船的研究

李溯源

《義務教育科學課程標準（2022 年版）》指出：“義務教育科學課程是一門體現科學本質的綜合性基礎課程，具有實踐性。”[1] 項目式學習是落實學生核心素養培養、體現學習本質的教學模式。“船的研究”是小學《科學》（教科版）新增內容，對應技術與工程領域，采用大單元組織形式，以船的發展史為主線，符合項目式學習的切入與實施[2]。如何引導孩子在真實問題情境中運用科學思維和方法持續探究，做思結合，建立科學觀念呢？筆者認為可以打造“三鏈六階二迭代”學習模型，開展項目式學習，實現學習進階，培養科學素養。

教材解讀、學情分析與目標定位

教材解讀

船是常見且重要的交通工具，船的發展史是人類科技進步史的一部分，體現了人類發現問題、解決問題的過程，蘊含豐富的科學資源和教育價值。新的領域帶來新的結構，以船的材料、構造、動力等演化節點為單元邏輯，呈現“產生問題—設計產品—完成項目”的發展過程，在提升船穩定性、載重量和動力性能的情境中，運用科學、技術、工程和數學等工具，在設計、制作、測評中動手優化工程模型，“做中學，做中悟”的特征更加明顯（見圖1）。

學情分析

本單元實施前，教師要設計表格，做好學情調查。從調查結果（見表1）可以看出，學生對船的了解不多，想研究的問題比較多，但不盡一致。學生原有認知經驗有限，教學定位需適切學生學習水平。教師要把握學生的認知基礎和前概念類型，找準教學起點，做到無縫對接。

目標定位

“船的研究”屬于技術與工程領域，對應課標的學習內容如下：

● 12.1 技術與工程創造了人造物，技術的核心是發明，工程的核心是建造；

● 12.2 技術與工程改變了人們的生產和生活；

● 12.3 科學、技術、工程相互影響與促進。

對應的學科核心概念有兩個：一是“技術、工程與社會”；二是“工程設計與物化”。

跨學科概念有“系統與模型”和“結構與功能”兩個。

其科學素養目標分解如下。

科學觀念 ①理解工程技術的內涵，理解科學本質，讓學生經歷“問題—設計—制作—測試—優化”船的研究過程；②建立人的需求、科學技術推動船的發展和人類文明進程的觀念。

科學思維 嘗試將人的需求轉化為具體的工程技術問題，綜合運用科學、數學、技術、工程等知識，提升比較與分類、分析與綜合的科學思維，形成“設計的改進、制作的優化、評價中認識進階”的迭代思想。

探究實踐 ①針對具體任務，按照“六進階”的基本步驟設計與制作；②能將自己簡單的創意轉化為設計圖、模型、實物和測試評價。

態度責任 包括愿景認同、責任分擔和協商共贏。①體驗“造船”的成功與樂趣，激發運用科學、技術與工程研究和解決問題的興趣；②在“造船”中愿意溝通交流，綜合考慮小組成員的意見，形成集體的觀念；③培養實事求是、樂于探究和實踐的科學態度，具備可持續發展的社會責任感。

“三鏈六階二迭代”項目式學習模型的界定與特點

界定

“三鏈六階二迭代”項目式學習（見圖2），“三鏈”是指問題鏈、活動鏈、思維鏈，以活動鏈為載體，問題鏈為動力，思維鏈為目標。“六階”是指讓學生經歷“任務驅動—量規前置—多元設計—制作模型—檢測改進—展示評價”6個階段，促進科學觀念、科學實踐、科學思維和態度責任協同發展。其中，“檢測改進”環節會促進前置量規的完善。“二迭代”是指項目式學習要經歷兩次迭代，一次在“多元設計”環節，優化設計草圖，屬于設計思維的迭代；第二次在“檢測改進”與“展示評價”環節，優化船型作品，屬于工程思維的迭代，二者相互依存，相互促進。

