小學科學跨學科項目式學習設(shè)計與實踐研究

摘 要：自從2021年“雙減”政策實施以來，學生作業(yè)量和完成時長大幅度降低。學生作業(yè)壓力減小，有了更多的課外時間，如何豐富學生課余時間成為教育領(lǐng)域面臨的新挑戰(zhàn)。與此同時，新課標也提出以“設(shè)立跨學科學習、組織主題教育、加強各學科聯(lián)系”為目標的新要求。基于此，文章以小學科學課程內(nèi)容為研究基礎(chǔ)，詳細闡述項目式學習優(yōu)勢和要點，并探究“跨學科”教學的要點；然后基于實際教學知識點設(shè)計“跨學科項目式學習”方案；最后從實踐角度闡述小學科學推進“跨學科項目式學習”模式的優(yōu)勢和可行性。

關(guān)鍵詞：小學科學；跨學科；項目式學習；教學案例設(shè)計；實踐驗證

中圖分類號：G623.6 文獻標識碼：A 文章編號：1673-8918（2024）35-0007-06

隨著教育改革的深入開展，“跨學科”“項目式學習”得到大范圍應用，上述教學模式突破學科限制，可以實現(xiàn)知識點整合，更符合新時期學生學習需求，因此，深受一線教師青睞。與此同時，項目式學習中，教師角色定位也發(fā)生轉(zhuǎn)變，不再是傳統(tǒng)的知識灌輸者，而是作為引導者和合作伙伴出現(xiàn)，這種方式可以更好地激發(fā)學生熱情，引導其形成積極向上的學習態(tài)度。通過小學科學跨學科項目式學習的設(shè)計與實踐，有望培養(yǎng)出更具綜合素養(yǎng)和創(chuàng)新思維的學生，為其未來的學習和生活奠定堅實基礎(chǔ)。基于此，文章探究小學科學跨學科項目式學習的設(shè)計與實踐有實際意義。

一、 研究背景闡述

進入21世紀，科技改變世界成為時代主題，科技教育的重要性進一步凸顯。此時，綜合科學課程體系建設(shè)得到關(guān)注，更多應用科學和信息技術(shù)基礎(chǔ)知識融入其中。且教育相關(guān)文件中，著重突出“科學教育”的重要作用。2017年《義務教育小學科學課程標準》明確提出：“早期的科學教育對科學素養(yǎng)形成有重要意義，科學教育可以促使學生體驗科學探究過程等。”隨著教育改革的推進，科學教育在實踐中積累更多經(jīng)驗，2022年的《義務教育小學科學課程標準》中就科學教育提出更詳細的指導，并將多種項目研究案例融入其中。

二、 小學科學跨學科項目式學習方案設(shè)計

（一）跨學科及項目式學習內(nèi)涵

跨學科學習強調(diào)不拘泥于單一學科的界限，而是將不同學科的知識、理念和方法相互融合，形成更全面、綜合的理解體系。這樣的學習方式可以促進跨學科思維，培養(yǎng)學生解決問題的綜合能力。

項目式學習是以實際項目為基礎(chǔ)，通過實踐性的任務來推動學生學習。這種學習方式注重問題解決和團隊協(xié)作，讓學生在真實場景中應用所學知識，提高他們的實際操作能力。

（二）教學目標設(shè)立

文章以教科版小學六年級科學中02txWUsaM8EQV27schWqxqN8VcP1T9Kyqgfp4oB7ODg=的“微小世界”這個單元為例，設(shè)計教學方案。主要教學目標如下：

1. 科學觀念

（1）具有放大效果的物體都具有“凸”“透”兩個特點。

（2）兩個凸透鏡有效組合在一起可以增加放大倍數(shù)。

（3）光學顯微鏡主要由目鏡、物鏡組合起來決定放大作用。

2. 科學思維

能利用材料和工具，通過口述、繪制設(shè)計草圖等方式表達自己的想法。

3. 探究實踐

利用身邊的材料和簡單工具動手完成設(shè)計并制作一個簡易顯微鏡，能發(fā)現(xiàn)作品中存在的問題并嘗試提出解決方案。

能在教師的指導下完成觀察各種微小事物任務，進行總結(jié)反思，初步養(yǎng)成良好的學習習慣。

4. 態(tài)度責任

體會展示作品的喜悅感和成就感，形成尊重他人、愿意傾聽他人的想法，樂于分享和表達自己的想法。

（三）教學思路

以項目式學習理論為基礎(chǔ)，結(jié)合小學學生身心特點和知識掌握水平，梳理教學知識點，總結(jié)知識重點、難點，提出項目探究問題和項目設(shè)計實踐內(nèi)容，確定整體教學步驟。一般情況下，項目式學習模式設(shè)計整體思路如圖1所示。

