循問題促思維倚項目筑能力

關鍵詞：小學科學 項目式學習 問題情境

當前，課程改革不斷深化，學科教學更加注重學生學科核心素養和關鍵能力的培養。小學科學課程教學也是如此，一線教師更加注重推進基于學科核心素養和關鍵能力的有效教學，努力轉變教與學的方式，拓展學生學習的空間。但因種種原因，我們發現在小學科學課程教學中，課堂教學方式還是略顯傳統和枯燥，學生在科學學習時主動性不高，也缺乏改進和創新的能力。

科學課程學習的本質是學生獲取科學知識、提升科學素養、形成科學技能和能力的一種思維活動。思考和創新是學生學習科學認知過程的本質特點。因此，小學科學教師需要及時轉變教學方式，創設有趣、生活化的教學情境，努力引導學生主動思考問題，推進學生科學思維和能力的培養。

筆者經過幾年實踐發現，巧妙應用課堂生成資源，借助學生自己在學習中實際遇到的具體疑難問題情境參與教學，對于提升學生的科學素養有明顯效果。本文以老教科版小學5年級《科學》“怎樣得到更多的光和熱”一課疑難實驗的創新優化為例，具體闡述實踐過程。

一、小學科學課程基于問題項目的教學理解

“知識的獲得來源于對問題的認識和解決的過程。”小學科學課程教學注重學生的實踐過程，鼓勵學生在實踐中獲得新知。項目式學習是一種較為實用的教學模式，它是一種在實踐、體驗、探索、創新中獲得較為完整的知識、形成專門技能的實踐活動。項目式學習讓學生憑借自身能力和已有知識，獨立或小組合作完成一個項目。從認知神經科學等多元視角看，好的項目會促進學生大腦發育，讓學生學習更專注、更具有主動性，同時讓學生對關鍵概念的理解更為透徹、持久。雖然近幾年項目式學習才開始在國內流行，但已經有很多教師開始嘗試利用項目式學習理念輔助課堂教學，讓學生在真實的情境中自然地進行科學課程學習。

科學疑難實驗情境的主體是學生在實驗過程中遇到的問題項目，但其本質卻是科學基礎知識和科學思想。問題項目將實際、具體的問題作為科學知識的載體，符合小學生的心理特征和認知水平，能最大限度地激發學生的學習興趣，讓其自然而然地進行深刻的科學思考與探究。它有別于傳統的科學課程教學方式，是一種新型的教學資源。項目式學習在國內目前還處于探索階段，有待小學科學教師在實際教學中不斷實踐、探討、總結，完善成一套成熟完備的教學機制，提高小學科學教學深度。

二、問題項目情境教學促進科學課程學習的實踐與策略

在小學科學課程教學中結合真實、有意義的問題情境，能夠大大加深學生探究的興趣和分析、解決問題的主動性，從而促進科學課程學習效果和思維能力的發展。

學生在小學科學課程項目式學習中扮演的是專家的角色，教師應該盡可能引導學生像真正的科學家那樣對自己遇到的真實問題進行思考、分析和解決。這意味著學生在項目探究中要經歷幾個階段：在真實世界中觀察與調查，提出問題；與以往所學的知識建立聯系，建構理解或運用推理、批判性思考和模型進行設計；形成相關模型或解釋并進行驗證；討論這種模型、解釋、設計的適用性，進行修訂與完善（具體如表1）。

1.把握資源，選擇問題，建立教學與項目的關系

生活中處處皆有科學，尤其小學階段倡導以生活中的科學為邏輯起點，所以在項目主題確定、情境設計和驅動問題的設置方面，最好能同時把學生的真實生活與學科知識緊密聯系起來。

教師可以合理利用課堂生成資源，將學生在實際學習中遇到的問題作為驅動性問題建立項目，這樣的項目更真實和生活化，也讓學生更有興趣和挑戰欲。學生在學習中遇到問題，問題本身推動了解決問題和推理技能的應用，同時也激發了學生自己查找信息、學習關于此問題的知識和結構，以及解決問題的方法。

