科學課程中的項目式學習

姜華

摘要：項目式學習關注學生在解決問題的過程中表現出來的技巧和能力，會構建解決問題的具體環境，鼓勵學生組建團隊，以合作解決問題的方式學習。科學教學中的項目式學習，以驅動性問題催生科學項目任務，以探究實踐推動科學項目任務實施，在科學成果展示中深化項目任務。

關鍵詞：小學科學；項目式學習；問題驅動；探究實踐；成果展示

項目式學習是一種動態的、以學生為中心的學習方法，通過問題驅動學生主動探索現實世界，更深入地學習知識和技能。項目式學習更關注學生在解決問題的過程中表現出來的技巧和能力，會構建解決問題的具體環境，鼓勵學生組建團隊，以合作解決問題的方式學習。

小學科學教學中的項目式學習，是讓學生在真實的情境中提出問題，并在此過程中學會與同伴合作，在探究中獲取并整理數據，分析評價并改進自己的作品，提升高階思維能力，在解決真實問題的探究實踐中發展科學核心素養。［1］以蘇教版小學科學四年級上冊“浮力”知識教學中的“建造錫紙船”為例，談談科學教學中的項目式學習。

一、以驅動性問題催生科學項目任務

驅動性問題是項目式學習的核心要素。科學教學中的項目式學習，強調從一開始就以驅動性問題激發學生的科學探究興趣和動力，催生能夠促使學生主動運用推理、判斷、分析等解決科學問題的項目任務。

“建造錫紙船”項目式學習意在借助真實情境，引領學生以項目推進的方式，利用工程領域的思維方式和技術工具“造船”：一方面，結合自身生活體驗以及打造船只的實驗感受，討論船只的載重與容積的關系，探究影響船只載重的因素；另一方面，通過船只的迭代設計、觀察和測試，循環進行“設計—試航—觀察—記錄”的活動，經歷完整的工程設計與實施流程，體驗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習結果，加深對“浮力”這一概念的理解。據此，教師立足小學四年級學生的學習特征和學習需要，創設真實情境，鼓勵學生不斷提出問題，進而生成項目任務。

教師首先播放“幾個孩子乘坐沒有安全資質的船”的視頻。學生觀看后提出“船是怎樣由木筏發展而來的？”“船體結構包含哪些部分？”“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。這些問題牽引學生從故事關聯到現實。之后，教師介紹船只的發展史，啟發學生關注船只的整體結構，并在此基礎上發問：“我們是小小造船師，如何利用邊長為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“成功標準”和“限制條件”后，學生小組討論，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？”“折縫處如何處理？”“如何不讓水進入船內？”等驅動性問題。面對這些問題，接下去要做什么？問題要怎么一一解決？學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。他們認為，錫紙的連接處是引發船體進水問題的關鍵，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，學生確定了利用現有材料制作一艘防漏水且能承重的錫紙船的項目任務，進而建立了“提問—歸類—規劃—實施”的問題解決思維模式。可見，驅動性問題如同一顆“北極星”，幫助學生在分析、明確項目目標的基礎上明晰探究的方向，從而更專注于項目。

二、以探究實踐推動科學項目任務實施

科學教學中的項目式學習歷程，是持續探究實踐，解決驅動性問題的歷程。以探究實踐推動項目任務實施，可以更好地體現素養導向，進一步提升科學教學的質量。

（一）調研信息，初次實驗

在明確了項目任務之后，接下來就是在完成任務的過程中實現知識與能力的建構。學生需要通過收集相關背景信息，對相關人員進行調查或訪談，建立與以往所學知識或已有經驗的關聯。因此，教師應引導學生開展前期研究，選用合適的方式獲取并梳理對完成任務有幫助的信息。

“建造錫紙船”項目式學習中，學生借助網絡搜索關于船只的形狀和船只如何保持平衡的信息。其中，部分學生受生活經驗的影響，認為船底尖的船只更容易保持平衡。于是，他們決定通過實驗來探索“同種材料的物體，哪種底更容易在水中保持平衡”。通過對比實驗，學生建構了“平底的物體更容易在水中保持平衡”的認知。

（二）設計建模，反思迭代

在項目式學習中，學生應當像一個真正的科學家、工程師一樣，根據項目任務，在充分地學習、研究基礎上進行產品的設計、制作，在反思與評價中不斷地修改、完善，形成最終可以公開的成果或產品。［2］

“建造錫紙船”項目式學習推進過程中，聚焦“設計建模，反思迭代”，學生主要經歷了三個環節的探究實踐。

1.實驗探究，設計模型

設計錫紙船之初，學生圍繞項目任務展開頭腦風暴，先是獨立思考，然后小組討論、決策。從個人想法到確定小組方案，這個過程并不怎么順利。幾乎所有人都遇到了這樣的問題：“我們不知道哪種方法設計的船只載重量最大。”于是，教師指導學生用橡皮泥開展探究實驗“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系。通過實驗，學生形成了“物體載重量大小與物體的容積有關”的認知，并能夠對“橡皮泥塊會沉下去，同樣重量的橡皮泥捏成的船卻能漂浮在水面上”作出科學的解釋：物體受到浮力的大小與它的體積（容積）有關。在此實驗的啟發下，學生開始繪制設計圖，制作模型。以學生為中心、以實驗探究為基礎的學習過程，增強了學生的好奇心，使得學習活動向更深處漫溯。

