科學(xué)課程中的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)

姜華

摘要：項(xiàng)目式學(xué)習(xí)關(guān)注學(xué)生在解決問題的過程中表現(xiàn)出來的技巧和能力，會(huì)構(gòu)建解決問題的具體環(huán)境，鼓勵(lì)學(xué)生組建團(tuán)隊(duì)，以合作解決問題的方式學(xué)習(xí)。科學(xué)教學(xué)中的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，以驅(qū)動(dòng)性問題催生科學(xué)項(xiàng)目任務(wù)，以探究實(shí)踐推動(dòng)科學(xué)項(xiàng)目任務(wù)實(shí)施，在科學(xué)成果展示中深化項(xiàng)目任務(wù)。

關(guān)鍵詞：小學(xué)科學(xué)；項(xiàng)目式學(xué)習(xí)；問題驅(qū)動(dòng)；探究實(shí)踐；成果展示

項(xiàng)目式學(xué)習(xí)是一種動(dòng)態(tài)的、以學(xué)生為中心的學(xué)習(xí)方法，通過問題驅(qū)動(dòng)學(xué)生主動(dòng)探索現(xiàn)實(shí)世界，更深入地學(xué)習(xí)知識(shí)和技能。項(xiàng)目式學(xué)習(xí)更關(guān)注學(xué)生在解決問題的過程中表現(xiàn)出來的技巧和能力，會(huì)構(gòu)建解決問題的具體環(huán)境，鼓勵(lì)學(xué)生組建團(tuán)隊(duì)，以合作解決問題的方式學(xué)習(xí)。

小學(xué)科學(xué)教學(xué)中的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，是讓學(xué)生在真實(shí)的情境中提出問題，并在此過程中學(xué)會(huì)與同伴合作，在探究中獲取并整理數(shù)據(jù)，分析評(píng)價(jià)并改進(jìn)自己的作品，提升高階思維能力，在解決真實(shí)問題的探究實(shí)踐中發(fā)展科學(xué)核心素養(yǎng)。［1］以蘇教版小學(xué)科學(xué)四年級(jí)上冊(cè)“浮力”知識(shí)教學(xué)中的“建造錫紙船”為例，談?wù)効茖W(xué)教學(xué)中的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)。

一、以驅(qū)動(dòng)性問題催生科學(xué)項(xiàng)目任務(wù)

驅(qū)動(dòng)性問題是項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的核心要素。科學(xué)教學(xué)中的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，強(qiáng)調(diào)從一開始就以驅(qū)動(dòng)性問題激發(fā)學(xué)生的科學(xué)探究興趣和動(dòng)力，催生能夠促使學(xué)生主動(dòng)運(yùn)用推理、判斷、分析等解決科學(xué)問題的項(xiàng)目任務(wù)。

“建造錫紙船”項(xiàng)目式學(xué)習(xí)意在借助真實(shí)情境，引領(lǐng)學(xué)生以項(xiàng)目推進(jìn)的方式，利用工程領(lǐng)域的思維方式和技術(shù)工具“造船”：一方面，結(jié)合自身生活體驗(yàn)以及打造船只的實(shí)驗(yàn)感受，討論船只的載重與容積的關(guān)系，探究影響船只載重的因素；另一方面，通過船只的迭代設(shè)計(jì)、觀察和測(cè)試，循環(huán)進(jìn)行“設(shè)計(jì)—試航—觀察—記錄”的活動(dòng)，經(jīng)歷完整的工程設(shè)計(jì)與實(shí)施流程，體驗(yàn)工程思維在解決問題中的作用；最后，以建造的船只作品反映學(xué)習(xí)結(jié)果，加深對(duì)“浮力”這一概念的理解。據(jù)此，教師立足小學(xué)四年級(jí)學(xué)生的學(xué)習(xí)特征和學(xué)習(xí)需要，創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境，鼓勵(lì)學(xué)生不斷提出問題，進(jìn)而生成項(xiàng)目任務(wù)。

教師首先播放“幾個(gè)孩子乘坐沒有安全資質(zhì)的船”的視頻。學(xué)生觀看后提出“船是怎樣由木筏發(fā)展而來的？”“船體結(jié)構(gòu)包含哪些部分？”“船是怎樣在水中保持平衡的？”“怎樣使船的載重量變大？”等問題。這些問題牽引學(xué)生從故事關(guān)聯(lián)到現(xiàn)實(shí)。之后，教師介紹船只的發(fā)展史，啟發(fā)學(xué)生關(guān)注船只的整體結(jié)構(gòu)，并在此基礎(chǔ)上發(fā)問：“我們是小小造船師，如何利用邊長(zhǎng)為30厘米的正方形錫紙制作一艘小船，使其至少能在水面上漂浮5分鐘，并能承受至少300克的重量？”在界定了問題的“成功標(biāo)準(zhǔn)”和“限制條件”后，學(xué)生小組討論，列出了待解決問題清單。其中包括“做成什么形狀？”“怎樣讓船在水中保持平穩(wěn)？”“折縫處如何處理？”“如何不讓水進(jìn)入船內(nèi)？”等驅(qū)動(dòng)性問題。面對(duì)這些問題，接下去要做什么？問題要怎么一一解決？學(xué)生討論了問題解決的先后順序，并將這些問題大致分為 “外形”“漂浮”“防水”“平衡”“連接”幾類。他們認(rèn)為，錫紙的連接處是引發(fā)船體進(jìn)水問題的關(guān)鍵，需要先解決防水問題，然后再解決漂浮、外形等問題。

