《研究拱橋》工程類主題課堂的項目式教學

〔摘 要〕 將項目式教學的模式引入小學科學教學中，可以徹底改變小學科學的教學方式，將學生的“學”與教師的“教”和“評”巧妙融合在一起，形成新的教學模式。而教學方式不僅僅是為了傳遞知識，更是為了培養學生的學科興趣、跨學科學習能力和問題解決能力，為他們未來的學習和生活打下堅實的基礎。本文以《研究拱橋》為例，重點闡釋了項目式教學在小學科學工程類主題中的實施策略，希望為小學科學教學的持續創新提供參考。

〔關鍵詞〕 小學科學；項目式教學；工程類活動

〔中圖分類號〕 G424 〔文獻標識碼〕 A 〔文章編號〕 1674-6317 （2024） 17 010-012

2022年版《義務教育科學課程標準》在界定核心素養這一概念時，明確指出：科學課程要培養的學生核心素養，主要是指學生在學習科學課程的過程中，逐步形成的適應個人終身發展和社會發展所需要的正確價值觀、必備品格和關鍵能力，是科學課程育人價值的集中體現，包括科學觀念、科學思維、探究實踐、態度責任等方面。學生對工程類的科學活動最感興趣，但始終沒有合適的方式幫助學生親自參與此類教學中來，而項目式教學則為工程類的科學活動提供了新渠道。

一、項目式教學的概念

項目式教學，是指通過設計和實施項目，讓學生在解決實際問題的過程中獲得知識和技能。這種教學方式強調跨學科學習和實踐，將學科知識融入具體的項目中，使學生在實際應用中更好地理解和掌握所學內容。項目式教學促使學生參與主動學習，培養解決問題的能力，同時提倡合作與溝通技能。通過項目，學生能夠在真實環境中，運用知識、激發興趣、培養創新思維，從而更全面地發展個人素養。

二、項目式教學在小學科學中的價值

（一）激發學生學習興趣

在小學科學教學中引入項目式教學，激發學生對科學的興趣是一個至關重要的方面。通過設計生動有趣、貼近生活的項目，可以將抽象的科學理論轉化為具體且引人入勝的實踐活動。這樣的項目讓學生在實踐中體驗科學的樂趣，培養了他們的好奇心和對科學學習的積極性。通過親身參與，學生能夠更深入地理解科學知識，而不僅僅是被動接受。

（二）促進跨學科學習

項目式教學的另一個重要價值在于促進跨學科學習，將不同學科的知識和技能融合在一個項目中。這有助于打破傳統學科之間的界限，讓學生更好地理解知識的整體性。通過這種綜合性的學習方式，學生更容易認識到不同學科之間的相互關聯，從而培養出學科整合的能力。

（三）培養學生問題解決能力

項目式教學強調學生在解決實際問題的過程中培養問題解決能力。這種能力包括分析問題、制訂方案，并通過實踐驗證和調整的能力。這種過程不僅僅鍛煉了學生的邏輯思維和動手能力，更培養了他們面對未知挑戰時的自信心和應變能力。通過實際解決問題，學生不僅記住了知識，還培養了運用知識解決實際問題的實用技能。

三、項目式教學在小學科學工程類主題中的實施策略

拱橋是工程結構的典范，學生通過探索拱橋的形狀、支撐和承載原理，可以了解各種形式的拱橋是如何通過合理的結構設計來承受重量并保持穩定的。這將引發學生對物理力學、結構工程等領域的興趣，激發學生對工程科學的好奇心，進而培養科學素養。

（一）明確項目主題，問題驅動激發興趣

在項目式教學的初期階段，教師的首要任務是明確項目主題，并通過問題驅動的方式激發學生的興趣。以《研究拱橋》為例，教師可以通過提出引人入勝的問題來引導學生思考和探索。這一過程旨在點燃學生對拱橋的好奇心，激發他們主動學習的積極性。

如教師可以向學生提出一系列引導性問題，以開啟對拱橋主題的探討。問題的設計需要既具有啟發性，引導學生思考拱橋的奧秘，又能夠在學生的認知范圍內引發興趣。例如，“在我們生活的城市中，有哪些有趣的拱橋？它們的設計有何獨特之處？”這些問題不僅能喚起學生對周圍環境的觀察，同時也能引發他們對拱橋設計的疑問。

同時，教師應該在問題設計中融入實際問題驅動的元素。這意味著教師提出的問題要能夠在學生的實際經驗中找到答案，或者需要他們通過調查、實驗等方式進行深入探討。例如，“在設計一個堅固的拱橋時，我們需要考慮哪些因素？”這樣的問題不僅能引導學生關注實際問題，還能培養他們解決問題的能力。在此基礎上，教師可以引導學生進行初步調研。這個階段的調研不僅僅是為了獲取信息，更是要培養學生獲取知識的方法和技能。教師可以指導學生利用圖書館、互聯網等資源，幫助他們建立對拱橋基本原理的初步了解，為后續的實踐性學習打下基礎。

