《熱輻射》實驗課中的項目式學習

陳文靜

〔摘? ? 要〕? 項目式學習是有思維含量和思維發展意義的學習。本文以《熱輻射》一課為例，從“聚焦問題”“情境創設”“任務驅動”“測試評價”這四點分解教材活動，圍繞“簡易太陽灶”展開研究，從而一步步完成項目式學習教學探索，對于學生鞏固知識、培養習慣、提升能力，對于教師檢測教學效果、精準分析學情、改進教學方法，均具有重要的推動價值。

〔關鍵詞〕? 小學科學；項目式學習；熱輻射

〔中圖分類號〕? G424? ? ? ? ? ? ? ? 〔文獻標識碼〕? A? ? ? ? ?〔文章編號〕? 1674-6317? ? （2024）? 10? ? 073-075

素養培養視角下的項目式學習是學生在一段時間內通過對真實的、有挑戰性的問題進行持續探究，實現對核心知識的再建構和思維遷移的目的。《熱輻射》一課借助對生活中常見現象的分析解讀，旨在讓學生知道熱還可以直接向周圍發射，從而進一步認識熱輻射。本文研究的項目式學習，是對教材熱輻射活動的進一步優化。筆者認為，活動可以從以下幾個方面展開。

一、問題聚焦

在項目式學習中，核心問題是支撐起學習內容和結構的腳手架。一個項目式問題的出現，必然要以真實的問題為依托，以問題為導向，從真實情境切入，在研究中體現它的價值。而在日常小學科學作業的設計中，要把準科學學科的基礎性，過多、過難的作業反而不符合小學生的年齡特點與層次。

本文所研究的課題《熱輻射》，是蘇教版小學科學五年級上冊第二單元“熱傳遞”單元的第3課，與前兩課呈并列關系，同時也是對前兩課的總結與延續。單元主題與生活實際息息相關，有大量生活事例作為學習素材。本課借助對生活中常見現象的依序分析解讀，旨在讓學生知道熱還可以直接向周圍發射，從而進一步認識熱輻射。針對五年級學生，教師可以將《熱輻射》一課中的活動問題聚焦于研究玻璃管中水熱得快慢的影響因素。

例如，聚焦輻射現象了解概念后，教師提出核心問題“玻璃管中水熱得快慢與什么因素有關？”學生有依據地進行猜想并討論，再在班級由小組之間兩兩合作進行對比實驗，完成實驗記錄單，匯報分享。當然，小小簡易太陽灶里影響熱輻射的因素有很多，如太陽灶的形狀、大小，反光板聚焦的位置，受熱物體顏色的深淺，等等。教師在設計聚焦問題時，要充分考慮學生的差異性，根據五年級學生大體的水平層次，調整問題的難度。由于課堂時間有限，各班級風格不同，課堂上暫時只圍繞其中幾種師生共同挑選確定的因素展開研究，將學生對其他因素的探究興趣保留到課后繼續完成。

在項目式學習中，一個好的問題能夠提供廣闊的探索空間。一定程度上，它既能激發學生的學習欲望，幫助其獲取新知，還能讓學生在探究過程中通過問題的研究獲得學科知識，從而提升科學核心素養。

二、情境創設

我們不難發現，《熱輻射》一課的活動內容偏工程實踐類，“不好上”程度讓許多年輕教師發愁。《義務教育科學課程標準》（2022年版）中提到，“技術、工程與社會”和“工程設計與物化”也屬學科課程內容。那么，究竟如何處理教材中的此類環節，又如何在小學科學課堂上巧妙穿插實踐活動呢？項目式學習于是應運而生。

項目式學習不同于傳統的課堂知識傳授，它將廣闊的生活、學習等各種專業活動場所都納入課堂的范疇中，更具有開放性。現實生活中，大多數活動都與我們學習到的知識息息相關。在我看來，要將所學知識與現實生活緊密聯系在一起，可以考慮教學情境的創設，尤其是利用一些已有的資源。

通過本單元的學習，學生依次認識了熱傳導、熱對流和熱輻射三個科學概念，知道熱傳遞有傳導、對流、輻射三種形式。熱的傳遞有一定的媒介，同時，熱也可以不依靠任何物質傳遞，即使是在真空中也能進行，這就是本課所學的“熱輻射”。在學習探究過程中，學生也認識到不同材料的導熱性能不同。但是，一節科學課只有40分鐘，留給學生自主學習的時間有限，他們難以在實際生活中應用熱傳遞單元所學感性認知，更別提在設計和制作中綜合運用了。這時，我們可以結合項目式學習的理念，為學生創設一種真實的情境：在班級開展簡易太陽灶設計大賽，引導學生從選擇材料、畫設計圖、測試制作、對比優化的過程中深度感知熱輻射的特點。