例如在老教科版《科學》5年級上冊“光”單元的第6課“怎樣得到更多的光和熱”中有一個實驗探究活動，讓學生了解物體受陽光照射角度不同與吸熱的關系，知道物體與陽光垂直比傾斜吸熱快。實驗是在3個相同的黑紙袋中間插入溫度計，再將它們按與地面水平、垂直，以及與太陽光垂直3個不同的角度擺放，通過一段時間后3支溫度計的不同變化，探究紙袋吸熱與光照角度的關系。

在開展這個探究活動時，學生遇到了如下困難：①連綿的雨天讓這節課一再推遲；②“和太陽光垂直”這個角度很難把握；③活動時間長，陽光強弱等不受控制，影響實驗效果（圖1）。

課后筆者思考，可不可以利用這個課堂生成的資源，將學生在學習中自己遇到、分析、發現的問題引入問題情境，創設項目，引導學生利用已學的各科知識逐步改進實驗，快捷高效地探究并培養他們的創新思維和實踐動手能力呢？有了這個想法后，筆者組織發現問題的學生成立了科學探究小組，探究新的問題項目“‘怎樣得到更多的光和熱’實驗優化”。

很多時候驅動性問題決定了一個科學項目的價值，挑選好的問題情境十分重要，課堂中自然生成的問題更能激發學生的探究欲和挑戰欲，對學生掌握課內知識、突破重難點有益。

2.任務設計，分工合作，確定教學與項目分工

確定主題后，為了讓探究項目高效有序地進行，教師要在項目中滲透計劃和分工的合作理念，引導學生確定項目目標、任務和評價標準，并在學生制訂計劃和分工時給予全方位指導，隨時跟蹤學生的進展，及時進行幫助。

3.項目探究，活動準備，確認教學與項目方案

科學領域的知識是伴隨科學家的觀察和探究而來的，教師教學時應關注對知識的解釋和傳播，在項目學習活動設計時教師應著重關注活動探究，這將有助于促進學生對科學知識的理解和運用。教師在這個環節要進行過程性指導，指導學生與活動對象進行聯系；指導學生合作交往；指導學生做好活動記錄；指導學生及時發現并解決活動中的問題；指導學生有效利用工具和技術；指導學生有效利用社會和家庭資源。

在“怎樣得到更多的光和熱”實驗創新項目中，學生在項目探究環節經歷了確定方案、圖紙設計和材料準備3個環節。①圍繞活動目的，學生各抒己見，交流自己的想法和創意，再不斷完善，明確制作活動如何展開。優化后的實驗主要會用到一個“物體吸熱與光照角度關系演示裝置”，其主要分為3個部分（如圖2）。②根據大家逐步完善的想法和創意，研究小組繪制了初步的設計圖草稿，再一起甄選能實現預想的合適材料（要求價格不高、簡單易得），然后完善設計圖（如圖3）。③研究小組在學校和家里收集到了1個375瓦的紅外線燈、一些小鋁片、電子測溫計等制作材料與工具。

4.產品制作，模型形成，進行教學與項目實踐

項目式學習并不是簡單地讓學生完成活動、做出成果，而是要讓學生經歷有意義的學習實踐歷程。依據項目主題和內容，學生可以設計出各種個性化的產品。項目式學習要鍛煉和培育的是學生在復雜情境中的靈活的心智轉換，是一種包含知識、行動和態度的實習實踐。學生在這個環節會經歷探究—遇到問題—多次改進實踐—解決困難—成功制作產品或模型—獲得經驗的過程。教師在這個環節引導得當可以有效促進學生科學思維，提升學生的科學素養。

在“怎樣得到更多的光和熱”實驗創新項目中，探究小組遇到了很多難題，比如紅外線燈容易滾動且易燙到手、感溫片很難固定導致角度不準確、測溫計的線路纏繞看起來比較亂等，但多次受挫的經歷并沒有讓孩子們失去信心，反而越挫越勇。每遇到一個問題，并不需要教師多加指導，在小組成員激烈的討論中，他們總能很快商量出解決辦法，一步步改進設計，一次次努力實踐。

