跨學科主題學習視域下的小學科學微項目化學習：模型、程式和策略

關鍵詞：微項目化學習；小學科學；活動程式；學科核心素養(yǎng)；跨學科主題學習

科學是一門綜合性、跨學科性和實踐性的課程。從研究對象來看，包括了物理學、化學、生物學、天文學等分支。從科學課程的內容結構來看，通過對學科核心概念的學習，理解物質與能量、結構與功能、系統(tǒng)與模型、穩(wěn)定與變化4個跨學科概念。并且課程內容要求將觀測、調查、實驗探究、項目研究等有機地融入到學習活動中。而項目式學習的本質就是基于問題解決的跨學科實踐活動[1]，這為跨學科主題學習視域下的科學微項目化學習提供了一定的目標導向。

微項目化學習是將單元或某個主題適切地進行微項目設計，將抽象的知識教學具象化、固定的活動方式靈活化、復雜的項目內容簡效化，從而能夠最大限度突破項目化學習與學科課堂教學之間的壁壘。相對于項目化學習而言，微項目學習具有簡單、靈活、便于實際教學應用等特點，以此在一定的時間和有限的空間內完成項目式實驗或探究。微項目化學習對于實現(xiàn)學科教學從“知識本位”向“育人本位”轉變，從“碎片學習”向“整體學習”進發(fā)，優(yōu)化課堂教學模式，增強學生問題意識和探究能力，推動學生核心素養(yǎng)發(fā)展具有重要意義。

一、小學科學微項目化學習的學習模型

課堂微項目是根據學科課程標準要求，緊扣教學內容，在課堂中把知識情境化、項目化，以某個單元主題或知識重難點為核心設置驅動性問題，引導學生開展探究性實踐[2]。科學課堂微項目通常是在一節(jié)40分鐘左右的常態(tài)課展開的，并為學生提供15-20分鐘的項目任務探究。微項目通常具有真實性、挑戰(zhàn)性、綜合性等屬性，主要是對某節(jié)課教學內容的替代或拓展、提升。且在每個項目實施過程中力求凸顯出“項目微型”“標準明確”“驅動問題”“學程簡單”“環(huán)節(jié)精準”等元素，讓學生在微項目學習中獲得新的知識與技能，提高學生創(chuàng)新性解決問題的能力。

微項目化學習除了“微”的獨到之處，還要以“學”為主體，把學生置于微項目的中心，直接參與學習過程：從經驗激活、搜索信息、制訂方案、項目實踐、分享成果到評價改進等，注重學生的合作學習和個性化學習，通過問題的解決和任務的完成，主動構建自己的知識。而教師在微項目學習中不僅是知識傳授者、合作學習指導者，還要擔任項目領導者、程序促進者、組織管理者等多重角色，譬如提煉概念、選擇素材、設置問題、指導活動、引導交流與評價等，為學生提供項目學習支架，在素養(yǎng)目標和學習目標的引領下生成真實的問題情境，以驅動性方式，引導學生進行探究實踐活動，重在挖掘學生的潛力和調動學生的積極性。

為此，在相關學者研究的基礎上，本文擇取了項目化學習的若干要素，立足于師生的課堂交互行為角度，嘗試提出了小學科學微項目化學習的學習模型，如圖1所示。具體而言，一是基于課程標準、學科屬性和學生特點設定微項目的學習目標（素養(yǎng)目標），再以此創(chuàng)設真實性情境，為項目的選擇奠定基礎。二是實施“啟動項目——實施項目——交流成果——反思修正”的微項目環(huán)節(jié)，以教師和學生為主體雙管進發(fā)，對應的是師生項目間機制互動。三是教師以驅動性問題為內聯(lián)，學生以探究性學習活動為內核，共同指向實際問題的解決，促成學生學科素養(yǎng)的形成。