在這項作業中，學生能否縝密思考選擇合適的材料，能否把自己的設計用紙筆的方式清晰描述，又能否使用材料順利完成簡易太陽灶的制作……這些都是考驗。五年級學生剛步入高年段，競爭意識初顯，在班級開展這樣的設計大賽讓他們頗有興趣。這就是項目式學習，是有思維含量和思維發展意義的學習。作為體現素養發展取向的學習方式，要讓學生透過問題的情境看到問題的本質，在實際問題的探究和解決中，調動和激活相關知識，形成可遷移的思維方式，并在項目的完成中實現對學科知識的深度理解。從這個意義上說，項目式學習是創造條件讓學生不斷迸發思維火花、產生精彩觀念的過程。它突出了學生的主體地位，借助身邊資源創設了良好的學習情境，在問題的探究中激發學生積極思維。

三、任務驅動

教師在遵循新課改要求的前提下，還可針對“制作太陽灶模型”活動開展個性化激勵，多傾聽學生的奇思妙想，以此盡可能充分地開發和挖掘學生潛能，為后續的科技創新與發明創造奠定基礎。

在《熱輻射》一課中，簡易太陽灶的制作說起來簡單，但背后的學問也不少。我們可以結合項目式學習，把它設計成一個個性化活動：改進簡易太陽灶，也就是該項目式學習的驅動型任務。不可否認，學生在身體素質、智力水平、性格等方面都有所不同，學生的個體差異性是客觀存在的。教師應從實際出發，尊重每個學生的差異，才能促進每個學生和諧發展，把新課改落到實處，切實推進素質教育。這份作業難度較大，富有挑戰性，教師可以挑選部分學生開展。

教材中，活動是使用身邊的紙板材料，逐步折疊粘貼制成一個方形紙框，再將裝有水的玻璃管固定在支架上，測量管內水的溫度變化。然而，我在實際教學過程中遇到了幾個問題：紙質支架輕，易倒，無法穩定立在桌面上；取暖器傾斜放置，支架高度不足以較好地接收熱輻射；器材眾多不便于移動，且不美觀；溫度計數據有誤差。項目式學習的重要使命之一，就是要讓學生擁有真實的問題解決經歷，成為積極的行動者，調動已有的知識經驗、能力基礎，創造性地解決真實情境中的問題。因此，針對以上幾點不足，鼓勵學生開動腦筋，想方設法改進熱輻射實驗裝置教具。開展此項任務后，班級學生紛紛對不足表示認同，討論得很熱烈，我驚喜地收到了很多來自學生的改進方法，生動而富有創意。但這種口頭的表達可能并不能完全表明學生設計的亮點之處，因此，教師需提供相應的設計圖紙，讓學生把自己的設計畫出來，同時標注出關鍵信息數據。

四、測試評價

項目式學習并不是簡單地讓學生完成活動產生成果，而是要讓學生經歷有意義的學習實踐歷程，做到知、行、思三位一體。要讓簡易太陽灶變得更“簡易”，就得“心動不如行動”，必須做做看。

首先，要讓裝置穩重，選擇用鐵架子代替方形紙框。紙框放置在托盤上，因此制作鐵架前還需測算墊了托盤后的紙框各個邊的數據，用設計圖表明。鐵架總高15.5cm，兩側有15cm長的底邊支撐，總寬為12cm，上下兩端有圓形鉆孔用于盛放玻璃管。測量與設計結束后，這樣一個鐵架怎么做出來呢？學生的力量是有限的，教師個人的能力也受專業所限，這時，聘請專家的必要性顯而易見。為保證終身教育視域下項目式學習的有序開展，需充分發揮教師的引領作用，構建專兼結合、多渠道共建的項目式學習課程研發師資隊伍。鑒于現實生活中的問題大多十分復雜，所以一個項目式學習活動需要有一個團隊或者各自具備不同領域專長的一群人共同解決。這里，我們需請專業人士進行焊接制作。其次，考慮到多方面因素，溫度計往往測量得不夠精準，改進時我們選擇采用溫度傳感器代替，將玻璃管塞子用剪刀戳一個小孔，使溫度傳感器可以直接測量玻璃管內水的溫度。項目式學習最重要的價值是對問題持續不斷加以探究，這是學習的本質。從工程實踐來說，項目式學習解決的是真實世界的復雜問題，因此實施的關鍵在于讓學生考慮現實限制條件。通過上述的簡易太陽灶活動，我們發現學生能通過反復嘗試，最終找到適合制作的、最佳的材料，從而有效激發潛能，完善制作，發揚了項目式學習的優點。