問題鏈——精準提問，“問”到好處 問題鏈，即問題成鏈，通常具有“做什么—什么要求—怎么想—怎么說—怎么測—怎么評”的推進路徑。

活動鏈——結構探究，“探”顯邏輯 科學探究是以活動為載體，設置成6 個環節，形成活動鏈：①任務驅動，指向研究對象；②制訂量規，明確評價標準；③多元設計，暴露原有認知；④制作模型，完成物化雛形；⑤檢測改進，提出調整建議；⑥展示評價，優化產品結構。

思維鏈——激活思維，“思”達深度 思維鏈以問題鏈為指向，抓住科學的本質特征，進行深度思考，以評促行。

特點

進階上升 經歷“提出問題—分析問題—解決問題”典型認識活動，實現學習進階。

協同發展 問題鏈驅動活動鏈，活動鏈促進思維鏈，思維鏈衍生新的問題鏈。三者相互依存，相互促進，螺旋上升，協同發展。

實施：制作“真實產品”，體現工程迭代

任務驅動，指向研究對象

感知 第1 課“船的歷史”從觀看視頻入手，通過觀察發現船的發展經歷了“舟筏時代、帆船時代、蒸汽機船時代、燃油機船時代……”的過程，豐富學生認知。

疑惑 觀察完畢，讓學生交流船的發展史，提出感興趣的問題，如船的內部結構怎樣？船為什么可以浮在水面上？船的制作方法有哪些？船的運行原理是怎樣的？

發布 任務聚焦應符合學生的日常生活，將比較抽象的深奧的本質問題轉為驅動性問題，形成學習動力。

“小小造船師”項目圍繞“人們是怎么造船的？造船的過程中需要用到哪些技術？你想自己設計并制作一艘小船嗎？”的驅動性問題展開，符合學生的年齡特點，適切學生研究水平，引起學生的探究熱情，迸發思維火花。

前置量規，明確評價要求

拆解 制造一艘船是一個系統工程，包括船的結構、動力、載重、穩定等子系統，需要拆解任務，分項設計，統籌考慮。

定標 項目式學習可以采用逆向設計的方法。發布任務后，需要學生參與量規的制訂。

量規可以從內容維度、內容標準、表現指標和等級評定展開（見表2）。①科學觀念（船的結構、船的功能與學科聯結）；②科學思維（推理論證與創新思維）；③科學探究（方案設計、產品制作、修正完善與評價反思）；④科學態度（分工合作與個人貢獻）。有了量規，就可以做到教、學、評一致。

權衡 前置項目量規幫助學生明晰項目任務，激發團隊合作積極性，保證項目的順利實施，規避后期評價時“走過場”的情況。在“小小造船師”項目實施前教師呈現清晰的活動任務標準，讓學生不僅知道做什么，也明白要怎么做與做成什么樣，突出本項目的針對性與進階性。

多元設計，暴露原有認知

創意 發布任務，引導學生初步設計想要制作的小船，滲透創新思維、設計思維、工程思維。

拋出“你想設計怎樣的小船”的問題，學生暢所欲言，奇思妙想，發散思維，有的小組想制作雙體帆船，有的小組想制作能夠坐人的小船，還有的小組想用家鄉百丈的竹子制作竹筏……

制圖 按照識別問題與需要設計草圖，列明材料清單與成本，要求設計圖有尺寸及對應的材料標注，繪圖比例合理。以“虎虎生威”

小組為例，一開始他們并沒有用直尺，也沒有標注設計的尺寸與細節說明，設計圖經歷了多次迭代以后顯得非常清楚，學生對技術與工程的認識、分析的習慣和能力得到顯著提升（見圖3）。

闡述 舉行設計交流會，結合圖片交流小組的設計方案，進行自由組隊討論設計。通過集思廣益，“FMVP”小組在第2 次設計小船時在兩側增加2 個大礦泉水瓶，提高穩定性（見圖4）。