圖1 項目式學習模式設(shè)計主要內(nèi)容圖示

結(jié)合圖1來看，教學方案思考要點如下：第一，前段設(shè)計。主要目的是確定教學內(nèi)容，然后思考跨學科項目式教學思路，結(jié)合學生知識掌握情況、能力素養(yǎng)水平，計劃教學進度。第二，實踐設(shè)計，該部分包括兩方面內(nèi)容，①單元教學。圍繞新課程標準、教材等，思考項目式教學方案，確定每一小節(jié)重難點和教學目標，并再次確定設(shè)計的活動具備可行性，可以在教師帶領(lǐng)下，引導學生進行實踐。②教學過程的細化。教師圍繞學生興趣，設(shè)置驅(qū)動性問題，確保調(diào)動學生積極性，引導其主動參與其中。第三，設(shè)計多元化評價體系。傳統(tǒng)評價方式過于死板，且難以對學生進行多方面評價，對培養(yǎng)學生思維能力存在限制，基于此，在設(shè)計項目式教學方案的同時，設(shè)立多方面評價體系，將創(chuàng)新思維、創(chuàng)意能力、動手實踐能力等納入評價指標體系，并突破傳統(tǒng)教師評價思維限制，實現(xiàn)“學生評價+教師評價”這一目標，設(shè)立多元化評價體系，確保評價過程可以進一步輔助項目式教學目標實現(xiàn)。

主要內(nèi)容和設(shè)計思路如下：

以坊間出現(xiàn)一批2019年版的10元假幣，與正版唯一的區(qū)別在背景溪流中小船，此部分肉眼難以分辨，需要用觀察工具進一步核實為背景，出示工程任務設(shè)計并制作一個簡易顯微鏡，最后觀察10元人民幣上小船的方式進行性能測試。通過鑒別人民幣的實際問題鏈接科學概念。根據(jù)任務要求，進行頭腦風暴，確定最終的評價標準及需要的知識。通過探索學習必備的科學知識：具有放大圖像的物體的特點、組合兩個凸透鏡增強放大效果的方法。在設(shè)計環(huán)節(jié)提供有格子的繪圖紙、兩塊凸透鏡，其余材料通過自主尋找，讓學生在已知顯微鏡結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，發(fā)揮創(chuàng)造力，利用不同的材料實現(xiàn)特定的功能。根據(jù)設(shè)計圖，課余時間討論、制作。遇到問題時，相互討論解決，并記錄于項目日志。通過檢驗再檢驗，以評價標準為依據(jù)，在交流討論的基礎(chǔ)上對自制顯微鏡不斷進行測試、調(diào)整、優(yōu)化，最終制作完成一個能觀察人民幣的簡易光學顯微鏡。

（四）主要教學方法

以小組合作方式為基礎(chǔ)推動項目式學習方式進行。首先，設(shè)立真實的教學情境，以實際現(xiàn)象為引，調(diào)動學生探究熱情。其次，案例設(shè)計中以問題為基礎(chǔ)，通過合作探究，了解顯微鏡的主要構(gòu)造。并且以問題為基礎(chǔ)引入下一環(huán)節(jié)，帶領(lǐng)學生基于驅(qū)動式問題，在合作探究中完成實驗觀察，記錄相關(guān)數(shù)據(jù)。最后，在實驗基礎(chǔ)上，通過深入分析，提出解決策略。

（五）方案設(shè)計主要內(nèi)容

隨著科學、技術(shù)、工程與數(shù)學的整合教育，在當下的科學教育中培養(yǎng)小學生的工程實踐能力至關(guān)重要。以顯微鏡作為原型，借助建模的方式展開教學，以提高學生的設(shè)計和創(chuàng)造能力。自制顯微鏡這樣的活動操作難度適中，材料易得，學生可以在發(fā)明創(chuàng)造的過程中收獲成功的喜悅。整體設(shè)計方案如下。

