設計實踐活動 提高學生解決實際問題能力

王素英

一項調研顯示，50%的科學教師認為，科學作業是課堂教學的最后環節，是以備應試測查的概念記憶，課后作業根本不為科學學科所留。有些教師讓學生做些課外探究的專項或新課學習的課前教具準備，甚至做些課前測試、課后長期觀察等，也只是教師的偶然行為，或是為了上公開課、上交教學設計而迫不得已的“善意舉措”。而那些有“先見之明”的家長或“忠誠落實國家課程”的學校，帶領學生進出科技場館，也多是為了開闊學生眼界、完成10%的實踐活動要求，既沒有進入場館參觀的具體目的，也沒有離開場館的后續要求。

一、對科學作業的再思考

2021年4月，教育部頒發的《關于加強義務教育學校作業管理的通知》指出，把握作業育人功能，創新作業類型方式，合理布置書面作業，科學設計探究性作業和實踐性作業。

2022年4月，教育部頒發的《義務教育科學課程標準》指出，科學課程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。科學課程的四個核心素養相互依存，共同構成一個完整的體系，體現了科學課程的育人價值。

杜威認為，作業不僅僅是獲得知識本身，而應在作業的過程中，鍛煉學生的思維，發展學生的智慧，讓學生能夠解決生活中的問題，同時在作業的過程中培養感情和道德。

布魯姆提出“診斷性評價”“形成性評價”“終結性評價”三個概念。王月芬新課程視域下的大作業觀，對一線教師重新認識和探索作業的功能、類型產生了重要影響。

綜上，小學科學學科所謂的“作業”一直是基于科學探究活動的實踐需求而存在的，課前搜集、調查活動，課后興趣延伸、持續探究活動、科學實踐活動，皆屬科學作業，只不過分類標準不同而已。

依據功能分為診斷性作業、形成性作業和鞏固性作業。如，課前搜集、調查活動屬于診斷性作業;課后興趣延伸、持續探究活動、科學實踐活動屬于鞏固性作業。

依據學習方式分為探究類作業和實踐類作業。探究類作業，主要包括實驗探究、調查等作業類型，其主要目的是讓學生面對未知答案的新問題時，掌握解決問題所需要的科學方法，發展相應的科學探究能力，幫助學生更好地適應未來的挑戰。實踐類作業，包括體驗、觀察、參觀訪問、種植飼養以及設計制作等作業類型，其主要目的是為學生提供獲得直接經驗和情感體驗的機會，促進學生知情信意行有機統一，在發展學生實踐能力的同時，培養其科學態度、創新精神等必備品格。設計實踐類作業的重點，是設計適當的問題和任務以及完成任務所需要的場地、器材和安全措施。站在科學學科核心素養、新課程的角度審視，所謂科學學科作業，其實質可理解為連貫的、延續的、有計劃也有生成的科學實踐活動，即科學探究類作業和科學實踐類作業的結合體。本文姑且將二者統稱為科學實踐活動。那么，怎樣進行科學實踐活動的課內外、校內外相結合的設計呢？

二、小學科學實踐活動的再設計

（一）?課內外結合，設計科學實踐活動

1.以概念學習進階發展為主線，設計科學實踐活動

小學科學課程標準在教學內容的學段設定上，以學習進階理論研究為基礎，概念的發展有著明顯的進階表現。因而在教學整體計劃與安排上，教師要關注不同年級同一概念的教學以及課外實踐活動的設計安排，以促成小學跨學段概念發展的可能。

例如，“持續一年觀察陽光下的竿影”作業設計。

在學習教科版三下《陽光下物體的影子》一課后，高曉燕、吳咸中等教師設計了“持續一年觀察陽光下的竿影”實踐活動。課內學生發現，一天中同一物體的影子自西向東運動，影子由長變短再變長。同時發現影子的變化與太陽的位置有關系。隨即，教師布置探究活動：每月選擇一天（每月21日），在固定地點同一時間觀察、記錄立竿在陽光下的影子，嘗試完成“影子鐘”的制作。

經過大量觀察與測量，學生獲得了一組組觀測數據，繪制了圖表，制作了穹頂“生物鐘”。

延續一年的觀測數據，既是《陽光下物體的影子》課后拓展性實踐活動成果，又是六年級學習《影長的四季變化》《地球的公轉與四季變化》的學習資料和基礎。學生在長時間觀測中，實事求是的記錄態度、堅持不懈的精神也自然地得到了提升。

2.以項目式學習為主題，設計科學實踐活動

例如，“卵與生命”項目研究。

學完教科版三下《認識其他動物的卵》后，鄭碧瑩等教師捕捉到學生收獲中的偏頗感受“我再也不吃雞蛋了，因為每吃掉一個雞蛋，就等于吃掉一個生命”，為此引發了“所有卵都能孵化出新生命嗎？”的項目研究“卵與生命”。