在提出問題、梳理問題的過程中，學(xué)生確定了利用現(xiàn)有材料制作一艘防漏水且能承重的錫紙船的項(xiàng)目任務(wù)，進(jìn)而建立了“提問—?dú)w類—規(guī)劃—實(shí)施”的問題解決思維模式。可見，驅(qū)動(dòng)性問題如同一顆“北極星”，幫助學(xué)生在分析、明確項(xiàng)目目標(biāo)的基礎(chǔ)上明晰探究的方向，從而更專注于項(xiàng)目。

二、以探究實(shí)踐推動(dòng)科學(xué)項(xiàng)目任務(wù)實(shí)施

科學(xué)教學(xué)中的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)歷程，是持續(xù)探究實(shí)踐，解決驅(qū)動(dòng)性問題的歷程。以探究實(shí)踐推動(dòng)項(xiàng)目任務(wù)實(shí)施，可以更好地體現(xiàn)素養(yǎng)導(dǎo)向，進(jìn)一步提升科學(xué)教學(xué)的質(zhì)量。

（一）調(diào)研信息，初次實(shí)驗(yàn)

在明確了項(xiàng)目任務(wù)之后，接下來就是在完成任務(wù)的過程中實(shí)現(xiàn)知識(shí)與能力的建構(gòu)。學(xué)生需要通過收集相關(guān)背景信息，對(duì)相關(guān)人員進(jìn)行調(diào)查或訪談，建立與以往所學(xué)知識(shí)或已有經(jīng)驗(yàn)的關(guān)聯(lián)。因此，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生開展前期研究，選用合適的方式獲取并梳理對(duì)完成任務(wù)有幫助的信息。

“建造錫紙船”項(xiàng)目式學(xué)習(xí)中，學(xué)生借助網(wǎng)絡(luò)搜索關(guān)于船只的形狀和船只如何保持平衡的信息。其中，部分學(xué)生受生活經(jīng)驗(yàn)的影響，認(rèn)為船底尖的船只更容易保持平衡。于是，他們決定通過實(shí)驗(yàn)來探索“同種材料的物體，哪種底更容易在水中保持平衡”。通過對(duì)比實(shí)驗(yàn)，學(xué)生建構(gòu)了“平底的物體更容易在水中保持平衡”的認(rèn)知。

（二）設(shè)計(jì)建模，反思迭代

在項(xiàng)目式學(xué)習(xí)中，學(xué)生應(yīng)當(dāng)像一個(gè)真正的科學(xué)家、工程師一樣，根據(jù)項(xiàng)目任務(wù)，在充分地學(xué)習(xí)、研究基礎(chǔ)上進(jìn)行產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、制作，在反思與評(píng)價(jià)中不斷地修改、完善，形成最終可以公開的成果或產(chǎn)品。［2］

“建造錫紙船”項(xiàng)目式學(xué)習(xí)推進(jìn)過程中，聚焦“設(shè)計(jì)建模，反思迭代”，學(xué)生主要經(jīng)歷了三個(gè)環(huán)節(jié)的探究實(shí)踐。

1.實(shí)驗(yàn)探究，設(shè)計(jì)模型

設(shè)計(jì)錫紙船之初，學(xué)生圍繞項(xiàng)目任務(wù)展開頭腦風(fēng)暴，先是獨(dú)立思考，然后小組討論、決策。從個(gè)人想法到確定小組方案，這個(gè)過程并不怎么順利。幾乎所有人都遇到了這樣的問題：“我們不知道哪種方法設(shè)計(jì)的船只載重量最大。”于是，教師指導(dǎo)學(xué)生用橡皮泥開展探究實(shí)驗(yàn)“如何讓橡皮泥浮在水面上”，借此來了解同一材料的物體容積與載重量的關(guān)系。通過實(shí)驗(yàn)，學(xué)生形成了“物體載重量大小與物體的容積有關(guān)”的認(rèn)知，并能夠?qū)Α跋鹌つ鄩K會(huì)沉下去，同樣重量的橡皮泥捏成的船卻能漂浮在水面上”作出科學(xué)的解釋：物體受到浮力的大小與它的體積（容積）有關(guān)。在此實(shí)驗(yàn)的啟發(fā)下，學(xué)生開始繪制設(shè)計(jì)圖，制作模型。以學(xué)生為中心、以實(shí)驗(yàn)探究為基礎(chǔ)的學(xué)習(xí)過程，增強(qiáng)了學(xué)生的好奇心，使得學(xué)習(xí)活動(dòng)向更深處漫溯。