1. 基于跨學科理念明確學習任務

借助多媒體、教室教學用具等營造教學情境。通過視頻引導學生提出問題，然后以問題為導入，明確工程任務：設(shè)計并制作一個簡易顯微鏡，最后觀察10元人民幣上的小船進行性能測試。

2. 全員參與，科學分組

研究案例設(shè)計5人為一個小組，項目從7月中旬正式進行教學，到8月初進行項目展示，并收集實驗記錄表、記錄單等內(nèi)容，8月中旬確保項目匯報和反思活動全部完成。實驗活動以小組為單位，每一小組收集一套完整的實驗數(shù)據(jù)即可（需要保證數(shù)據(jù)充足、翔實），數(shù)據(jù)收集情況會影響小組考評分數(shù)。最后，展示匯報階段也以小組為單位，小組可以自行安排匯報展示環(huán)節(jié)每個人的具體任務。

3. 自主設(shè)計，激發(fā)學習興趣

小學科學的教學目標之一是培養(yǎng)學生的科學學習興趣，促使其形成科學思維。基于此，教學方案設(shè)計中，為學生提供足夠的空間，允許其自行探究、自主思考是一大亮點。案例中教師圍繞學生學習興趣，在規(guī)定的教學大綱和教學計劃前提下，允許學生基于自身掌握的知識點和自主學習成果，通過合作、探究、溝通方式，設(shè)計小組實驗方案。在自主思考設(shè)計過程中，學生會掌握更多課外知識。

4. 構(gòu)建多元評價體系，鼓勵學生自主探究

傳統(tǒng)的單一式評價方式難以滿足新時期的教學需求，基于此，研究案例結(jié)合現(xiàn)代化教育目標，提出多元評價方案。該評價模式以“過程性評價、總結(jié)性評價、表現(xiàn)性評價”三大內(nèi)容為基礎(chǔ)，評價組成如表1所示。

結(jié)合表1可知，多元評價體系的構(gòu)建，可以盡可能公平、公正地做出評價，并且從多個角度評價學生能力。上述應用的KWEL表格主要是一種用于激發(fā)學生學習興趣、引導他們思考和記錄知識的工具。“KWL”代表三個階段的關(guān)鍵詞：Know（知道）、Want to know（想知道）、Learned（已學到）。同時，現(xiàn)場展示環(huán)節(jié)，為了更為細致、全面對學生的表現(xiàn)做出評價，制訂如表2所示標準，輔助對學生做出評價。

（六）實踐教學

結(jié)合上文對教學方案主要內(nèi)容的詳細闡述，以教學進度和教學計劃為依據(jù)，明確實踐教學各階段學習任務。

結(jié)合教材中的“放大鏡”“怎樣放得更大”等幾節(jié)課程內(nèi)容，引導學生在項目式學習中深入了解顯微鏡的構(gòu)造，最后以“顯微鏡的制作”實踐活動為基礎(chǔ)，總結(jié)整體學習過程。

在跨學科項目式學習之前，做好準備工作。結(jié)合心理學知識、數(shù)學核心素養(yǎng)等，挖掘?qū)W生興趣點，確保構(gòu)建的教學方案可以調(diào)動學生的參與熱情。項目式學習過程中，教師發(fā)揮指引者和合作者的作用，盡可能為學生提供自主探究平臺和空間，從而為培養(yǎng)學生科學核心素養(yǎng)、跨學科知識整合能力等奠定基礎(chǔ)。

1. 課中知識內(nèi)化

基于項目式學習模式，將相關(guān)課程內(nèi)容進行知識整合，以主題“顯微鏡的制作”為基礎(chǔ)進行整合，展示兩張真假人民幣，幫助學生如何辨別人民幣的真?zhèn)危纱送ㄟ^視頻和圖片了解大有來頭的人民幣，展示人民幣上的“暗跡”。通過用鑒別人民幣的實際問題鏈接科學概念。根據(jù)任務要求進行頭腦風暴，確定最終的評價標準及需要的知識。