通過以上步驟，教師成功地在教學初期引導學生明確項目主題，并以問題驅動的方式激發學生對拱橋主題的濃厚興趣。這一過程為后續的實踐性學習和團隊合作奠定了堅實的基礎。

（二）融入多元內容，促進學生觀察思考

拱橋作為科學和工程的結合體，涉及多個學科領域。教師可以引導學生探討數學和工程學的相關問題。在實踐中，教師在設計以拱橋為主題的項目時，可以融入多元內容，促進學生觀察與思考，引導他們跨學科地探索拱橋的科學與工程原理。

在實踐中，通過比較平橋與拱橋的結構特點，教師可以啟發學生思考不同橋梁設計的幾何形狀、角度變化等。舉例來說，教師可以提出問題：“你認為拱橋和平橋的支撐點之間有何不同？這種不同是如何影響橋梁穩定性的？”這種問題不僅能促進學生對幾何概念的理解，也能引導他們思考這些概念在實際橋梁設計中的應用。同時，教師可以引導學生理解工程學中的結構設計。通過探究拱橋的“拱頂”和“拱足”概念，學生能夠了解這些結構是如何支撐橋梁、如何分擔重力和壓力的。教師可以帶領學生進行簡單的實驗或觀察，讓他們親身體驗拱橋結構中這些重要部分的作用。

通過融入數學中的幾何概念和工程學中的結構設計，教師能夠在教學初期階段引導學生跨學科地理解拱橋的復雜性。這種跨學科的整合不僅能拓寬學生的知識面，更能夠讓他們深入理解數學和工程學在實際應用中的重要性。

（三）鼓勵實踐對比，引導學生體驗探究

為了深化學生對拱橋的理解，教師可以組織項目活動中的“實踐對比”環節，例如讓學生借助砝碼和橋梁的不同結構形式，收集實際實驗數據并記錄下來。同時，鼓勵學生在實踐中嘗試不同的拱橋設計，在實踐中感受結構的穩定性。

如教師可以引導學生設計實驗，搭建不同結構形式的拱橋模型，同時借助砝碼來驗證其承重能力。在實驗中，學生可以嘗試改變拱的形狀、支撐的位置等因素，然后觀察和記錄模型的狀態。例如，他們可以思考：“改變拱的形狀是否會對橋梁的承重能力產生影響？”這樣的問題將引導學生通過實際操作和觀察，深入理解不同設計因素對拱橋性能的影響。同時，學生收集實驗數據并進行記錄與分析。通過這一過程，學生將學會使用科學方法來驗證他們的觀點，并培養實驗設計和數據處理的能力。最后，教師可以鼓勵學生在實踐中嘗試不同的拱橋設計，讓學生直觀地感受到不同結構的優劣之處。這樣的實踐活動既能鍛煉學生的動手能力，又能促使他們深入思考拱橋設計的實際問題。

通過實踐對比和體驗探究，學生將更加深入地理解拱橋的科學和工程原理。這種實踐性學習不僅能激發學生的好奇心和學科興趣，同時也能培養他們的觀察、實驗和解決問題的能力。

（四）組織合作探索，優化工程設計

在項目實施的過程中，教師應該重視學生遇到的失敗案例，通過組織合作探索，促使學生深入反思、優化工程設計。

例如，當有小組搭建失敗時，應該以引導性問題促使學生主動思考失敗的原因，通過提問“你們小組的橋怎么了？”引導學生深入挖掘問題的根本原因。在這個過程中，教師可以借助橋坍塌的錄像，以可視化的方式讓學生更清晰地了解橋梁在哪個方向坍塌及坍塌的原因。這種問題驅動的方式有助于學生逐步形成問題意識。在此期間，教師可以通過對話和小組間的合作，引導學生共同思考如何避免類似的失敗，提出問題：“橋往哪個方向坍塌了？”有助于學生逐漸理解結構的問題，并在合作中激發創造性思維。這種集體思考的方式能夠培養學生團隊協作和解決問題的能力，同時也促使他們更深入地了解拱橋設計的工程原理，從而進行工程設計的優化。學生在認識到失敗的原因后，可以嘗試提出改進的設計方案，尋找解決問題的方法。這個階段的活動不僅是知識的應用，更是創新和實踐的過程。

通過這種反思和優化的過程，學生不僅能獲得拱橋設計方面的實際經驗，更能培養解決問題、持續改進的能力。教師在這個過程中不僅是知識的傳授者，更是學生發現問題、解決問題的引導者。這種項目實踐中的失敗經驗不僅為學生提供了更深層次的學習機會，也使整個項目教學更加富有深度。

項目式教學的模式將小學科學轉化為學生的自主探索、跨學科整合、實踐性學習和自主思考改進等多個教學環節，幫助學生深入了解小學科學工程類教學中涉及的原理和結構，同時培養他們的問題解決能力、團隊合作意識和創造性思維。在未來，教師應當進一步深化對項目式教學的理解與認識，將這一模式廣泛運用于小學科學教學中，為小學科學教學質量的不斷提升帶來新的方向。

參考文獻

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