基于項目式理念教學“土壤”

湖北省宜昌市伍家崗區實驗小學中南校區有一處科學實驗基地，結合基地蘆薈發黃腐爛這個真實的生活情境，我引導學生通過前期猜想、確定研究方向、采集土壤，從土壤黏性、滲水性和外觀特征三個方面開展了科學研究活動，形成了完整的研究報告，通過課堂答辯研討，最后確定蘆薈適宜生長在滲水性好、黏性差的砂質土里，并為實驗田種植蘆薈的土壤找到了改良的辦法。在這個過程中，學生經歷了一次較完整的項目式學習。

一、基于生活情境，提出探究問題

教師在教學過程中結合生活實際創設教學情境，有利于激發學生的學習興趣，讓他們主動發現并提出問題，將被動學習轉化為主動學習。

學校科學實驗基地在春季種了很多庫拉索蘆薈，學生在日常養護的過程中，發現蘆薈葉尖出現了發黃、腐爛的現象，由此引發他們的好奇心：這種現象是什么原因造成的呢？于是，我引導學生進行了初步推測，有的認為是氣溫不適宜，有的認為是降雨量過多，還有的認為是土壤不合適等。

結合學習主題“巖石與土壤”，學生選擇了其中一種可能因素——土壤來進行研究。究竟蘆薈適合種植在什么樣的土壤里呢？學生經過上網查詢得知，蘆薈在滲水性好、黏性差的土壤里長得更好。哪里的土壤具備這樣的特征呢？為了一探究竟，我帶領學生到長江邊、運河公園和學校實驗基地三處采集土壤樣本，希望找到更適宜蘆薈生長的土壤，理由是這三個地方生長的植物存在較大差異：運河公園生長著許多高大的樹木，長江邊的植物大多比較矮小，實驗基地的植物種類繁多。

我利用真實的生活情境，為學生創造了一種沉浸式學習的體驗感，引發他們自主探索的欲望，使他們在學習的過程中獲得求知、探索的樂趣。

二、選擇研究方向，設計研究報告

制訂研究方案是開展科學探究活動的重要環節，有助于確保探究的有序性和科學性，提高探究的質量。確定了研究方向，我讓學生自主設計研究報告，進一步培養他們的科學思維和實踐能力。

在前面探究的基礎上，學生繼續提出問題：采集的三份土壤樣本有什么不同呢？哪種土壤滿足蘆薈的生長條件呢？通過集體討論，學生確定了土壤黏性、滲水性和外觀特征三個研究方向，每個小組選擇一個方向開展探究活動。各小組確定小組長、實驗記錄員和實驗操作員等人員，并設計包含研究主題、實驗材料、實驗方法、實驗現象和實驗結論等要素的研究報告。

1.比較土壤的外觀特征

小組長：我們組就以“比較外觀特征”作為研究主題吧！請大家想一想，我們采用什么研究方法比較合適呢？

生：我覺得應該運用觀察法，因為比較三種土壤的外觀特征需要運用我們的感官。

小組長：我們需要準備哪些實驗材料呢？

生：我們需要準備三種不同的干燥土壤，還要一個放大鏡，觀察土壤的顏色和顆粒大小。

生：我們還可以運用聞一聞的方法比較土壤的氣味。

生：我們也可以用手觸摸土壤，感知土壤的軟硬度和粗糙程度。

2.比較土壤的黏性

小組長：關于比較三種土壤的黏性，大家有沒有什么好的想法？

生：我覺得可以采用團球的方法。我們取三種不同的濕潤土壤，用手團一團，看能不能團成球，能團成球說明這種土壤的黏性好，不能團成球說明這種土壤的黏性差。

小組長：你們推測哪種土壤的黏性好一些？哪種土壤的黏性差一些？

生：從外觀上看，我覺得運河公園的土壤黏性好，長江邊的土壤黏性差，實驗基地的土壤黏性適中，具體情況還是要通過實驗才能確定。

3.比較土壤的滲水性

小組長：滲水性是什么意思？有同學可以解釋一下嗎？

生：我覺得是指水從土壤中透過去的能力。

小組長：我們怎樣比較三種土壤的滲水性呢？

生：我們需要準備三種等量的干燥土壤、三杯等量的水、三個大小相同的簡易漏斗，將三種土壤全部倒入三個漏斗中，保持漏斗內土壤高度相同，然后同時加入等量的水，看哪個漏斗中的水漏得更快。

