學習素養下的小學科學技術與工程項目式學習設計

楊茜

［摘要］ 《義務教育科學課程標準（2022年版）》對技術與工程項目式學習提出了新的要求。本文以蘇教版小學科學六年級上冊“蒸汽小船的設計與制作”為例，從學習素養的視角出發，分析技術與工程項目式學習設計的思路和方法，旨在尋找技術與工程教學中的突破口和操作點，轉變學習方式，發展學生的學科核心素養。

［關鍵詞］ 學習素養；項目式學習；小學科學；技術與工程

《義務教育科學課程標準（2022年版）》對技術與工程項目式學習提出了新的要求。對于技術與工程領域的學習而言，要促使學生綜合運用科學知識，解決實際問題，體驗科學技術對日常生活與社會發展的影響，并在此基礎上引導學生認識技術與工程的特點，發展學生的學科核心素養。該領域內容反映了STEM教育的基本思想，倡導問題驅動下的跨學科整合學習。

一、基于學習素養視角的項目化學習

學習是學生獲得生長性經驗，再進行創造性運用的過程。學習素養是指學生在不同情境轉換中靈活運用所學知識，在具身體驗問題情境、遷移知識解決問題的過程中表現出來的學習能力和品質。

下面，就以蘇教版小學科學六年級上冊“像工程師那樣……”專項學習為例，教師設計“蒸汽小船出海”這一活動，要求學生自制一艘能在80厘米長的航道上行駛到終點的蒸汽小船。學生查閱蒸汽船的工作原理等資料，嘗試設計、開發并改進產品的一系列步驟和程序，最終完成作品。該活動從表面上看是項目式學習，有來自真實世界的驅動性問題，也有成果。但是，在這個項目式學習中，制作一艘蒸汽小船本身被當成了目的。學生對問題情境的分析和判斷，過早地被固定在“做蒸汽小船”這個結果上，他們在活動中探究的可能性被窄化。仔細分析學生在這個情境中的已有認知，我們會發現，其背后隱藏著小學科學中的重要概念——物體運動與相互作用，相較學生已經學過的“力是改變物體運動狀態的原因”，該活動是促進學生深刻理解物體運動與相互作用的契機。

實際上，學習素養本質上旨在充分促進學生心智的發展，這樣的工程與技術項目式學習應具有以下過程：判斷情境，準確界定問題——什么樣的蒸汽小船最有可能贏得比賽？怎樣讓小船漂浮在水面上？怎樣用蒸汽驅動小船？小船的運動速度與哪些因素有關？創造性解決問題——動手實踐，驗證選擇的方案是否真正能夠達到預期效果。反思與遷移應用——在這個過程中，我學到了什么？還可以用這種方法解決哪些類似問題？按照這樣的標準衡量，很多STEM學習都不是學習素養視角下的項目式學習，因為其中的教學過程只是告訴學生要做什么、怎么做而已。學習素養視角下的技術與工程項目式學習不是為了產生一個表現性成果，而是引導學生在一段時間內調動自身的知識、能力、品質，對與技術工程相關的問題進行持續探究，在解決問題、形成公開成果的過程中，對核心知識和探究過程產生新的理解，并發生跨情境的遷移，最終促進學生形成創造性思維、批判性思維，有效培養學習素養。

二、技術與工程項目式學習設計要素

學習素養視角下的項目式學習設計要素：一是真實的驅動問題。包含有價值的內容，以真實世界中的情境作為錨點，讓整個項目活動具有連貫性、一致性。二是以探究為核心的學習方式，并在過程中學習和應用學科思想。其中，重要的是學習如何采集證據，并利用證據進行推理和解釋。三是發展學生的合作能力，在實施過程中充分進行集體交流與合作。四是創造作品與產生成果，學生在創造產品中重構自身的理解，在此過程中，學生的理解力得到發展。五是以評價推動學習的進程與結果的產出，要明確評價工具或手段，如日志、筆記、思維導圖、項目學習檔案、作品范例等，并指向相應的學習目標，鼓勵學生開展自評與互評，探索表現性評價的方法。

三、小學科學項目式學習的案例

對于“蒸汽小船的設計與制作”項目式學習而言，本項目可以適當改進加工，融入其他元素，通過組織學生設計、制作一艘合格的“龍舟”，參加模擬“龍舟”競賽，引導學生深入思考龍舟在水面上行駛既快又穩的原因，探究“龍舟”行駛的秘密，讓學生在設計、制作、測試、評價與修正等過程中，深刻理解物體運動與相互作用的關系，理解結構與功能、穩定與變化、系統與模型等跨學科概念，并形成相應的研究報告。具體探究過程如下：

問題識別，搭建階梯。（1）請學生整理關于龍舟的各種資料，了解龍舟的結構、特點及行駛原理，形成個人調查報告；6人一組，組成項目小組并討論、商定項目過程計劃表。（2）頭腦風暴：什么樣的蒸汽“龍舟”最可能贏得比賽？怎樣讓“龍舟”漂浮在水面上？基于這些驅動性問題，讓學生探究“龍舟”保持平穩的原因，并形成研究報告。

小組合作，設計方案。項目小組通過開展合作，給出“龍舟”設計方案，畫出動力裝置及船體設計草圖，標出所需的制作材料，并說明設計意圖和創意點，經教師確認，設計合理的小組可將設計變成現實，按照設計圖開展制作，教師巡視并記錄整個制作過程。

實踐迭代，修改方案。以項目小組為單位，進行“龍舟”下水測試，看看大家的龍舟能不能在水面上平穩行駛。教師進行組內評價，提出修改意見。之后，組織班級“龍舟”積分賽，根據測試表現與優化結果，每組選擇兩艘“龍舟”參賽，教師進行活動評價與表彰。

成果展示與結果評價。學生以小組為單位，帶著自己制作的“龍舟”及相關設計圖稿、研究報告、演示文稿等布置科學展覽，向參觀展臺的師生介紹項目并展示作品。本次活動采取結果性和過程性兼具、多元主體參與的評價方法。評價結果以分數的形式進行表征，并制作出項目活動的綜合評價量表。

工程與技術項目式學習的成果偏重于設計方案、實際作品的形式，過程中會用到更多的程序性知識。為實現技能和程序化知識的遷移，將普通的項目式學習變成學習素養視角下的項目式學習，首先要確定項目和程序背后的核心概念和本質問題。項目式學習指向核心概念的再構建，缺少學科或跨學科的核心概念，會使得整個項目的設計較為零散、項目深度不夠。而核心概念要經過問題框架設計，以問題的方式表現出來。所以，要對問題框架進行重點設計，聚焦學科核心概念。同時，成果設計也要指向核心概念，實現項目式學習的教、學、評一致性。

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