2. 具體實踐

整體活動分為四個階段：第一階段，科學知識儲備；第二階段，方案的制訂與實施；第三階段，產(chǎn)品展示與匯報評估；第四階段，拓展延伸，課外實踐。

（1）第一階段

教師給每組提供金屬片、木片、玻璃片、紙片、大半球貼片等結(jié)構(gòu)化實驗材料，學生用這些物體觀察文字，找出能放大圖像的物品。在探索中得出結(jié)論：具有中間厚邊緣薄、透明這兩個特點的物體都有放大圖像的功能。接著故事導入：詹森偶然把兩個凸透鏡片放入同一根管子中，發(fā)現(xiàn)看到的圖像變得更大了，引發(fā)學生思考并進行動手實踐探究，找到放大本領(lǐng)更強的物體。

（2）第二階段

有了科學知識儲備，在設(shè)計環(huán)節(jié)提供有格子的繪圖紙、提示學生需要按比例尺規(guī)作圖。學生的空間想象能力有限，沒能繪制完整的三視圖，故要求把各部分結(jié)構(gòu)及其材料標注上，更有利于制作。僅提供凸透鏡片，其余材料通過自主尋找，讓學生在已知顯微鏡結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，發(fā)揮創(chuàng)造力，利用不同的材料實現(xiàn)特定的功能。

本工程制作需要的時間較長，故設(shè)置相應的項目日志提供給學生填寫、記錄、回顧，增強學生的合作意識，作為過程性的評價標準之一。學生根據(jù)設(shè)計圖尋找材料，初步建構(gòu)本組自制顯微鏡的框架。

（3）第三階段

學生小組合作對設(shè)計圖、實物圖進行解說：整體結(jié)構(gòu)、各部分材料及連接方法、使用方法。讓學生通過交流提問，明晰改進的方向。相互學習，確定優(yōu)化策略，產(chǎn)品不斷向最終的評價標準靠近。

（4）第四階段

結(jié)合評價表自評，學生可以對自己參加的各個活動進行總結(jié)和反思。通過他評，學生間可以獲得更多的思考和靈感。

三、 小學科學跨學科項目式學習實踐分析

文章研究的教學案例在××市某小學2班得到應用，1班采用其他教學方法完成教學。以學生課堂表現(xiàn)、參與度、學生興趣、成績?yōu)橹笜耍骄靠鐚W科項目式學習教學方式的實踐應用價值。

第一，課堂表現(xiàn)。以課堂表現(xiàn)量表為定量指標，通過手機記錄課堂視頻的方式，完成課堂表現(xiàn)觀察。最終結(jié)果如下：2班學生共回答16個問題，其中各類問題占比如圖2所示。所有問題中設(shè)計類、推理類問題是重點，且學生參與度較高，每次探究幾乎都是全員參與。

圖2 實驗班級課堂觀察統(tǒng)計結(jié)果

但相對而言，1班學生在回答問題方面略顯不足，總共回答問題12個，且部分問題學生參與積極性不高。學生思維活躍度方面、學習熱情方面難以與2班比較。

第二，課堂成績方面。2班相關(guān)單元課堂作業(yè)平均錯題量為1.2個，且大多數(shù)學生成績超過平均值，所占比例接近78%。1班成績則略顯差距，學生平均錯題量為2.1個，且僅有64%的學生成績超過平均值。

第三，課堂參與度。為了便于對比，對兩個班的課堂教學進行視頻記錄，并統(tǒng)計兩個班的作業(yè)情況，最終發(fā)現(xiàn)2班上課階段，多數(shù)學生可以跟隨教師完成教學任務，且學生不容易出現(xiàn)“溜號”現(xiàn)象，但1班學生則不時出現(xiàn)思維渙散、不認真聽課的情況。

第四，學習興趣。以實踐活動為基礎(chǔ)，通過統(tǒng)計兩個班級學生實踐參與情況、實踐完成情況，對其學習興趣做出評估。最終結(jié)果表明：2班學生實踐活動參與度為100%，且89%的學生在實踐中提出個人意見或者實驗建議，92%的學生參與交流討論。1班學生實踐參與度為100%，但僅有78%的學生在實踐中表達個人意見或者提出建議，83%的學生參與交流討論。相對而言，2班學生的學習興趣更濃郁。