整個活動過程中，我將探究的主動權交給學生，讓他們主動參與、積極思考、與他人合作，感受自主學習帶來的樂趣。在這樣的課堂中，學生真正成為學習的主人，教師則是適時出現的引導者。

三、動手實驗，討論操作細節

學生對周圍的世界有著天然的好奇心，教師在科學課上開展實驗，可以很好地激發他們的好奇心和探究欲。通過實驗，學生可以更好地理解自然現象和科學問題，探索未知領域和發現新知識，從而提升科學核心素養。

相對來說，比較土壤的黏性和外觀特征這兩個實驗操作難度較小，實驗過程比較順利，問題主要體現在學生觀察土壤的外觀特征時操作方法不當，如不能正確使用放大鏡、扇聞方式不對等。通過針對性指導，學生的操作問題及時得到了解決。而比較土壤滲水性的實驗屬于典型的對比實驗，控制變量非常關鍵，學生對于此類實驗操作經驗較少，很容易出現問題。于是，我錄制了其中一組的實驗過程，讓全班同學觀看并分析存在的問題。

師：通過觀看視頻，大家發現了什么問題？

生：有的土壤灑出來了，導致三種土壤的量不一樣了。

生：加水的時間不一致，實驗不公平。

生：我覺得加完土壤后可以將漏斗輕輕搖晃一下，保證漏斗內的土壤高度相同。

生：加入的水量也要保持相同。

師：看來同學們已經關注到了，在這個實驗中有些條件是要保持不變的，需要改變的條件是什么呢？

生：土壤的種類。

師：像這樣只改變一個條件，其他條件保持不變的實驗稱為對比實驗。剛才這個小組的實驗沒有遵循對比實驗的規則，影響了實驗結論的準確性。接下來我們就運用對比實驗的方法，重新比較這三種土壤的滲水性。

我給學生演示了操作細節，指導他們如何控制變量，從而比較三種土壤的滲水性。接著全班分組開展二次實驗，通過觀察分析實驗現象，學生會認識到三種土壤性質的區別，從而為尋找適宜蘆薈生長的土壤提供了可靠的依據。

四、交流研討，匯報研究成果

傳統的科學課堂，在進行交流研討時往往采用的是“教師提問—學生回答”的模式。這種“一問一答”的研討方式本質上仍然是以教師為主體，抑制了學生的主觀能動性和創造力。在課堂上進行答辯式研討，能將課堂真正還給學生，教師則從“主講者”轉變為“主持人”。我讓學生通過答辯研討的形式進行交流，經過前期提出問題、規劃方案和動手實驗，各小組形成了相對完整的研究成果。

生：我們小組研究的主題是“比較三種土壤的黏性”，通過實驗我們發現，運河公園的土壤能團成球，說明這種土壤的黏性好；實驗基地的土壤能團成球，但容易散，說明這種土壤的黏性適中；長江邊的土壤不能團成球，說明這種土壤的黏性差。

生：我們小組研究的主題是“比較三種土壤的滲水性”，通過實驗我們發現，相同時間內，運河公園的土壤滲出水量少，說明這種土壤滲水性差；實驗基地的土壤滲出水量適中，說明這種土壤滲水性較好；長江邊的土壤滲出水量多，說明這種土壤滲水性好。

師：這三種土壤的黏性和滲水性差異這么大，是什么原因造成的呢？

生：我們小組研究的是三種土壤的外觀特征有什么不同，下面就由我們小組來為大家答疑解惑吧！

生：實驗中我們發現，運河公園的土壤顆粒最小，沒有明顯的氣味，摸起來很細膩；實驗基地的土壤顆粒較大，沒有明顯的氣味，比較粗糙、顆粒較硬；長江邊的土壤顆粒最大，帶一點土腥味，很粗糙、顆粒很硬。