二、小學科學微項目化學習的活動程式

（一）確定微項目的學習目標

微項目的學習目標精準定位是指導學生學習最重要的環(huán)節(jié)，是微項目化學習的出發(fā)點和歸宿。美國心理學家本杰明·布魯姆認為，預期要達到的教學目標是否明確和具體，直接影響教學的成效。學習目標的確定要基于課程標準，要契合學科屬性，要符合學生認知特征。譬如“模擬安裝照明電路”是教科版科學四年級“電路”單元（物質科學）第8課，屬于《義務教育科學課程標準（2022年版）》（以下簡稱“《課程標準》”）學科核心概念中的“技術、工程與社會”和“工程設計與物化”（具體內容見表1）。本節(jié)課重點要求學生運用所學電路知識，小組分工合作，設計方案，反思完善設計，初步完成一個房間照明電路的安裝。把知識應用于實踐，將科學與技術密切聯(lián)系，體驗科技創(chuàng)造中運用科學知識的重要性。

學生對簡易電路及電路內部的連接基本掌握，已經為房間照明電路設計作了鋪墊。但是，對于四年級的學生來說，他們還不能像工程師一樣在設計的過程中，為了確保設計得合理，去考慮各方面的問題，比如結構、功能、材料、成本等，還不知道在設計過程中考慮影響設計的因素越全面，設計的成功率就越高。本課中，學生以微項目化學習的形式，自主規(guī)劃一個房間的布局，以及設計合理、正確的照明電路，并按照電路原理進行模擬安裝照明電路，是具有一定難度和挑戰(zhàn)性的。

因此，根據我國素養(yǎng)教育提出的學生學科核心素養(yǎng)以及新課程標準中的學習內容和要求，我們設計了指向科學課程素養(yǎng)的“模擬安裝照明電路”微項目學習的學習目標，如圖2所示。

（二）尋求微項目的真實情境

微項目學習需要一個真實且適切學生特點的情境，引導學生由行至知、主動探索，讓身體與真實世界交往互動，把學習作為一種“具身化”實踐。問題、任務、場景等真實性學習，助力學生“進入”真實或可能真實的境脈中，實現(xiàn)對個體意義的自我探尋。這里的“真實”，是教師基于微項目學習目標對情境任務進行選擇、加工、改造后，讓情境任務接近真實或可能真實的情形，而非僅是對現(xiàn)實生活的完全復刻，是把所學知識能力進行真實運用，體現(xiàn)復雜情境中的真實思維。

因此，“模擬安裝照明電路”微項目可以選擇如下情境：

歡迎加入四0一裝修設計公司。今天，我們公司來了一位叫李華的客戶，他希望我們設計房間里面的燈。作為本公司的一名小電工，你覺得我們服務客戶的流程是怎樣的呢？（出示流程：①了解客戶需求；②設計；③安裝。）下面我們一起來讀一下服務流程，看一下客戶有什么需求。

這是一個常見的真實情境，一方面，家庭裝修是同學們感到較為熟悉的場景，能夠集中學生注意力，激發(fā)好奇心和興趣。另一方面，作為一名電工的工作流程原理屬于“科學問題”，潛意識里使本節(jié)課的重要環(huán)節(jié)給學生留下深刻印象，貼近生活，容易解釋項目原理，易于模仿。基于學生的視角創(chuàng)設真實有效的問題情境，能夠聯(lián)系已有認知，激活生活經驗，有助于科學態(tài)度學習目標的養(yǎng)成。

（三）擬設微項目的驅動問題

驅動性問題是推動微項目化學習進程的關鍵因素，往往是從生活實際、科學能力、思維和價值態(tài)度等方面引導學生學習。驅動性問題是圍繞項目主題設計的，既要契合課程標準，也要關聯(lián)學科核心知識和關鍵能力。驅動性問題設置，通過富有挑戰(zhàn)性的問題鏈設計，激發(fā)學生的科學思維，培養(yǎng)學生的學科核心素養(yǎng)和核心能力。譬如“模擬安裝照明電路”微項目的驅動性核心問題是如何設計照明電路并且安裝，循序漸進的驅動性問題設計如表2中的問題。

