“船的研究與創意設計”項目化教學實踐

項目化學習是一種以學生為中心的教學，它強調通過解決實際問題來促進學生的深度學習和核心素養的培養。這種學習方式不僅能夠提高教學效率，還能促進教師的專業發展和教學模式的創新。[1]基于國家課程的項目化教學相比于傳統教學而言，其蘊含更為多元化的內容和形式，將其與學科內容相連接，讓學生在具體實踐操作中，提升分析能力、合作能力及自主思考能力。[2]

一、構建跨學科學習框架，引領深度探索

在“船的研究與創意設計”項目中，教師首先從科學學科角度出發，以五年級“船的研究”單元為核心內容，引導學生探究船的基本原理、浮力、推進力等科學知識，為后續的學習奠定堅實基礎，同時結合其他學科教學。教師要構建合適的學習框架，包含明確項目驅動性問題和衍生的子任務，明晰項目目標，提前設計多維度的評價標準。

1.核心驅動問題與子任務解構

項目化教學注重將學生置于真實或模擬的問題情境中，讓他們在解決問題的過程中學習知識、技能和態度。[3]因此，本項目要明確一個核心驅動問題：如何設計一艘既實用又有創意的船？為了解答這一問題，教師將其分解為四個具體的子任務，以便更系統地進行活動設計。

首先，追溯船的歷史與發展，了解從古代木筏到現代巨輪的演變過程。這一過程不僅幫助學生認識設計船的基本原則，還能為他們提供寶貴的靈感，以便在設計中融入經典元素的同時，也不失現代感。

其次，關注現代船的特點與技術應用。隨著科技的不斷進步，現代船在材料、動力、控制系統等方面都取得了顯著的發展。了解這些特點和技術應用，有助于學生在設計中融入最新的科技成果，提高船只的性能和安全性。

再次，注重船的創意設計。在這一階段，學生結合船的基本原理和構造，發揮想象力，探索多種創新的設計方案。學生將從船的外觀、內部結構、航行方式等方面入手，力求打造出既實用又有創意的船。

最后，關注如何制作并宣傳自己的船。制作環節將考驗學生的動手能力和團隊合作能力，他們將運用所學知識，把設計圖紙轉化為實體船模。宣傳環節是學生展示成果、傳遞設計理念的重要途徑，他們通過舉辦發布會、展覽等方式，展示設計成果，并分享設計理念和經驗。

2.明晰項目目標

本項目的核心目標在于，通過一系列精心設計的實踐活動，讓學生在真實的情境中感受科學的魅力，提升他們的動手能力，培養團隊合作精神。學生將在科學實驗中探索船的浮力、阻力和推進力原理，通過閱讀和寫作深入了解船的文化價值，用畫筆和工具勾勒出船的設計藍圖，并運用數學知識優化設計方案。這些環節將使學生在項目化學習中，鍛煉創新思維，提升綜合素養，為他們未來的成長打下堅實的基礎。

3.設計多維度評價

為了確保項目的有效實施和持續發展，教師應提前設計完善的評價量規和評價方案，對學生的參與情況、作品質量以及創新思維、表達能力等方面進行評價，及時給予他們反饋和指導。評價與反饋一定要及時，且貫穿于整個項目之中，做到教、學、評一體化，這樣才能保證項目的質量，激發學生的學習熱情和參與度。

教師結合過程性評價表，觀察學生在團隊中的互動、實驗設計中的創新嘗試以及數據收集和分析的嚴謹性，更全面地了解他們的能力和潛力?？偨Y性評價側重于對學生最終作品的評價，通過對船的設計圖紙、制作的船模型、研究報告、展示的PPT等這些成果的評價，可以考查學生的審美能力、技術運用能力和表達能力。反思性評價可以引導學生回顧自己在項目中的表現，總結經驗和教訓，從而清晰地認識到自己的優點和不足。

二、跨學科合作，共同推進項目實施

在推進項目實施的過程中，要強化科學學科與其他學科教師之間的合作與交流。其他學科教師可以從主題中找到合適的切入點（見表1），共同培養學生的科學素養和跨學科學習能力。