該項研究歷經三個月、兩個輪回，體現了學生從質疑觀點到明確觀點的思維變化。

（二）館校合作，設計科學實踐活動

打破時空束縛，有效利用科技場館的資源，設計科學實踐活動不失為提升學生核心素養的又一途徑。因而，這樣的設計，既要考慮選擇適當的問題和任務以及完成任務所需要的場地、器材和安全措施，又要考慮設計的計劃性與延續性。下面以鄧新陽、劉婉英聯手設計的“探尋生活中水的奧秘”這一拓展單元，進行以館校合作為背景的實踐活動闡述。

1.館校合作中實踐活動內容的選取

該主題的選擇出于三個考慮：其一，課標有所涉及，學生從自然、科學、社會三方面深入了解水是生活中常見且必不可少的物質，是地球上的重要資源，對人類的生活、社會的發展有重要的意義，增強學生的社會責任感;其二，考察發現“北京科學中心”場館設有多個水資源平臺，利用這些平臺能讓學生進行開放自主的相關活動;其三，梳理教科版教材發現，低中高段均有對應、連續的關于水的學習內容，這種連續圍繞同一主題開展的實踐活動，有利于學生科學態度、方法的形成。為此，設計了跨越三個年級的有拓展的單元教學內容。

2.館校合作中實踐活動內容的設計（圖1）

3.“研制水力發電模型”案例分析

①?活動內容介紹

“研制水力發電模型”的活動共分為3課時多時段。

第一時段：能量從哪里來（發現問題階段）。

本問題的發現來源于學生的真實需求。課上，在研討六上《能量從哪里來》一課“我們知道哪些發電的方法？能量又是怎樣轉化的？”的問題時，多數學生或表現出一臉茫然，或干癟地說出風力發電這個名詞，有親身體驗或能解讀原理者寥寥無幾。為此，教師布置了課下任務：學生在家長的協助下，去“北京科學中心”實踐體驗，并搜集資源，為自主設計水力發電模型做好前期準備。

第二時段：設計制作水力發電模型（設計制造階段）。

本課時明確任務：設計并制作具有一定功能的水力發電模型。學生以小組為單位，利用已有知識與經驗，在教師提供的基本材料基礎上進行選擇，并進行水力發電模型的結構設計。經過小組間的互相展示，獲取更多信息，在不斷磨合后修改完善設計。課后一段時間，學生嘗試將設計轉化為實物，并進行第一次組內測試評估，征集建議，初步改良。

第三時段：測試評估水力發電模型（展示交流階段）。

本課時要求以小組為單位，在班級交流研制水力發電模型的全過程，并現場演示水力發電模型的使用效果，全班學生根據其測試結果提出改進建議或思路。通過總結經驗、提煉方法、深化研討，使其感受發明一項技術的全過程，體會技術的出現是為滿足人們不斷增長的生活需求，進而培養學生的工程精神。

課后，提出實踐交流類作業：依據課上匯總的建議再次修改模型并帶到場館，為參觀者解密水力發電的過程及原理，分享研制水力發電模型的收獲與喜悅。

②活動評價分析

調查參與情況。第二時段前，教師對學生實踐活動的參與情況進行統計，全班?28名學生均到“北京科學中心”場館中進行了能量轉換模型的實地體驗。

設計制作實踐評價。設計圖評價：收集分析學生設計圖，發現：二、三、五、六4個小組在設計水力發電模型中，都能想到用LED來體現電能，四組選擇用小風扇來體現。由此看出，學生通過前期能量轉換的學習與體驗，能夠考慮到將電能轉換成光能，并將發電效果可視化，充分說明學生樂于用多種思路、多樣方法來完成設計制作（圖2）。

施工圖及產品評價：通過分析發現，除一組外，其他小組都按時完成了施工設計，考慮到各種因素的影響，盡力滿足將水能最大限度轉換成電能這一需求，并于課后較好地完成了制作測試評估（圖3）。

實踐感受評價。通過閱讀學生的總結與分享，看出這次實踐活動帶來的巨大收獲。比如，了解了工程師的工作流程，活動中小組合作越來越默契，還能將所學知識遷移到自己的生活當中（圖4）。

為了上好這節課，我們去了科學中心進行電能轉換的調研，在這個過程中，我們發現了水力發電模型的問題，想要讓更多的人看到水力發電的過程，于是我們開始了模型的設計與制作。這也是我們本次要完成的任務。

要想做好這個水力發電模型，首先要完成設計圖，而且要按圖制作，我們組是把模型帶回家中制作的，在測試的時候，征求了爸爸媽媽的好點子，幫我們順利解決了問題，改良了設計，在整個水力發電模型的研制過程中，我們的小組配合能力提高了，我還學到了許多知識。這節課讓我印象深刻，也讓我學到了許多工程技術方面的知識。我以后也想做個工程師，去解決生活中的問題。

可見，利用場館資源，可以有效彌補校內學習資源的不足，實現作業設計的有效性。

三、結語

綜上所述，延續教材、館校合作、課內外相結合的科學實踐活動設計，能打破學生學習時空的森嚴壁壘，借助精彩紛呈的作業活動提升學生的思維能力，增強學生解決實際問題的能力，從而培養學生的核心素養。

【本文系北京市教育科學“十三五”規劃一般課題?“基于發展學生科學核心素養的館校合作地方課程開發與實施的研究”的研究成果，課題編號：CDDB18204】