以上幾個問題不是獨立的，而是具有內在的邏輯關系，從學生關心的生活性問題出發(fā)，以探究性問題為重點，以建構性問題為載體，以遷移性問題為依托，以變換性和轉化性問題為銜接，形成一種獨特的“問題鏈”。教師在驅動性問題的設定下，潛在支撐微項目的進程，包括了電路設計的素材選擇、指導活動交流、量表評價改進等環(huán)節(jié)。將情境問題轉化為學科問題，由學科本質問題轉化而來的具有凝練意義的關鍵性問題，能夠引發(fā)學生進行持續(xù)探究和學科實踐，實現(xiàn)知識的深度理解和可視化表達[6]。問題鏈設計從側面給學生提供了“腳手架”，在有限的時間和空間內，助力相關問題的解決。

（四）明確微項目的學習活動模塊

微項目的制作過程或實驗活動是體現(xiàn)學生是否真正浸入項目實踐場域的有效檢驗，也是學生動手能力和高階思維的體現(xiàn)。要經歷高質量的項目實踐，必須要明確活動探究方案，即學生的主要實踐活動，用微項目的學習設計串聯(lián)學生學習的重要內容。雖然從標題來看“模擬安裝照明電路”像是完成一件任務，做出或展示成果即可。但是，微項目學習設計不僅是簡單地完成活動，而是讓學生經歷有意義的探究過程，在情境和問題下生成高階思維，獲得知識與技能，以及認知策略、科學情感態(tài)度等，如表3所示。

通過上述微項目活動設計分析可知，該微項目化的學習有多元的學生實踐活動，有層級任務的挑戰(zhàn)，能更好地滿足學生的多元需求。學生在此過程中鍛煉了觀察、比較、分析、策劃、建模、表達等認知能力，指向了創(chuàng)造性的項目問題解決，以此達成微項目學習的學習目標和素養(yǎng)目標，讓微項目學習形成一個閉環(huán)，更好地促進學生整體發(fā)展。

三、小學科學微項目化學習的應用策略

（一）圍繞理解性學習目標，設計微項目化學習

小學科學微項目化的設計第一要素亦是對學習目標的設定和廓清，構建微項目化學習目標要從學科核心概念和共同素養(yǎng)目標雙線進行設計，關鍵在于其“理解性”。一方面，微項目設計的原則、導向都依附于課程標準對應的學習內容和要求，因此，在項目設計前，教師需要解讀單元課程標準，研究與分析學科核心概念與跨學科概念，理解“科學觀念、科學思維、科學實踐、科學態(tài)度”四個方面與本項目學習目標之間的關系，將其轉化為微項目學習的學習目標。另一方面，是學生層面上的“理解”。微項目學習應立足學生特點和需要，在學生獲得知識與技能的同時，逐步讓學生“理解大概念”。維金斯和麥克泰格試圖通過逆向設計來落實“理解”，即期望的學習結果、學業(yè)成就目標。具體來說，包括“解釋、闡明、應用、洞察、深入、自治”六個層面[7]，涉及認知與元認知、動作、情意等目標領域，指向高階的學習目標。學生一旦達成了理解，他們將有能力面對更為復雜的微項目學習情境。

（二）創(chuàng)設真實性問題情境，提升學生內生動力

真實情境為學生知識經驗的獲得和遷移提供了機會，有助于學生提升真實生活問題解決能力。微項目的設計，從表面上來看存在任務或者生活情境來“符合”學生的興趣，但是缺少真實性問題情境來“激發(fā)”學生的興趣，是無法撬動學生學習內驅力的。為了避免教師“為了情境而創(chuàng)設情境”，在注意學生的“前概念”基礎上，可以從“虛擬性問題情境、體驗性問題情境、現(xiàn)實性問題情境”等幾個方面設計問題情境，列舉一些教科版小學《科學》中可以運用的真實情境，如表4所示。

真實性問題情境的價值直接決定微項目學習的意義，決定了學生能否像科學家一樣做研究的決心和動力。真實性情境讓學生以此將問題情境轉化為學生思考科學的思維，將微項目學習轉化為問題解決的學習，使問題情境的挑戰(zhàn)性和真實性貫穿整個微項目學習。