2.測試評價，共尋問題

學生及時評價和分析學習成果也是項目式學習的重要組成部分。在“建造錫紙船”項目式學習中，模型自測是學生最感興趣的環節。由于好勝心理，學生習慣于“比誰的作品更好”，這就容易出現小組間爭著測試的情況，以至于場面混亂，導致實驗結果誤差大。為此，教師設置了兩個“友情提醒”來規范測試流程。

第一個提醒，理順測試順序，即啟發學生制作完成作品后，各組認真記錄能夠承載的砝碼重量，按照完成制作的順序進行測試，并填寫“船長日記”。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：

首先，將船只的正面和側面畫下來，盡可能詳盡地標出以下內容：出現漏水的地方，船只試航的狀態如何（是否豎起、是否傾斜）；水會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，將船只的正面和側面畫下來。具體標注漏水的地方、船只的狀態。

最后，畫出船只被小風扇吹時的情況，將船只的正面和側面畫下來。具體標注漏水的地方、船只的狀態。

第二個提醒，明晰測評規則，即發動組員分工，依據評價表進行組內自我測試，只觀察、記錄本組的模型測試情況，不進行組際觀摩。此時，教師會為各組提供獨立的測試環境，排除組際干擾。在“友情提醒”的支持下，學生理解了測評的意義，學會了客觀看待結果，能夠抓住共性問題，從他人那里獲得有價值的信息，進而提升自我反思的效果。如有組員的“船長日記”記錄如下：

我們的船剛下水時是直立的，一會兒便有點下沉，原來是水從錫紙的連接處漏進去了。放入承重物后，船的承重區明顯地凹陷下去，船身有些變形，并向一側傾斜。被風扇吹時，船身有明顯的傾斜，接觸到水面最多的地方有漏水現象。關掉風扇后，船又恢復平穩了。

學生針對測試中出現的情況，進行自我評價和組間評價，分析失敗的原因，探討解決的方法。這樣的探究實踐給了學生較大的自由度。在此氛圍中，教師適時地擔當起學生學習的解惑者，成為與學生共同學習的伙伴，幫助學生更好地開展項目式學習。

3.迭代升級，優化成果

任何一個富有創造力的產品都需要不斷地修改和完善。學生針對模型測試過程中出現的新問題進行再探究，了解到錫紙船的重心會影響其穩定性和載重量。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行加固……在不斷地“測試—評價—反思—改進—測試”中，錫紙船經歷了迭代升級。在改進完善后，各組都創造出了自己滿意的錫紙船，也收獲了成功的喜悅。

三、在科學成果展示中深化反思項目任務

項目式學習的成果不是束之高閣的，而是對自己、他人或周圍的世界有意義的。舉辦公開的成果展，既能讓學生有儀式感和獲得感，又能讓學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）以答辯會的形式跟進評價

答辯會的形式，一方面可以讓他人分析評價自己的作品，表達觀點；另一方面，可以讓成果展示方回顧項目歷程，優化改進自己的設計及成果。

“建造錫紙船”項目式學習中，教師組織學生舉辦“新船發布會”，鼓勵各小組展示自己制作的錫紙船，同時以CEO的身份介紹創作思路及創意，并就其他小組組員和老師提出的問題進行答辯。如有學生對一個小組設計的六邊形船提出了疑問：“別的小組制作的船都是長方形或正方形，為什么你們設計成六邊形？”得到的回答是：“我們在制作過程中發現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。”立刻就有學生追問：“那是不是邊數越多，船的底面積就越大呢？”得到的回答是：“這也是我們接下來準備研究的問題。”新的問題，催生了新的任務。精彩的答辯驅動了項目的持續深入的研究。在“新船發布會”中，學生既是展示者，又是評價者與被評價者。在相互評價的過程中，學生自我反思，自我促進，產生新的生長點。

（二）以拓展素材的形式遷移成果

項目式學習最終是要學生實現知識的再建構，能夠在新的情境中遷移、運用、轉換，產生新知識，并落實在行動中，能運用各種知識和資源來解決實際問題。［3］

“建造錫紙船”項目式學習中，教師設計了這樣的拓展遷移問題：“同學們還能利用哪些材料來建造可以承載一定重量的小船？”以驅動問題作為活動起點，以學生的自主、合作、探究作為活動方式，解決問題是一次活動的終點，同時也是新活動的起點。讓學生繼續嘗試利用其他材料建造小船，也是對本次項目成果的應用與拓展。于是，學生在課后利用生活中隨手可得的吸管、筷子、竹簽等材料，自發開始了新的項目式學習。

科學教學中的項目式學習，是解決問題的過程。其中設計的學習活動，從開始到結束，是鍛煉批判性思維、培養協作與溝通技能并展示成就的過程。在活動中，學生不僅獲得了相關知識，還學以致用，將所學知識用于解決活動中遇到的實際問題;面對其中的拓展性學習挑戰，學生充分發揮學習的主體地位，在學習過程中得到極大的滿足，真正成為心智自由的學習者。

參考文獻：

［1］ 中華人民共和國教育部.義務教育科學課程標準（2022年版）［S］.北京：北京師范大學出版社，2022：25.

［2］ 湯姆·馬卡姆.PBL項目學習：項目設計及輔導指南［M］.董艷，譯.北京：光明日報出版社，2015：58.

［3］ 夏雪梅.項目化學習設計：學習素養視角下的國際與本土實踐［M］.北京：教育科學出版社，2018：126.