綜上，應用跨學科項目式學習方案之后，可以有效調(diào)動學生學習熱情，助力教師進行教學。

四、 助推小學科學跨學科項目式學習發(fā)揮效用的策略分析

基于上文分析闡述，在此提出四點建議，助推小學科學教學充分發(fā)揮跨學科項目式學習方法優(yōu)勢，輔助教師提高教學質(zhì)量和教學效率。

（一）以跨學科概念統(tǒng)領(lǐng)項目進程

跨學科概念在項目進程中起到統(tǒng)領(lǐng)作用，有助于學生深入學習相關(guān)學科知識，提高綜合素質(zhì)和解決實際問題的能力。為確保其統(tǒng)領(lǐng)作用，需關(guān)注以下內(nèi)容：第一，教師在項目開始前需明確跨學科概念；第二，深度整合學科內(nèi)容，確保學生在解決問題的過程中能綜合運用不同學科知識；第三，確保項目任務與跨學科概念對齊，使學生在解決問題時深入學習相關(guān)知識；第四，設(shè)立明確的各學科學習目標，指導學生深入學習學科知識和培養(yǎng)跨學科思維；第五，以跨學科概念為指導，鼓勵學生探究實踐學習，培養(yǎng)探究能力；第六，及時提供反饋，幫助學生糾正錯誤和加深對跨學科概念的理解。通過這些策略，使項目式學習更具有針對性和實用性，為達成學習目標奠定基礎(chǔ)。

（二）以真實情境引發(fā)問題驅(qū)動

通過真實情境引發(fā)問題驅(qū)動，可以增加項目的吸引力，激發(fā)學生的自主學習動力，并提高他們解決實際問題的能力。因此，在項目式學習中，選擇與學生生活密切相關(guān)的真實情境作為項目背景，能夠激發(fā)學生的興趣和好奇心。同時，將學科知識融入真實情境中，使學生在解決問題的過程中能夠應用相關(guān)學科知識，有助于提高學科知識的實際應用能力。另外，在真實情境中設(shè)立具有挑戰(zhàn)性的任務，要求學生運用多學科知識來解決問題，通過驅(qū)動式問題引導學生完成任務，有助于培養(yǎng)學生解決問題的能力和團隊協(xié)作能力。總之，合理運用情境可以調(diào)動學生的學習積極性，加深他們對知識的理解。

（三）以高階認知帶動學習實踐

以高階認知驅(qū)動學習實踐，能增加項目的深度和挑戰(zhàn)性，激發(fā)學生深入理解和創(chuàng)造性運用學科知識。具體做法包括：在項目式學習中引入深度思考問題，促進學生實踐探索；設(shè)計復雜問題，培養(yǎng)學生的批判性思維和解決問題的能力；組織學科知識基礎(chǔ)上的交流討論，培養(yǎng)學生的專業(yè)性；引導學生進行信息搜集和整合的研究性學習；提倡學生創(chuàng)新性表達，如設(shè)計試驗方案、提出新穎觀點等，培養(yǎng)學生的知識整合能力和創(chuàng)造性思維。這些策略有助于提高學生的綜合素質(zhì)。

（四）以公開成果反饋學習效果

通過公開成果反饋學習效果，可以激發(fā)學生對學科的興趣，提高學科表達和溝通能力。鼓勵學生在班級展示項目成果，有助于提升責任感、成就感和自信心。為確保公正反饋，需設(shè)立教師主導的評審機制，學生、家長等也可參與。推動學生互評，促進合作與共同進步。教師利用現(xiàn)代教學系統(tǒng)提供更廣泛的展示平臺，提升學生成就感和對科學的興趣。發(fā)揮公開成果展示的優(yōu)勢，有助于項目式學習模式的優(yōu)勢發(fā)揮，增強學生學習自信心。

五、 結(jié)論

把握“技術(shù)與工程”實踐的課程目標，將工程實踐與科學探究緊密結(jié)合起來，以跨學科的理念引導學生在解決問題的過程中培養(yǎng)學生的工程實踐能力和創(chuàng)新能力。小學科學跨學科項目式學習的設(shè)計與實踐是一個既有挑戰(zhàn)性又富有創(chuàng)造力的教育過程。通過融合不同學科的知識、激發(fā)學生的實際問題解決能力和培養(yǎng)跨學科思維，我們?yōu)閷W生創(chuàng)造了一個更為綜合、實踐性的學習環(huán)境。文章結(jié)合實際案例，探究跨學科項目式學習方案設(shè)計要點，并通過實踐應用，驗證該教學方案的應用價值。希望本研究可以為小學科學教學一線教師提供更多借鑒，助力其打造“良性互動、融洽交流”課堂，為培養(yǎng)學生科學核心素養(yǎng)提供更多參考。

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