語文教師為學生提供豐富的閱讀材料，幫助他們深入了解船的歷史、文化背景以及航海故事，這不僅激發了學生的學習興趣和想象力，還提升了他們的文學鑒賞能力，使他們能夠欣賞并嘗試創作具有航海特色的作品。美術教師發揮其專業優勢，指導學生進行創意設計，使船的外觀不僅符合科學原理，更展現出獨特的藝術美感。通過多視角繪制設計圖，學生不僅提高了繪畫技能，還學會了如何將科學與藝術相結合，使設計更具創新性?？茖W教師與數學教師的緊密合作，共同引導學生參與船體設計活動，這不僅使他們掌握了測量、計算等基本技能，還幫助他們理解這些技能在船體尺寸設計、重量估算等實際應用中的重要性，從而確保了設計的科學性和實用性。

這種跨學科的合作模式不僅極大地提高了教學效果，使學生在多個學科領域獲得全面發展，還促進了教師的專業成長。它充分體現了當前教育理論中強調的“綜合性學習”和“跨學科融合”的教學理念，為學生的全面發展奠定了堅實基礎。

三、實踐活動為主，提升學生綜合能力

教師設計并實施了一系列以實踐活動為主的教學項目（如圖1），旨在通過學生的深度參與，激發他們的學習興趣，培養他們的創新精神和實踐能力。這個項目以“我想擁有一艘怎樣的船”為導入活動，引導學生從航行的故事分享、航行者角色扮演等趣味盎然的環節入手，逐步深入探索船的歷史與發展、現代船的特點與技術應用、船的創意設計以及制作與宣傳等多個方面。

1.我想擁有一艘怎樣的船

導入活動“我想擁有一艘怎樣的船”精心策劃了一系列互動環節，旨在激發學生對航行與船舶設計的濃厚興趣與創造力?；顒右潦迹ㄟ^航行故事的分享，學生沉浸于一個個充滿冒險與夢想的海上傳奇中，不僅領略了航行文化的魅力，更在情感上與航行產生了深刻共鳴，為后續探索埋下伏筆。緊接著，航行者角色扮演活動讓學生化身為勇敢的探索者，從航行者的視角出發，深入思考航行目的、理想船只類型及其功能需求，主動構建研究問題。

例如，學生A以探險家的視角思考，明白他的航行目的是探索未知的海域，尋找并標記新的陸地，為國家和民族帶來新的資源和榮譽。于是他傾向于制作一艘堅固耐用的木制帆船，既能承受狂風巨浪，又能在長時間航行中保持穩定。這艘船需要足夠的儲物空間來存放食物、淡水和探險工具；同時，它還應具備良好的導航設備和武器系統，以應對未知海域中的危險和挑戰。根據這樣的功能需求，學生A主動構建的研究問題包括：“如何設計一艘既能高效航行又具備強大防御能力的帆船”或者“如何優化船體結構以提高航行穩定性和載重量”，這有效提升了他們的批判性思維和問題解決能力。

在此基礎上，學生根據自己對航行和船的興趣點，尋找志同道合的伙伴，每組控制在4～6人，確保每個團隊都有足夠的資源和能力完成后續任務，組內成員共同制訂目標、明確分工。學生A作為探險家角色的代表，在確定了“尋找傳說中的新大陸”的航行目的后，開始尋找對航行和船只設計同樣感興趣的同學組成團隊。通過自由組隊的方式，他找到了學生B（擅長導航與地圖繪制）、學生C（對帆船建造有濃厚興趣）、學生D（擅長物資籌備與收納）和學生E（具有豐富的海洋生物知識）。五人組成了名為“新大陸探索者”的探險隊，確定團隊的總目標為：設計并建造一艘能夠高效航行、具備強大防御能力且能適應長時間海上航行的帆船，以完成對新大陸的探索任務。這一過程不僅強化了學生的合作意識，還為后續的創意設計與實踐研究奠定了基礎。

