課程連理追求理解的科學課項目化學習設計

莫宇紅

美國《K-12科學教育框架》指出：“學生應該學習如何習得科學知識，以及如何探索科學解釋;學生應該學習如何應用科學，特別是借助于工程設計過程進行學習。”筆者立足于現行科學教材，將STEM項目化學習融入教學，通過課程連理，巧妙連接學校課程，連接內容，連接需求，連接價值，讓學習充滿趣味和意義，點燃學生對科學學習的熱愛、執著與信念，走向追求理解的深度學習。下面以蘇教版小學科學“形狀與結構”單元的教學為例，簡要交流幾點思考與實踐。

一、課程連理連接內容，設置真實的問題情境

蘇教版小學科學教材主編、南師大郝京華教授指出：“學生原有的知識經驗是他們建構新知識的基礎，老師的任務應是在與學生的互動中幫助學生建構知識，而不是把前人的知識宣講給學生。”的確，科學不是一個個孤立的知識點，科學學習不僅需要學生深入理解所學的課程內容，還要能夠將知識運用于更為廣泛的真實情境。通過應用，進一步理解新的知識，解決新的問題，在學以致用中，活化知識，真正了解知識的內在意義。

現今，越來越多的科學老師在日常教學和社團活動中嘗試對國家課程的二次開發，探索國家課程校本化的實施路徑。筆者基于教材開展項目化學習，這樣的項目化學習，學生有較好的知識基礎，連接學校多元課程內容，創設真實的問題情境，學生在熟悉的場景中主動學習、全情投入。

設計《建橋梁》一課的項目化學習時，老師請學生介紹身邊的橋梁，交流橋梁的分類方法，認識歸納橋梁的特點和結構，從學校“行走的思政課——不一樣的伯瀆河尋訪活動”出發，創設問題情境，展示學生的調查發現：無錫的母親河伯瀆河，河水清澈，景觀優美。為了便于兩岸通行，居民希望在泰伯公園段建一座橋，現橋梁規劃公司征集伯瀆河橋梁設計方案。此時，學生共同思考：設計建造橋梁是一個工程問題，為了解決這個工程問題，我們至少需要知道什么？面對近在咫尺的伯瀆河和親身參與的伯瀆河研學課程，學生充滿親切感，極為主動地參與問題研討，一起深入了解前期“關于伯瀆河泰伯公園段建造橋梁的調查問卷”，一起深入分析設計建造一座符合條件的橋梁的關鍵要素，一起深度參與伯瀆河橋梁的方案設計。

學生知道，一座好的橋梁要根據需求有針對性地設計建造，做到牢固、承重力好、美觀實用、適應周邊環境、有效控制成本等，其中牢固、承重力好是保障橋梁質量極為重要的方面。為此，他們先后提出“不同形狀的橋梁哪個承重力好”“同等條件下如何提升橋梁承重力”等問題。在掌握所需知識的基礎上，再以小組為單位開啟項目任務，每組都制作出了滿足需求、富有個性的橋梁模型。

在整個項目化學習設計中，老師打開視域，打破界限，連接課程內容，設置真實的問題情境，以方案征集為載體，以問題解決為目標，以項目學習為手段。學生步步深入，快速聚焦問題核心，環環相扣，主動建構知識體系，在熟悉的課程內容和真實的問題情境中，積極思考、系統分析、科學設計，取得了意想不到的效果。

二、課程連理連接需求，推進適切的設計思考

教育開始于生命，最好的教育并非塑造了“誰”，而是點燃了“我”。老師需喚醒學生主動學習的內生動力，從而獲得有意義的學習經歷。有意義學習，最初由美國心理學家奧蘇伯爾提出，需要滿足三個條件：學習者要有從事有意義學習的傾向（心向），即有較強的學習興趣和學習動機;學習者必須能夠積極主動地去實現新舊知識間的聯系;學習者應具備學習新知識所需要的適當的舊知識，以便形成聯系。學生通過“意義理解”來發現自身的內在學習能力，喚起原有的知識經驗，激發主動參與的熱情。

筆者認為，強烈的學習興趣、學習動機是獲得有意義學習經歷的前提與基礎。在項目化學習的設計過程中，為了激發學生的學習興趣，筆者整合課程，跨界連接，連接學生的內在需求，推進適切的設計思考，不斷優化項目設計方案。

設計《搭支架》一課的項目化學習時，學生在前一課《折形狀》的學習中，已經知道形狀與承受力的關系，此時老師設置情境，請學生通過觀察折疊桌、折疊椅等野餐物品來認識支架結構。通過實驗和動手制作活動，讓學生發現：不同形狀的支架堅固程度不同，三角形支架具有穩定、堅固、耗材少的特點。新舊知識的聯系，有效激發了學生研究形狀與力、結構與穩定性關系的興趣，以及選擇合適材料、運用不同方法搭建不同結構支架的強烈欲望。為了滿足學生的探索需求，解決電子閱讀課程中學生切實遇到的平板電腦缺少合適支架的問題，科學老師提出項目學習任務：用15根小木棒和胡蘿卜塊給學校平板電腦搭建橫、豎擺放均穩固的支架模型。

