初中科學課程項目化學習的實踐與反思

【摘 要】項目化學習在培養學生綜合運用各學科知識、進行科學探索和培養科學精神方面都有顯著效果。將科學與項目化學習有機結合，以科學課程標準為依據，以項目化學習為載體，采用建模、探究式教學模式，通過創設真實情境，激發學生學習科學的興趣，參與復雜的學習任務，以解決真實世界中的真問題，是學校開展科創類課程的重要路徑。

【關鍵詞】項目化學習；科學；太陽系

【中圖分類號】G633.93? 【文獻標志碼】A? 【文章編號】1005-6009（2022）67-0056-03

【作者簡介】鄭林明，江蘇省無錫市匡園雙語學校（江蘇無錫，214181）教師，二級教師。

項目化學習（簡稱PBL，Project-based Learning），倡導組織學生開展以建構主義理論為基礎、以科學技術與合作為支撐、以學生為主導的科學探究活動，注重創設真實情境，以問題為驅動。將科學課程與項目式學習有機結合，是學校開展科技創新活動的重要路徑。為了讓青少年深入了解中國航天事業的發展，激發青少年崇尚科學、探索未知、敢于創新的熱情，我校依托《義務教育科學課程標準（2022年版）》，以項目化學習為載體，于七年級開設“多層次探索太陽系”等科創項目式課程。下面，筆者將以此為例，進行具體闡述。

一、“多層次探索太陽系”項目的設計與實施

1.設計思想

以“太陽系”為核心概念，通過開展基于項目的“實驗探究+模型制作+科普/科幻閱讀”等系列活動，逐漸加深學生對太陽系的基本認知，發展學生的建模思維、空間想象等能力，養成嚴謹、細致的實驗態度和探究精神。

2.學情與課時安排

對于青少年來說，浩瀚的宇宙具有無窮的魅力。七年級學生需要糾正宇宙是虛無縹緲的錯誤認識，從宏觀角度和系統層面來認識和了解宇宙的結構，建立正確的太陽系概念。本項目活動利用校本選修課時間開展，總計12課時，每周三授課，具體教學任務及課時安排見下頁表1。

3.具體實施過程

觀看視頻《宇宙到底有多大》后，教師提出問題：假如你是一名星際探險家，你喜歡追求刺激的體驗，在探險過程中，你從不知道你下一次會在什么樣的星球著陸，這些星球有些很冷，有些很燙，有些晝夜溫差可以達到上千度。為了適應這樣的極端環境，你應該帶上什么樣的裝備？你的航空服和庇護所應該是什么材質的？

任務1：“日—地—月”建模

活動內容：（1）閱讀日、地、月的相關資料，了解三者的基本特征；（2）了解日、地、月三者的關系及運動規律，并按等比例建立“日—地—月”模型。

【設計意圖】“日—地—月”是學生較為熟知的，也是太陽系中的三類主要天體——恒星、行星和衛星。三者的運動是太陽系天體運動的主要方式，通過數據換算、建模，學生可初步感知天體的大小，培養學生的空間想象能力，為后面太陽系建模做鋪墊。

任務2：“太陽系”建模

活動內容：（1）閱讀太陽系資料，初步建立太陽系的科學概念；（2）通過比例換算，動手實踐，建立太陽系距離模型或者大小模型；（3）閱讀資料，了解八大行星的典型特征及發現歷史，了解太陽系的其他天體。

【設計意圖】在此過程中，教師可引導學生利用信息技術中的Excel表格函數進行等比例換算，為動手設計并制作太陽系模型提供數據支撐；選擇合適的參照物進行建模，幫助學生制定設計方案。學生通過計算、建構太陽系模型，使抽象的概念具象化。

任務3：太空探險

活動內容：（1）了解地球大氣層的作用和地球大氣層的垂直分布規律及特點；（2）實驗探究——體驗大氣壓強（見表2）；（3）對八大行星的環境分析、比較（自轉周期和公轉周期均以地球時間表示）。

[實驗名稱 步驟 現象 結論 喝牛奶 插入吸管，喝牛奶 針筒中的棉花糖 請你用針筒設計一個真空環境，觀察棉花糖在真空環境中的變化 哈勃瓶里的氣球 1.把氣球吹大，突然松手，觀察現象 2.把氣球嘴反過來套在哈勃瓶上，取下瓶底橡皮塞，在瓶子里吹氣球，吹到最大，塞上橡皮塞 ][表2 體驗大氣壓強]