2.測(cè)試評(píng)價(jià)，共尋問題

學(xué)生及時(shí)評(píng)價(jià)和分析學(xué)習(xí)成果也是項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的重要組成部分。在“建造錫紙船”項(xiàng)目式學(xué)習(xí)中，模型自測(cè)是學(xué)生最感興趣的環(huán)節(jié)。由于好勝心理，學(xué)生習(xí)慣于“比誰的作品更好”，這就容易出現(xiàn)小組間爭(zhēng)著測(cè)試的情況，以至于場(chǎng)面混亂，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果誤差大。為此，教師設(shè)置了兩個(gè)“友情提醒”來規(guī)范測(cè)試流程。

第一個(gè)提醒，理順測(cè)試順序，即啟發(fā)學(xué)生制作完成作品后，各組認(rèn)真記錄能夠承載的砝碼重量，按照完成制作的順序進(jìn)行測(cè)試，并填寫“船長(zhǎng)日記”。下面是其中一組在第一次試航前共同定下的記錄順序和要點(diǎn)：

首先，將船只的正面和側(cè)面畫下來，盡可能詳盡地標(biāo)出以下內(nèi)容：出現(xiàn)漏水的地方，船只試航的狀態(tài)如何（是否豎起、是否傾斜）；水會(huì)從船只的哪一部分浸入；船只放入水中后，盡可能多地記錄下看到的一切。

接下來，畫下船只承重后的情況，將船只的正面和側(cè)面畫下來。具體標(biāo)注漏水的地方、船只的狀態(tài)。

最后，畫出船只被小風(fēng)扇吹時(shí)的情況，將船只的正面和側(cè)面畫下來。具體標(biāo)注漏水的地方、船只的狀態(tài)。

第二個(gè)提醒，明晰測(cè)評(píng)規(guī)則，即發(fā)動(dòng)組員分工，依據(jù)評(píng)價(jià)表進(jìn)行組內(nèi)自我測(cè)試，只觀察、記錄本組的模型測(cè)試情況，不進(jìn)行組際觀摩。此時(shí)，教師會(huì)為各組提供獨(dú)立的測(cè)試環(huán)境，排除組際干擾。在“友情提醒”的支持下，學(xué)生理解了測(cè)評(píng)的意義，學(xué)會(huì)了客觀看待結(jié)果，能夠抓住共性問題，從他人那里獲得有價(jià)值的信息，進(jìn)而提升自我反思的效果。如有組員的“船長(zhǎng)日記”記錄如下：

我們的船剛下水時(shí)是直立的，一會(huì)兒便有點(diǎn)下沉，原來是水從錫紙的連接處漏進(jìn)去了。放入承重物后，船的承重區(qū)明顯地凹陷下去，船身有些變形，并向一側(cè)傾斜。被風(fēng)扇吹時(shí)，船身有明顯的傾斜，接觸到水面最多的地方有漏水現(xiàn)象。關(guān)掉風(fēng)扇后，船又恢復(fù)平穩(wěn)了。

學(xué)生針對(duì)測(cè)試中出現(xiàn)的情況，進(jìn)行自我評(píng)價(jià)和組間評(píng)價(jià)，分析失敗的原因，探討解決的方法。這樣的探究實(shí)踐給了學(xué)生較大的自由度。在此氛圍中，教師適時(shí)地?fù)?dān)當(dāng)起學(xué)生學(xué)習(xí)的解惑者，成為與學(xué)生共同學(xué)習(xí)的伙伴，幫助學(xué)生更好地開展項(xiàng)目式學(xué)習(xí)。

3.迭代升級(jí)，優(yōu)化成果

任何一個(gè)富有創(chuàng)造力的產(chǎn)品都需要不斷地修改和完善。學(xué)生針對(duì)模型測(cè)試過程中出現(xiàn)的新問題進(jìn)行再探究，了解到錫紙船的重心會(huì)影響其穩(wěn)定性和載重量。于是，他們有的嘗試給船加重物，有的試著在船底粘上吸管以增加浮力，有的將錫紙連接處進(jìn)行加固……在不斷地“測(cè)試—評(píng)價(jià)—反思—改進(jìn)—測(cè)試”中，錫紙船經(jīng)歷了迭代升級(jí)。在改進(jìn)完善后，各組都創(chuàng)造出了自己滿意的錫紙船，也收獲了成功的喜悅。