整個導入活動設計通過情感激發、問題導向與團隊合作的有機結合，全面促進了學生的綜合素質發展。然而，在活動過程中，教師也遇到了學生知識儲備有限和合作意愿不強等問題。為應對這些挑戰，教師提供豐富的航行資料，激發學生對航行和船只的好奇心，引導他們開展頭腦風暴，分享各自的初步想法，增強學生的合作意愿，確保每位學生都能在活動中充分發揮自己的潛力。

2.了解船的歷史與發展

“了解船的歷史與發展”為子任務1，以生動的背景介紹和視頻資料為引子，激發學生對這一主題的濃厚興趣，為后續學習鋪設了積極的情感基調。隨后，學生分組展開資料的收集與整理工作，利用多元資源深入挖掘船的歷史脈絡、技術進步、類型演變及功能應用。

緊接著，學生將收集到的資料轉化為數字展板。數字展板是利用數字屏幕或投影儀展示展覽內容的一種現代展示方式，具有靈活多變、修改便捷等優點，能夠提升觀者的參與度和體驗感，學生利用手中的iPad即可制作。數字展板內容可以時間軸的形式呈現，配以關鍵時期的船只圖片和簡短文字說明，幫助學生直觀理解船的發展歷史背景；也可通過圖表、對比圖和動畫等形式，詳細介紹不同歷史時期船只技術的重大突破，如船體材料的改進（從木材到鋼鐵、復合材料）、動力系統的革新（從人力、風力到蒸汽、電力、核動力）、導航技術的發展（從天文導航到GPS定位）等直觀展示技術進步對船只性能的影響。這一創意環節考驗了學生的知識整理與邏輯思維能力，同時促進了團隊內部的協作與溝通。

最終，成果展示與班級交流成為檢驗學習成效、促進思想碰撞的舞臺，學生不僅展示了各自的研究成果，更在互動中拓寬了視野，激發了新的創意火花。整個教學活動設計以學生為中心，旨在通過自主探究與合作學習，全面提升他們的信息素養、邏輯思維及團隊協作能力。

3.了解現代船的特點與技術應用

子任務2圍繞現代船技術的深度探索與創新應用展開，旨在通過理論與實踐的緊密結合，全面提升學生的專業素養與創新能力。首先，教師詳盡剖析了現代船技術的核心特點與技術原理，特別是智能化、環保、高效等方面的突破性進展，為學生構建了堅實的知識基礎。隨后，學生根據個人興趣與能力，分組深入研究動力、導航、通信、環保等多個領域的技術應用，通過專題研究的方式深化了對現代船技術的理解。

在教學過程中，為了深化學生對所選船只技術點的理解，充分發揮他們的主體性，教師組織了多次小型項目實驗活動，如船的載重量與什么因素有關、哪種形狀的船運行得更快等。這一環節至關重要，教師需充分引導學生明確實驗目的，梳理實驗步驟，確保設計既具創新性又科學合理。隨后，進入實驗活動實施與數據分析階段，學生親手操作，記錄每一項實驗數據。

以“探索船體形狀對航行速度的影響”實驗為例，教師充分發揮引導作用。首先，通過詳盡的講解和討論，幫助學生明確實驗的目的：探究不同船體形狀（流線型、平底型、V型等多種船體形狀）如何影響航行速度，并理解背后的流體動力學原理。然后，引導學生逐步梳理實驗步驟，從準備階段的器材檢查、水槽設置，到實驗設計階段的參數確定、方案制訂，每一步都力求詳盡且科學合理。在實驗設計階段，教師特別鼓勵學生發揮創新思維，提出對于實驗變量控制（如船體質量、馬達功率、航行距離等）、數據收集方法的見解。同時，教師也嚴格把關，確保每組的實驗設計既具創新性又符合科學原則，能夠有效地揭示船體形狀與航行速度之間的關系。接著，實驗活動進入實施階段。學生親自動手，按照預定的實驗步驟，小心地放置模型船、啟動馬達、記錄時間。在每一次模型船從起跑線沖向終點的過程中，學生都全神貫注，生怕錯過任何一個細節。他們不僅記錄了航行時間，還細致觀察了模型船在水中的運行狀態，為后續的數據分析提供了豐富的素材。最后，在數據分析階段，學生認真整理實驗數據，運用所學知識計算平均航行速度，并通過圖表、對比等方式直觀地展示了不同形狀模型船的航行性能差異。在教師的引導下，學生還深入探討了形狀與速度之間的關聯機制，提出了自己的見解和假設。整個實驗過程中，教師始終扮演著引導者和支持者的角色，既充分尊重學生的主體性和創造性，又確保實驗活動的順利進行和實驗結果的科學有效。

