初中科學課程項目化學習的實踐與反思
——以“多層次探索太陽系”為例

鄭林明

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。

表1 “多層次探索太陽系”項目規劃

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）。

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）

（圖1）

（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。