人類活動對自然環境、生活條件及社會變遷的影響;了解社會需求是推動科學技術發展的動力;了解科學技術已成為社會與經濟發展的重要推動力量。

該項目聯系課堂活動的期望表現：在整節課的學習過程中，積極獲取新知識，不固守成規，能對新知識加以提煉并運用到新的場景中。

（二）與大概念的具體聯系

1.機械能、聲、光、熱、電、磁是能量的不同表現形式

該項目聯系課堂活動的期望表現：

（1）將科學的理念應用于設計、測試和改進裝置。對風力計風杯轉速的比較可將風杯旋轉產生的動能轉化成其他能量進行測量比較。

（2）根據資料了解不同類型的轉速儀：分析跳繩計數器、激光轉速儀和自行車碼表的原理，理解機械能、光能、電能、磁能在其中的運用。

（3）地球上有大氣、水、生物、土壤和巖石，地球內部有地殼、地幔和地核。

該項目聯系課堂活動的期望表現：

研究本地的天氣記錄，以便選擇合適的材料和結構類型來設計風力計。

（4）工程技術的關鍵是設計，技術的核心是發明，是人們對自然的利用和改造。工程是運用科學和技術進行設計，以解決實際問題和制造產品的活動。

該項目聯系課堂活動的期望表現：

在整個活動中，以工程思維貫穿每項活動，體驗工程師的具體工作流程。

（三）與其他學科的具體聯系

1.運用數學和計算思維

該項目聯系課堂活動的期望表現：

分析風速與風杯轉速的關系，將自行車碼表顯示的行駛路程與風杯轉速進行換算。

2.結構與功能

該項目聯系課堂活動的期望表現：

在工程實踐中發現產品設計方案（結構設計）與實際風速測量的難易程度之間的關系。

參考文獻：

[1]高瀟怡，喻婭妮.關注項目式學習中的驅動性問題[J].中國教師，2020（07）.

（責任編輯：奚春皓）