生：通過觀察，我們認為顆粒大小是影響土壤滲水性和黏性的關鍵因素，我們用小的不規則圖形表示小顆粒土壤，用大的不規則圖形表示大顆粒土壤。通過圖示我們可以發現，土壤顆粒越大，顆粒之間的空隙也越大，水更容易從空隙之間流走，因此大顆粒土壤滲水性更好一些。我們還發現，土壤顆粒越大，顆粒之間的距離也越遠，土壤顆粒很難緊密地貼合在一起，因此大顆粒的土壤黏性會差一些。

（學生在小組長的組織下，分組上臺匯報研究成果，匯報完畢后進行答辯，接受來自全班同學的質疑和提問，在激烈的思維碰撞中引發大家對適宜蘆薈生長環境的思考。）

師：通過剛才同學們的集體匯報交流，大家覺得蘆薈更適宜種植在哪種土壤里呢？

生：我覺得更適宜種植在長江邊的土壤里，因為長江邊的土壤黏性最差，滲水性最好。

師：大家同意他的觀點嗎？

生：同意，我們后來通過上網查詢得知，蘆薈在滲水性好、黏性差的土壤里長得更好。

在小組匯報順序上，我進行了調整。土壤的黏性、滲水性和外觀特征（顆粒大小），三者之間存在著一種邏輯關系，土壤的顆粒大小實際上是影響土壤黏性和滲水性的關鍵因素。但在實際教學中發現，學生難以理解土壤的顆粒大小與黏性之間的關系，小學階段也不便拓展探究水的表面張力對土壤黏性的影響。因此，在教學環節的設計上，我讓研究黏性和滲水性的小組先匯報，學生發現這三種土壤的黏性和滲水性差異很大，是什么原因造成的呢？強烈的求知欲立刻將學生的思維聚焦，接下來由研究外觀特征的小組回答，幫助其他組突破理解難點，發現隱藏的奧秘所在，從而形成思維的有序進階。

五、聯系生活，解決實際問題

科學源于生活，最終服務于生活。經過前面的答辯研討，學生對土壤的種類和植物生長的環境有了初步的認識，但這種認識是有局限性的，尚未與生活實際建立聯系。因此，我設計了以下問題。

問題1：如何對這三種土壤進行分類？通過師生談話，我適時出示“與科學家對話”資料卡，基于學生的認知水平，幫助他們初步掌握土壤的分類方法：運河公園的土壤，沙粒少，顆粒細，我們稱之為黏質土；長江邊的土壤，沙粒多，顆粒粗，我們稱之為砂質土；實驗基地的土壤，沙粒含量與顆粒一般，我們稱之為壤質土。

問題2：學生在三個土壤采集地發現了哪些植物？這些植物對生長環境有什么要求？該環節由學生結合前期拍攝的照片上臺進行介紹：運河公園以水杉居多，這種植物喜歡生活在潮濕的黏質土中；長江邊的土壤主要是砂質土，隨處可見天藍苜蓿的身影；學校實驗基地的壤質土肥沃疏松，像紫葉李這樣的植物在這里生長得很好。通過交流，學生認識到不同的植物要生長在不同的土壤中，只有適宜的生長環境才能使植物茂盛生長。

問題3：如果我們想把蘆薈繼續種在學校的實驗基地，大家有什么好的建議？結合本課所學，有的學生認為可以將基地土壤全部換成砂質土，有的認為可以在基地土壤里摻沙來改良土壤，通過這個環節引導學生將理論與實際相結合，學會用科學知識解決實際問題。

問題4：學生的建議是否實用呢？花農遇到此類問題是如何解決的？我適時出示微課，幫助學生認識到生活中花農往往采用土壤摻沙這種改良土壤的辦法，這樣更加經濟、高效。

階梯式的現實問題，引導學生進一步建構概念，靈活運用科學知識，使他們在獲取知識和技能的過程中，實現核心素養的發展。

結語

項目式學習強調做中學、用中學、創中學，開展項目式學習的關鍵在于要給學生創造一個良好的實踐環境。實踐環境可以是實物的，如學校建立的科學實驗基地；也可以是虛擬的，如融合信息化教學，讓學生在實踐過程中發現問題，提出問題，解決問題。在這樣一個相對開放、自由的環境里，教師通過恰當的組織和引導，充分激發學生的好奇心、想象力和探求欲，培養他們的學習能力、表達交往能力、社會責任感和團隊合作精神。

（作者單位：湖北省宜昌市伍家崗區實驗小學中南校區）