模型制作，完成物化雛形

選材 根據制作要求與設計圖，綜合成本、屬性等因素，選擇最優材料。以“FMVP”組為例，組員對比了塑料袋、廣告紙、透明膠、泡沫膠等材料，最后選擇了廣告紙、透明膠，突破小船防水的難點。

制作 基于設計圖的模型尺寸，制作真實船模，盡可能達到模型與設計圖的“復刻”。

“FMVP”組組員嚴格按照設計圖將泡沫板裁剪成尖形船首，用硬紙板對船進行加固，經過通力合作，完成了小船實物模型（見圖5）。

診斷 模型與設計圖的相似度是診斷的關鍵。“FMVP”組組員通過對實物模型進行診斷，發現模型的尺寸、結構確實嚴格按照設計圖進行，模型與設計圖的相似度極高。

?? 檢驗評估，提出調整建議測試 學生自主進行多次測試并記錄，搜集各項測試的真實參數，強調公平、公正。以“揚帆起航”組為例，小組成員對制作的雙體帆船進行了3 次測試，測試情況見表3。

甄別 客觀分析數據內涵，加深理解量規的意義，甄別所遇問題，以便對癥下藥。

調整 針對問題，作出改進（見表4）。

改進完善，優化產品結構

評判 組織船模交流會，匯報者結合前期問題，清晰表達數據分析后的設計，展示并詳述船模的效果。教師應著重關注學生之間的合作與交流，適時提醒學生傾聽，明白交流者的意思，在傾聽完整表述后進行回應。其他學生擔任評委，進行綜合評判打分（見圖6 和表5）。

推介 團隊進一步修改設計圖，并按照最新設計圖制作，使船模最優化，迭代模型，凸顯科學思維，最終推介成品。

提升 橫向比較團隊與個人綜合表現，提升技術與工程實踐能力、自我反思能力，形成樂于接受新挑戰的品質。不少學生回顧了設計制作船的過程與經歷，明白這并不是一蹴而就的，如果有需要改進的地方，就要修改方案重新設計圖紙，再進行制作測試，從中體會到了工程技術的“不簡單”。

此外，將實踐成果以科技小論文等形式進行發表，再一次感受技術與工程的魅力，實現多學科的相互融合與滲透（見圖7）。

總結與啟示：拓寬科學視野，強化學科融合

量化能力進階

依托前置的評分量表，監測學生能力的提升，實現學習進階，使評價更具科學性。為避免組內自評誤差，可結合學生互評與教師評價，減少誤差幾率，引導學生進行自我監控，促進客觀公正。此外，還可運用雷達圖分析，多維度對比、分析、綜合學生主體能力（見圖8）。

強化研究推廣

● 依托“學校—家庭—社會”一體化關聯，打破課堂時空壁壘，進一步拓寬思維型項目式學習的實施渠道與場域。

● 積極將項目式學習整理成案例報告，申報地方精品課程，促進案例走向成熟，引導更多的學生更具創造性地展開實踐活動。

綜上所述，“三鏈六階二迭代”項目式學習是一種理想的學習模型，體現素養導向下的教學理念，指向核心問題，助力實證探究，促進科學思維，最終培養學生的科學核心素養。

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[M]．北京：北京師范大學出版社，2022.4．

[2] 夏雪梅．項目化學習設計：學習素養視角下地國際與本土實踐[M]．北京：教育科學出版社，2021.3．

專家點評

本文完整呈現了“船的研究”這個小學《科學》（教科版）新增內容的案例。案例以建構主義理論為指導，通過問卷調查準確全面地了解學生的學情，在對教材與課程標準分析的基礎上，設定了詳細的教學目標。案例中設計了“三鏈六階二迭代”的項目式學習模型，讓整個探究活動更加有邏輯、有深度。本文寫作線索清晰，內容翔實，語言簡練，值得推薦。