三、在科學(xué)成果展示中深化反思項(xiàng)目任務(wù)

項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的成果不是束之高閣的，而是對(duì)自己、他人或周圍的世界有意義的。舉辦公開的成果展，既能讓學(xué)生有儀式感和獲得感，又能讓學(xué)生在展示中接收到更多的信息，促其再次修訂模型或成果。

（一）以答辯會(huì)的形式跟進(jìn)評(píng)價(jià)

答辯會(huì)的形式，一方面可以讓他人分析評(píng)價(jià)自己的作品，表達(dá)觀點(diǎn)；另一方面，可以讓成果展示方回顧項(xiàng)目歷程，優(yōu)化改進(jìn)自己的設(shè)計(jì)及成果。

“建造錫紙船”項(xiàng)目式學(xué)習(xí)中，教師組織學(xué)生舉辦“新船發(fā)布會(huì)”，鼓勵(lì)各小組展示自己制作的錫紙船，同時(shí)以CEO的身份介紹創(chuàng)作思路及創(chuàng)意，并就其他小組組員和老師提出的問題進(jìn)行答辯。如有學(xué)生對(duì)一個(gè)小組設(shè)計(jì)的六邊形船提出了疑問：“別的小組制作的船都是長(zhǎng)方形或正方形，為什么你們?cè)O(shè)計(jì)成六邊形？”得到的回答是：“我們?cè)谥谱鬟^程中發(fā)現(xiàn)做成六邊形能增大船底的面積，船在水中的受到的浮力也就更大，能裝載更多的重物。”立刻就有學(xué)生追問：“那是不是邊數(shù)越多，船的底面積就越大呢？”得到的回答是：“這也是我們接下來準(zhǔn)備研究的問題。”新的問題，催生了新的任務(wù)。精彩的答辯驅(qū)動(dòng)了項(xiàng)目的持續(xù)深入的研究。在“新船發(fā)布會(huì)”中，學(xué)生既是展示者，又是評(píng)價(jià)者與被評(píng)價(jià)者。在相互評(píng)價(jià)的過程中，學(xué)生自我反思，自我促進(jìn)，產(chǎn)生新的生長(zhǎng)點(diǎn)。

（二）以拓展素材的形式遷移成果

項(xiàng)目式學(xué)習(xí)最終是要學(xué)生實(shí)現(xiàn)知識(shí)的再建構(gòu)，能夠在新的情境中遷移、運(yùn)用、轉(zhuǎn)換，產(chǎn)生新知識(shí)，并落實(shí)在行動(dòng)中，能運(yùn)用各種知識(shí)和資源來解決實(shí)際問題。［3］

“建造錫紙船”項(xiàng)目式學(xué)習(xí)中，教師設(shè)計(jì)了這樣的拓展遷移問題：“同學(xué)們還能利用哪些材料來建造可以承載一定重量的小船？”以驅(qū)動(dòng)問題作為活動(dòng)起點(diǎn)，以學(xué)生的自主、合作、探究作為活動(dòng)方式，解決問題是一次活動(dòng)的終點(diǎn)，同時(shí)也是新活動(dòng)的起點(diǎn)。讓學(xué)生繼續(xù)嘗試?yán)闷渌牧辖ㄔ煨〈彩菍?duì)本次項(xiàng)目成果的應(yīng)用與拓展。于是，學(xué)生在課后利用生活中隨手可得的吸管、筷子、竹簽等材料，自發(fā)開始了新的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)。

科學(xué)教學(xué)中的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，是解決問題的過程。其中設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)活動(dòng)，從開始到結(jié)束，是鍛煉批判性思維、培養(yǎng)協(xié)作與溝通技能并展示成就的過程。在活動(dòng)中，學(xué)生不僅獲得了相關(guān)知識(shí)，還學(xué)以致用，將所學(xué)知識(shí)用于解決活動(dòng)中遇到的實(shí)際問題;面對(duì)其中的拓展性學(xué)習(xí)挑戰(zhàn)，學(xué)生充分發(fā)揮學(xué)習(xí)的主體地位，在學(xué)習(xí)過程中得到極大的滿足，真正成為心智自由的學(xué)習(xí)者。

參考文獻(xiàn)：

［1］ 中華人民共和國教育部.義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）［S］.北京：北京師范大學(xué)出版社，2022：25.

［2］ 湯姆·馬卡姆.PBL項(xiàng)目學(xué)習(xí)：項(xiàng)目設(shè)計(jì)及輔導(dǎo)指南［M］.董艷，譯.北京：光明日?qǐng)?bào)出版社，2015：58.

［3］ 夏雪梅.項(xiàng)目化學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)：學(xué)習(xí)素養(yǎng)視角下的國際與本土實(shí)踐［M］.北京：教育科學(xué)出版社，2018：126.