基于領域統整的項目式學習《水的重生》教學活動設計與實踐

顧潔

小學科學課程注重從整體上認識自然世界，旨在綜合發揮物質科學、生命科學、地球與宇宙科學、技術與工程四個領域的教育功能，培養學生的核心素養。項目式學習作為一種新型教學模式，為小學科學四個領域的整合提供了有效途徑。本文以基于領域統整的項目式學習《水的重生》為例，探討項目式學習實現跨領域探究的應用，并對教學實踐提出思考。

近年來，項目式學習（Project-Based?Learning，PBL）引起了教育界的廣泛關注，這種教學模式倡導以學習者為中心，將學習融入真實、復雜的問題情境，通過團隊合作調查、探究、解決問題，內化隱藏于任務背后的知識，提升學生的綜合素養。小學科學課程是一門綜合性課程，包括物質科學、生命科學、地球與宇宙科學、技術與工程四個領域的學習內容，四個領域是相互聯系、密不可分的，各領域所涵蓋的知識更是息息相關、融會貫通的。

基于領域統整的小學科學項目式學習，旨在將小學科學課程中物質科學、生命科學、地球與宇宙科學、技術與工程四個領域實現統整，打破領域之間的界限，改變碎片化、零散化、割裂式的學習方式，采用項目式學習方式實現領域內容的有效滲透和聯系，發揮不同領域的教育功能和思維培養功能，提升學生的綜合素養。基于此，本文設計并開展了小學科學項目式學習活動《水的重生》。

一、項目式學習活動目標的制定

《水的重生》主要面向小學五六年級學生，教學內容指向物質科學領域和技術與工程領域。學生將通過項目式學習，綜合利用物質科學領域和技術與工程領域的知識和方法，解決真實情境中的問題，實現以下目標。

科學知識：了解污水的凈化過程，知道可以用過濾和吸附的方法去除水中雜質;知道可以從顏色、濁度等方面來檢測水樣。

科學探究：根據要求繪制簡單的污水凈化器設計圖;按照設計圖制作簡易的污水凈化器，并進行測試;根據污水處理效果對裝置進行優化。

科學態度：通過設計、改進，不斷增強工程設計信心與創新意識。

科學、技術、社會與環境：意識到水污染給人類和其他生物帶來的威脅，人的生活離不開水，具有環保和節約水資源的意識。

二、項目式學習的實施過程

（一）活動一：調查周邊的自然水域

為了了解生活污水與潔凈水的差別，從而探究污水的凈化方法，教師可以通過線上平臺，發布微課和課前學習任務單。課前學生以小組為單位，對周邊的自然水域進行實地考察，了解周邊水域的污染狀況并取適量水樣帶回。對比取回的水樣與自來水，通過多種方式的觀察和比較，學生發現大部分從周邊水域取回的水樣顏色偏黃，有的還有難聞的氣味，透明度不如自來水高，水面上有少許漂浮物，靜置后水底有沉淀物。

學生通過考察水域的親身經歷，深刻意識到水污染給人類和其他生物造成的威脅。此活動不僅讓學生了解了生活污水的特點，還激發了他們進一步尋求凈化污水方法的興趣，為接下來將要開展的活動預熱。

（二）活動二：污水和污水的處理方法

對于污水的處理，學生很容易想到用撈網、濾網等工具將污水中的漂浮物和沉淀物過濾掉。然而簡單的過濾并不能完全凈化污水，我們可以通過觀看視頻，從自來水廠的凈水步驟中找尋靈感。通過討論總結，學生認為可以利用過濾和吸附的方法，一定程度上凈化污水。我們可以通過顏色、氣味、透明度、是否有漂浮物、是否有沉淀物、濁度這些方面來判斷水樣的過濾和吸附效果。

項目式學習提倡聯系學生日常生活經驗，通過親身經歷探究和實踐操作活動解決真實情境下的問題。因此，教師可以啟發學生從生活中尋找過濾材料，如：大石塊、小石子、細沙、脫脂棉、海綿、紗布，測試它們的過濾性能。在測試過程中，學生也發現了問題：用這些材料過濾下來的水，濁度比原先的水樣有明顯的降低，但顏色和透明度上還是有所欠缺。我們還有什么辦法能夠將水進一步凈化呢？教師帶領學生認識了解活性炭：活性炭具有大量的細微孔，發達的孔隙結構可以吸附水中的雜質，顯著降低水樣的濁度。

這個活動將學生融入真實的問題情境，以問題驅動學習，啟發學生積極思維，通過小組探究，讓學生主動參與、動手動腦、積極體驗，發現并解決問題，內化隱含在問題背后的科學知識。

（三）活動三：設計并制作簡易污水凈化器

學生通過觀看視頻，了解到在一些第三世界國家，很多人因為飲用不潔凈的水而患病。可是當地居民沒有足夠的資金建造大型凈水廠，我們能幫助他們設計一個簡易的價格低廉的污水凈化器嗎？