研究小組找來1塊厚度適當的木板，根據紅外線燈的尺寸在木板上用小木條固定燈的位置，為防止被燙傷，組長還提議給它做了一個“燈罩”（圖4）。接著，小組根據感溫片的尺寸在木板上劃刻小口，量好長度，將3塊感溫鋁片一部分穿過小口到木板下方，調整好角度，用膠槍將其固定在木板上（圖5）。之后小組發現測溫計的線在裝置表面實在太亂了，于是在木板上鉆了小孔，把線在木板的后方整理好并固定（圖6），還把3只電子測溫計也一起用膠槍傾斜固定在木板上，方便讀數。

在經歷多次遇阻、討論、創新、改進與實踐后，研究小組成功制作了創新實驗產品“物體吸熱與光照角度關系演示器”（圖7）。演示器左邊是光照區，放置了1個375瓦的紅外線燈，用來代替太陽發光發熱，光和熱會均勻地照射到中間的3塊感溫鋁片上面；中間是感熱區，3塊大小、形狀、材料完全相同的鋁片分別按照與光照成0°、45°和90°3個角度放置，面向光源的一面涂黑，便于吸熱；右邊是測溫區，3只電子測溫計分別與3塊感溫片相連，只要感溫片的溫度有微小的變化，電子測溫計都可以精確地測量到。

5.成果展示，交流評價，感受教學與項目的效果

項目式學習成果是指在項目式學習過程中產生的作品、產品、報告等。項目式學習中成果的重要性并不亞于驅動性問題，設計者在設計時要考慮可能的成果方向和評價要點，但不要一開始就給學生一個成果樣子供學生模仿或參考，這會限制學生的思考和想象。關于成果，有以下幾個重要特點：①成果指向驅動性問題，具有思維的真實性。②成果包括個人成果和團隊成果。③成果要指向對核心知識的深度理解。④成果應同時包含做出來的和怎么做出來的說明。

“怎樣得到更多的光和熱”實驗創新項目的成果是團隊成果，包括創新裝置“物體吸熱與光照角度關系演示器”和學生研究報告。研究報告由學生研究小組撰寫，詳細記錄了學生的思考設計、探究過程、遇到的困難和解決方法，以及產品使用方法和優缺點等。

交流環節是科學課程的重點和難點，項目式學習最終的成果是要公開的，可以通過展示或交流的方式進行。公開展示自己的作品不僅可以讓學生的學習變得更有動力，還可以讓學生再次回顧自己的項目歷程，促進學生反思。成果展示要展現學生對所學概念的理解和把握，同時慶祝學生團隊共同完成了富有挑戰性的任務，讓學生有儀式感和獲得感。而成果本身是否符合成人的要求不是最重要的，也不能作為主要的評判標準。在“怎樣得到更多的光和熱”實驗創新項目中，筆者用一節科學課開展了項目成果展，讓科學研究小組對項目進行自主展示、分享，與全班同學進行交流與評價。在展示過程中，學生一開始還有些緊張，但是也很興奮，他們作了充足的準備，展示效果超過預期。在獲得成果展示的成功體驗后，學生的學習興趣和自信明顯提升。

教師可以創設有儀式感的成果展示，大膽讓學生自主交流，這樣能為學生留下終生難忘的印象，還可以有效提升學生的表達欲望和交流能力。在這個環節教師還可以引導學生對項目進行評價小結，讓整個項目的效果得到深化。

三、小結

此次項目式學習活動后，學生對于科學學科的學習興趣、創新精神、實踐動手能力都有明顯提高。學生對于難題的挑戰興致也明顯比之前高。在1年多的時間里，2個班級大部分學生都樂于參加創新大賽、研究性學習、綜合實踐活動等各種比賽和活動，并有不少孩子取得了紹興市研究性學習活動二等獎，紹興市科技創新成果二、三等獎，諸暨市科技創新實踐活動一、二、三等獎，諸暨市科技創新作文一等獎等優異成績。

引導學生進行小學科學疑難實驗優化的項目非常有意義，項目合理利用學生在課堂探究中遇到的困難，創設項目情境，引導學生運用科學、技術、工程、數學、藝術各科知識自主解決問題，不僅可以培養學生的探究興趣和學習主動性，還能促使學生在科學課程學習中更深入地思考和解決問題，讓他們的創新能力、合作能力和思維能力都得到發展。