面對實驗過程中可能出現的設計不合理或操作失誤的情況，教師及時介入，通過一對一指導或小組討論的形式，幫助學生調整實驗方案，確保實驗能夠安全、有效地進行。同時，教師還提供了充足的實驗器材和專用實驗場地，為學生的探索之旅保駕護航。實驗結束后，學生對收集到的數據進行深入分析，提煉出有價值的結論，并在班級中展示自己的研究報告。這一過程不僅加深了他們對技術原理的理解，也促進了他們批判性思維和問題解決能力的提升。

4.進行船的創意設計

為激發學生的創意設計潛能，子任務3圍繞船只的多樣化類型、獨特功能及未來感外觀，鼓勵學生展開自由想象與思維碰撞。

（1）設計思路分享

活動初始，通過設計思路的分享環節，學生小組內相互啟發，匯聚成創意，為后續設計奠定了豐富的創意基礎。例如，學生F的分享：“我設想的是未來水上城市探索船，它不僅僅是一艘船，還是一個移動的生態系統。船體采用可降解的生物復合材料，能夠吸收海水中的養分促進船體表面的藻類生長，為船上的居民提供氧氣和食物來源。更重要的是，這艘船擁有智能變形的能力，可以根據水域環境自動調整船體形狀，從而減少航行阻力，提高能效。最厲害的是它的能源系統——利用潮汐能和太陽能的混合發電裝置，幾乎實現了自給自足，零排放。”學生G受到啟發，回應：“聽到F同學的創意，我受到很大啟發。我在想，如果我們的探索船還能融入社交互動的新概念呢？比如，在船體上設置可伸縮的空中花園和透明的水下觀景艙，讓居民和游客不僅能享受自然之美，還能在水上舉辦各種文化交流活動。同時，利用AR技術，在船艙內模擬不同地域的自然景觀，讓人仿佛置身于世界各地的美景之中，實現‘一船游世界’?！?這樣的分享環節不僅展示了學生豐富的想象力和創新意識，還讓他們通過相互啟發，生成更多創意火花。

（2）草圖繪制

學生繪制草圖，將抽象的思維火花轉化為具象的設計藍圖，并在小組內深入討論與修改，不斷優化設計方案，確保創意的可行性。例如，學生F在受到之前分享環節的啟發后，迅速拿起畫筆和草圖本，將自己的創意“未來水上城市探索船”具體化：①勾勒出船體的基本輪廓，一個流線型的、表面覆蓋著生物復合材料的船體，同時標出了可降解材料的位置和預計的藻類生長區域。②細致描繪了智能變形結構的示意圖，用簡單的線條和符號表示船體如何根據水流方向自動調整形狀以減少阻力。③在船體的頂部畫上太陽能板和潮汐能發電裝置的布局，以及一個想象中的透明水下觀景艙的輪廓。完成初步草圖后，學生F將他的作品帶到小組討論。小組成員圍坐一圈，認真審視著草圖，并紛紛提出自己的見解和建議。

學生H：我覺得你的船體設計很有創意，但想提醒一下，我們需要考慮船體在水上的穩定性。或許可以在船底增加一些可調節的浮力裝置，以應對不同的水域環境。

學生I：我贊同H的想法，另外，我覺得你的能源系統非常環保，但我們需要進一步計算其能效比，確保在長途航行中也能持續供應能量。同時，我建議加入一個緊急備用能源系統，以防萬一。