在明確任務之后，學生通過討論總結出兩點：（1）我們簡易的污水凈化器主要采用過濾和吸附兩種方式凈化污水;（2）凈化污水時先過濾大顆粒雜質，再過濾中等顆粒雜質，最后過濾小顆粒雜質。對于凈水裝置，很多學生想到用礦泉水瓶，這是個很好的辦法，教師也鼓勵學生有更多的材料選擇。教師進一步明確污水凈化器的設計要求：選擇合適的材料，設計并制作一個簡易污水凈化器，在成本（如表1）不高于12元、凈化時間不超過一分半鐘的條件內，爭取最佳凈化效果。

（四）活動四：污水凈化器的測試與優化

對于自制的污水凈化器，我們可以通過對比水樣凈化前后的顏色、氣味、濁度等方面對污水凈化器進行測試，并結合凈化時間綜合評估凈化效果，記錄檢測數據。針對測試結果，同學們一定還能提出很多優化改進的措施，例如：將凈化后的水反復通過污水凈化器，進行二次、三次凈化，效果如何？水樣中的細菌等微生物如何去除？如何改進污水凈化器的“外殼”，使之能便捷、重復使用呢？

任何合格的產品都是經過反復測試優化后獲得的，正是在這個不斷發現問題、優化作品的過程中，學生運用所學的各方面知識，創造性地提出修改意見，發散了科學思維，鍛煉提升了動手實踐能力和小組合作能力。

（五）活動五：污水凈化器的展示與評價

這個活動中，我們可以采用產品展銷會的形式，以小組為單位，對設計制作的污水凈化器進行展示與介紹，也可增加一些當下流行的方式，如直播帶貨，在活躍的課堂氛圍中激發學生的學習興趣。AFF0A036-B80C-4562-8286-3D557337B314

《義務教育科學課程標準》要求建立一個包括過程性評價和終結性評價的評價體系。本項目式學習的過程性評價主要從學習和教學的視角審視，由學生和教師一同開展;終結性評價主要以是否達到凈化要求來檢測學生學習所達到的水平。

（六）拓展與應用

我們制作的污水凈化器在一定程度上可以將水中的雜質去除，這樣凈化出來的水已經可以用在生活中的很多地方了。若想要在第三世界國家廣泛應用，課后我們還可以繼續深入地從以下幾個方面進行研究：（1）污水蒸餾凈化工藝現已大力發展，利用身邊常見的材料，將我們凈化后的水進行蒸餾凈化，這樣得到的蒸餾水基本可以滿足人類的飲用標準;（2）更換具有特殊性能的活性炭，如載銀活性炭，能一定程度上起到殺滅水中細菌的作用;（3）課堂上制作的污水凈化器容量較小，一次可以凈化的水量較少，若要大規模使用還需繼續優化。

三、教學實踐的反思

（一）打破領域界限

項目式學習為小學科學教材中物質科學、生命科學、地球與宇宙科學、技術與工程四個領域的整合提供了有效途徑。“水的重生”這一項目式學習跨物質科學、技術與工程兩大領域，圍繞各領域涉及的核心概念進行教學設計，加強了知識間的內在關聯，促進了知識的結構化，體現了小學科學綜合性的特點。例如，學生在選擇過濾材料的活動過程中，既要運用到物質科學領域中分離混合物的方法，同時又要分析經濟成本、考慮材料順序，則涉及技術與工程領域中設計、制作、測試等方面的核心概念。學生在這樣的項目式學習活動中，不再是獨自、分別、零碎地學習，而需要綜合運用不同領域的知識和方法，這對提高學生綜合運用知識、解決問題的能力大有裨益，也為學生綜合素養的發展奠定基礎。

（二）課程有序遞進

基于領域統整的項目式學習將學習內容和學習活動有機整合，設計螺旋上升的課程結構。“水的重生”根據學生的知識經驗和思維水平，先設計了“調查周邊的自然水域”“污水和污水的處理方法”兩個活動，在學生掌握了基本的污水處理方法后，教師再引導學生進行污水凈化器的設計制作、測試優化以及展示評價，學習內容由淺入深、由易到難，學習活動從簡單的探究活動到綜合的探究和實踐活動。這樣的教學模式有助于激發學生的學習興趣，以探究和實踐為主的多樣化學習方式，通過層層遞進的活動，讓學生主動參與、積極體驗，形成知識的一步步內化。

（三）緊抓核心素養

小學科學課程旨在培養學生的核心素養，主要包括科學觀念、科學思維、探究實踐、態度責任四個方面，為學生的終身發展奠定基礎。“水的重生”這一項目式學習將核心素養的培養有機融入了教學目標。學生通過學習能形成基本的科學觀念，了解污水的凈化過程，會利用常見的材料制作簡易的污水凈化器;具有初步的科學思維能力，會利用分析與綜合、比較與分類等基本思維方法設計污水凈化器，并在提出意見、修改優化的過程中培養創造性思維;具有初步的探究實踐能力，經歷污水凈化器的構思、設計、制作、測試、優化等過程;樹立基本的科學態度，增強工程設計信心與創新意識，具有環保和節約水資源的意識。AFF0A036-B80C-4562-8286-3D557337B314