一個有效的項目式學習活動是怎樣的？如何通過項目式學習提高學生的素養？這些都離不開即時有效的評價。我們使用改進后的實驗裝置再次開展教學活動，把對比實驗時間統一控制在5分鐘內。在小組實驗中發現：小組研究的變量是與熱源之間的距離。距離近的玻璃管初始溫度為21.0℃，變化了12.6℃，即溫度傳感器顯示為33.6℃；另一玻璃管放置較遠，記錄的初始溫度為23.2℃，5分鐘后溫度為30.4℃，上升了7.2℃。小組成員經計算比較得知“近距離升溫快”。在全班實時投屏分享數據后，其他同學無異議，因此可以得出結論：靠熱源越近，溫度升得越快；靠熱源越遠，溫度升得越慢。同樣的，另一小組在對比實驗中改變了“受熱物體顏色深淺”條件，他們的玻璃管一只包有黑紙，玻璃管中水的初始溫度為21.1℃，另一只玻璃管沒有黑紙覆蓋，初始溫度為25.3℃。5分鐘后再次記錄溫度。經計算發現，包了黑紙的試管溫度上升了7.8℃，無黑紙玻璃管中的水溫上升了6.2℃。分析數據發現，受熱物體顏色較深時溫度上升得較快。評價引領教學，種種數據表明，學生在實驗中有發現有收獲，實現了《熱輻射》一課的教學目標層次。可以說，改進后的實驗裝置美觀簡便，較好地解決了上述遇到的問題，大大提高了課堂實驗效率。

項目式學習激發了學生的創意，同時維持了其對教材的興趣與思考，也能鞏固所學知識。這些學生聰明機靈，富有創造力，令人欣喜。在項目式學習活動開展期間，他們好奇，富有求知欲，創新意識不斷提升。同時，活動中也能培養學生的質疑精神，鼓勵學生大膽地想象和嘗試，從而獲得持續的、濃厚的學習興趣。學生在一次次思維碰撞中突破思維定式，把發散思維和聚合思維有機結合，從而獲得創新方法，逐步培養了創新精神。其實，這些成績也要歸功于平時，我校的科技小發明社團就是培養學生創意的基礎。每周三下午是陽光活動時間，師生開展圓桌討論，在討論中分享難題，在討論中互相支招，在討論中形成小發明、小研究。為了捕魚后快速測量魚的重量，我們發明組裝了可稱重抄漁網；為了讓冬小麥增產，我們用數據驗證了“蓋被法”的可行性；為了完善課堂實驗，我們改進了簡易太陽灶實驗裝置……科技發明社團為學生提供了發現、實踐、探究、再發現的一系列學習機會，有利于學生在真實的情境中解決問題并建構自己的知識體系。

在新課改理念的指導下，開展項目式學習活動，能夠有效促進學生綜合能力的發展。一方面，學生通過運用熱輻射核心概念與知識解決驅動性問題與任務，科學學科素養與問題解決能力得到培養。另一方面，學生為解決驅動性問題而形成簡易太陽灶裝置的過程，是一個新事物的創造過程，這對于培養學生的創新能力和創新精神是有益處的。在項目式學習過程中，學生隨時迸發出的一絲絲想法都可以和教師交流反饋。有了學生過程性的表現，教師就可以適當做出調整，找到問題所在并適時地提供相應的學習支架，師生之間增強了交互，很有效果。

綜上所述，在科學課程學業質量標準下的小學科學教學與項目式學習的融合還需不斷地實踐、檢測與改進。教師要以學生為中心，精心設計出有趣味、有思考、有提升的項目式學習活動，真正實現學生科學素養的提升。

【本文系江蘇省教育科學“十四五”規劃重點課題“科技思想引領下鄉村兒童創造型勞動實踐活動的開發研究”的階段性成果，編號：B/2022-03-07】

參考文獻

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