面對任務，學生從日常平板電腦的使用出發，平板電腦的重量、長度、寬度與厚度分別是多少，閱讀時最佳的擺放角度是多少，支架上窄下寬、重心下移怎么做到……一系列問題被學生提出來，他們在小組內熱烈討論，像建筑師一樣設計思考，有序推進項目學習。

設計。畫出心目中平板支架的樣子，形成設計草圖，預先測量木棒的長度，規劃好使用的材料和連接的方式，在設計圖上標出來。

搭建。根據設計圖搭建支架。如果在搭建過程中遇到問題，及時調整設計圖和制作過程。

測試。測量支架的穩定性，以及平板電腦擺放角度是否合適。

改進。根據不足改進設計和制作，優化方案與流程。如果遇到新問題，就重啟新一輪設計搭建流程。學生在項目化學習的過程中，充分經歷，每個人都積極參與實踐，體驗設計、思考、制作的樂趣，在“變一處而動全身”的項目任務解決中，思考問題更有廣度、深度，項目方案日趨優化。

一位好老師，好似建材超市的經理，把學生帶入超市，為學生提供優選的建材，然后讓學生根據需求，自己深入思考、設計、動手建造自己的房子或產品。其間，學生主動習得，對形狀與結構的特點把握得更加準確，對新舊知識間的聯系理解得更加透徹，真切地感受到他們深入學習、融入團隊的快樂與無限創造力。

三、課程連理連接價值，實施迭代的建模改進

《江蘇省基礎教育STEM課程指導綱要（試行）》指出：“STEM課程以提高每個學生的STEM素養為總目標。通過課程學習，學生能夠對STEM領域產生學習興趣，親歷STEM實踐活動過程，逐步形成正確的價值觀念、必備品格和STEM關鍵能力。具體來說，STEM素養包括知識融通與應用、系統設計與創新、物化實踐與表達、文化體驗與認同、科學態度與責任擔當等內容。”學校當以文化立校、課程育人，以項目化學習為主要學習方式的STEM課程，重在發展每一位學生的STEM素養，是以培養人為核心的跨學科整合性課程，其迭代性、創造性讓課程的價值流光溢彩。

筆者認為，育人是個系統工程，項目化學習等優質課程好似一顆顆散落的珍珠，如何連珠成串，發揮“1+1>2”的效能？老師必須回歸育人本源，叩問“培養什么樣的人、怎樣培養人、為誰培養人”的根本問題，課程連理連接價值，堅守“立德樹人”的本真追求，潤品立德，鑄就學生人生底色。

設計《造房子》一課的項目化學習時，老師以“營造濃郁的書香氛圍，學校準備開發校園樓梯角作為書屋，邀請同學們共同來設計建造‘校園悅讀書屋”為項目任務，明確建造地點——校園樓梯角，使用建造材料——舊報紙、牙簽、膠帶、尺子，學習房屋、物品“從大到小”縮比例畫圖和建模的方法。學生同樣經歷畫圖評估、搭建模型、測試檢驗、改進完善的學習流程。畫圖前，學生根據閱讀者需求，確定書屋的大小、形狀、結構，按比例畫框架圖;畫圖后，學生初步評估并修改，估算出材料的數量，將估算數據填寫在項目設計單中;評估后，學生根據設計圖，按比例搭建書屋模型，由下而上搭建框架;搭建完成后，學生對照任務要求，調試改進，直到符合要求為止。整個過程，學生參與熱情高，學習興趣濃，團結協作佳，遇到問題也能主動地找尋方法改進，始終堅持不懈地追根究底，屢敗屢試地完善優化，直至問題解決，充分發揚小小工程師實現自我、超越自我的個人價值和大國工匠持之以恒、精益求精的職業精神。

一次次經歷為了完成項目任務的反復嘗試與調整，學生清醒地認識到：設計無止境，沒有最好，只有更好。隨著認識的提升，課程價值的凸顯，學生的設計迭代改進，創新的意識和實踐的能力向上生長，在“知不足而后勇”的內生動力驅使下一路向前。這樣的科學課堂無疑讓學生充滿興趣、深深愛上。中國科技飛速發展，學生在項目化學習中更多地了解祖國的重要科技成果，課堂成為最好的愛國主義教育陣地，家國情懷根植于每一個學生的心中。

課程連理，打開了課程的邊界，連接內容、連接需求、連接價值，延展了項目化學習的“場”。在這“場”里，多元輻射，動態發展，師生雙邊賦能，成為項目化學習的積極參與者、研究者和受益者，激發了學習的熱情，生成了學習的智慧，提升了自我的價值，走向追求理解的深度學習。