（三）設計鏈條式驅動問題，生成學生深度學習

大單元整體教學背景下的小學科學教學，在宏觀上，大單元由大概念或核心概念引領；中觀上，每一節(jié)課由核心知識和任務串聯(lián)；微觀上，每節(jié)課的微項目學習則由每個驅動問題鏈接。因而，驅動性問題好比是微項目化學習過程中任務展開的“一把鑰匙”，實質上，驅動性問題是根據微項目學習的內容或任務而擬設的，它為學生的學習搭建了支架。首先，設計驅動性問題的出發(fā)點是要厘清微項目中大目標與小目標之間的邏輯關系。驅動性問題是基于項目學習任務的，任務又與目標相對應，那么能引起學生持久的探究行為必須要由師生共同設計、回答、配合，這樣才能“問”到學生的思維點、矛盾沖突點上。其次，驅動性問題的設計是鏈條式的，要凸顯其有序和進階的特征。設計驅動性問題應遵循“起一承一轉一合”有序進階的策略，通過真切的驅動、真正的探究、真實的學習激發(fā)和組織學習活動。再次，驅動性問題是高質量且是適切的。高質量的驅動性問題，一方面能引發(fā)高階思維，另一方面能提供問題化的組織結構。適切的問題是指符合學生的學情和特點，同時，在設計難度上也不能過高或過低，過高會降低學習的期望和探究的自信心，過低則引起學生的對微項目的輕視，以及會忽略細節(jié)、思考甚至出現(xiàn)不合規(guī)的操作行為。

（四）引導浸入式實踐探究，促進共通素養(yǎng)養(yǎng)成

微項目實踐不是學生按照項目的要求、流程或程序完成任務，而是將微項目學習的主導權交給學生，引導學生自主設計、動手實驗、發(fā)現(xiàn)問題、分析問題并解決問題。微項目化學習本身具有項目背景，項目提供給每個學生浸入式探究的機會和可能。在真實性情境導向和驅動性問題的指引下，注重對學生主體性的培養(yǎng)，形成自主探究式教學模式。科學微項目課堂上，把握“浸入式”實踐探究可采用以下策略：其一，項目評價設計前置，引領探究的方向。聚焦學生發(fā)展的兒童素養(yǎng)，比如4C（創(chuàng)造性思維、批判性思維、溝通能力、協(xié)作能力）每個素養(yǎng)對應可操作性的評價指標，描述清楚評價目標的行為特征，有助于教師確定項目實施中應該觀察的行為類型與范圍。其二，實驗設計部分留白，拓寬探究的廣度。浸入式探究活動能夠持續(xù)進行的關鍵在于挑戰(zhàn)性，依據科學學科特點，緊扣重難點，給實驗或項目合理留白，讓學生自主選擇研究對象和研究方法，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識和科學態(tài)度。這與“先學后教”“以學定教”的教學方略相吻合，是達成學生共通素養(yǎng)的有效路徑。其三，項目學習實踐反思，利于達成探究的深度。微項目實踐反思是項目化學習過程中的重要部分，不僅是項目完成情況的反思，更是對學習過程的不斷反思，可以是小組反思或以班級為單位開展集體反思。將項目復盤和反饋作為迭代微項目化學習的改進橋梁，能夠激發(fā)教師和學生改進項目的動力，加深探究體驗深刻浸入的印象。

總之，在跨學科主題學習視域下，基于項目化學習幾個要素的微項目化學習模型，是課堂上師生活動交互探究行為方式的凝練，也是促進學習方式變革的有效途徑。對于一線教師而言，要求每一節(jié)課設計微項目學習雖然有一定難度，但是應當多嘗試、多探索、多實踐，提前了解學生特點，為前概念做好規(guī)劃和布局，將不同的微項目結合教材實際因材施教地設計和落實在真實的課堂中。如此，方能為后續(xù)的課堂教學改革奠定基礎，進一步促進新課改理念的真正落地。