【設計意圖】對于七年級學生來說，“大氣壓強”是抽象的，較難理解。在本環節的教學中，教師設置三個有趣的實驗探究，讓學生親身體驗并感知大氣壓強。教師可引導學生自主查找相關資料，經歷科學探究的過程，遷移和運用所學知識，去類比、了解和分析八大行星的環境。

任務4：航天工具

活動內容：播放視頻《飛天之箭》，展示中國古代的火箭，讓學生學習火箭的發展史。在此基礎上引出演示實驗“飲水桶中酒精燃燒實驗”（見圖1），模擬火箭發射的原理。（見圖2）

【設計意圖】在此環節中學生可觀察到酒精燃燒，產生淡藍色的火焰，釋放大量的熱和氣體，從桶口排出，飲水桶向上沖去。此時教師告知學生這是反作用力的效果，說明此化學反應的本質是乙醇+氧氣→二氧化碳+水蒸氣。此實驗模擬火箭發射原理，使學生進一步了解火箭的內部結構及發射原理：火箭發動機點火以后，推進劑在發動機燃燒室里燃燒，產生大量高壓氣體；高壓氣體從發動機噴管高速噴出，對火箭產生的反作用力使火箭沿氣體噴射的反方向前進。

任務5：成果交流——“探索太陽系”發布會

活動內容：學生分小組進行設計，選擇自己所要登陸的星球，并自主選擇喜歡的方式進行展示、交流與評價（可建議學生采用科幻寫作、科幻畫、科普劇、微電影、模型展示等方式）。

【設計意圖】開放性、多樣化的項目成果表達方式，促進了學生創新思維的發展，充分尊重了學生在課堂上的主體地位。

二、科學課程項目化學習的整合與反思

1.改變教與學的模式

在以“項目化學習”為載體的科學課堂中，注重科學探究，提倡學習方式多樣化。通過實驗探究、自主閱讀、交流討論，鼓勵學生的行為參與、思維參與，充分體現學生在教學中的主體作用，使學生從具體的探究活動中獲得體驗，培養其嚴謹、細致的實驗態度和批判質疑的精神。

2.發展高階思維能力

項目化學習不僅有助于學生對科學概念的深度理解與遷移運用，更能增強他們對整體知識的融會貫通。“太陽系”這一科學概念對于七年級學生來說是抽象的。建立等比例太陽系模型，使學生經歷材料的選擇、參照物的選取等過程，培養和提高了學生的問題解決能力和創新能力。另外，在分析、比較八大行星的環境時，學生能遷移和運用已有的關于“地球大氣層”和“大氣壓強”的知識，也促進了對已學知識的深度理解，發展了學生的高階思維能力。

3.注重多元化評價

第一，主體多元化。在“日—地—月”建模活動中，學生首先進行自評和互評，不同組別之間進行他評。自評對于學生來說是一種自我反思，互評則有助于激發學生思維，進一步優化或改進模型。第二，方式多樣化。教師要靈活運用即時性評價和延時評價。即時性評價能夠給予學生肯定和鼓勵，糾正學生的不當之處；延時評價則更多體現了師生之間的平等、友愛和尊重。第三，多維度評價。針對整個項目活動，最后通過創意寫作或科幻畫、科普情景劇等多種形式展示，給予學生更多自主選擇的空間。

在開展項目化學習活動時，教師要將科學知識一個個零散的點形成問題串或任務鏈，以真實情境為背景，讓學生參與復雜的任務，在這個過程中提高學生的問題解決能力和科學素養。

【參考文獻】

［1］教育部.義務教育科學課程標準（2022年版）［S］.北京：北京師范大學出版社，2022.

［2］夏雪梅.PBL項目化學習的實施：學習素養視角下的中國建構［M］.北京：教育科學出版社，2020.

［3］孫偉強.科技館中抽象科學概念具象化對策的思考與實踐——以中國科技館“宇宙探索——太陽系進行曲”教育活動為例［J］.自然科學博物館研究，2021（3）：76-83，96.

［4］魏銳，唐瓏暢.青少年科技創新項目式學習課程開發的思路與方法［J］.中國科技教育，2021（12）：10-14.