學生J：關于社交互動概念，我覺得AR技術可以大顯身手。我們可以在船艙內設置多個AR體驗區，讓乘客通過佩戴AR眼鏡“身臨其境”地探索世界各地的自然景觀。這不僅能增加娛樂性，還能促進文化交流。

在聽取了小組成員的意見后，學生F認真記錄了每一條建議，并開始對草圖進行修改。他添加了浮力裝置的示意，調整了能源系統的布局，并特別標注了AR體驗區的位置。經過幾輪的討論和修改，設計方案逐漸完善，不僅保留了原有的創意亮點，還增強了實用性和可行性。最終，一份既新穎又可行的“未來水上城市探索船”設計藍圖呈現在大家面前。

（3）模型制作與測試

在本環節中，學生根據設計的草圖，從紙板、木材到塑料等多種材料中挑選適合的建造材料，并提出了詳盡的購買建議。例如，在“未來水上城市探索船”的設計中，智能變形結構是一個關鍵的創新點，它允許船體根據水流方向自動調整形狀以減少阻力。為了實現這一功能，團隊需要挑選一種既具有足夠彈性又能承受一定壓力的材料。經過討論和分析，學生決定采用一種名為“形狀記憶合金”的特殊材料來制作智能變形結構的核心部件。它具有在特定溫度下自動恢復到預設形狀的能力，非常適用于制作需要頻繁變形的機械結構。教師此時提供多個購買建議，如選擇可靠供應商，了解材料規格，考慮成本效益，考慮后續加工等。有了這些購買建議，學生能更加高效、精準地獲取到理想材料，加速推進模型的制作。

為期兩天的模型制作階段（如圖2），學生運用切割、黏合等技能，精心雕琢每一個細節，力求模型精確反映設計理念和功能需求。例如，在關注船只透明水下觀景艙的清晰度與密封性方面，為了實現設計中的透明水下觀景功能，學生特別選用了高透明度的亞克力材料來制作觀景艙。在黏合過程中，他們采用了專業的黏合劑，并經過多次嘗試以確保黏合效果既牢固又美觀。同時，他們還特別注意了觀景艙的密封性，通過多層密封處理，防止水滲入艙內，確保乘客在觀景時的安全與舒適。這一細節的處理，完美體現了模型對設計理念和功能需求的精確反映。過程中，教師密切關注，及時解答技術疑惑，助力學生跨越難關。

模型完成后，進入一天的測試與改進階段。學生通過模擬航行、載重量測試等手段，全面評估模型的結構穩定性和功能實現情況。面對測試結果，學生積極反思，對模型進行了細致的優化，確保設計既實用又有創意。

5.展示并宣傳我們的船

子任務4聚焦學生創意設計成果的精彩展現與廣泛傳播，旨在通過一系列精心策劃的環節，為學生搭建一個全方位、多層次的展示與交流平臺。學生緊密合作，運用信息技術精心打造展示幻燈片，這一過程不僅錘煉了他們的信息素養，還促進了團隊內部的默契與合作。在班級內舉辦的成果展示會上，各小組輪番上陣，通過生動的講解、圖文并茂的幻燈片及實物模型，將創意之船的魅力淋漓盡致地展現在同學面前?；訂柎瓠h節更是將現場氣氛推向高潮，激發了思維的火花與創意的碰撞。教師鼓勵學生跨越班級界限，將設計成果推廣至更廣闊的舞臺，如家長會、校際交流及社區活動。

（作者單位：廣東省深圳市南山實驗教育集團南頭小學）

參考文獻

[1]郭芬云，劉靜.項目化學習的特征及其教學意義[J].中國成人教育，2020（16）.

[2]張紅艷，譚婷.基于項目式教學模式的小學科學課程教學設計[J].數字教育，2019（03）.

[3]陸麗利.項目化學習：讓科學研究真正發生[J].教育界，2021（11）.