項目化學習讓科學實驗探究學習更精彩

【摘 要】科學實驗探究是小學科學課的日常教學環節，大多數情況下，教師都會引導學生按部就班地實驗：討論實驗器材的選擇，實驗步驟，教師在學生討論的同時進行點撥，梳理出完整的實驗過程，然后讓學生開始動手做實驗，最后讓學生匯報實驗結果，教師再總結。項目化學習是以訓練學生的思維為主導，讓學生通過自己的思考，逐步完成科學實驗探究，以真實情境導入到問題的聚焦，一直到最后的問題迭代，逐步讓學生通過探究，沉浸式地完成學習。

【關鍵詞】項目化學習 科學實驗探究 真實情境 問題聚焦

在科學課堂教學中，實驗探究占據著很大的比重。但是在實驗教學中往往會發現，很多學生對這種探究學習討論的積極性不是太高，這就導致課堂教學的冷場，教師這時候就會出來救場，讓課堂教學繼續下去。《義務教育科學課程標準（2022年版）》（以下簡稱“新課標”）指出：從探究的角度看，適當的工具或實物模型有助于科學探究。用工程的方法和流程設計創作出的作品或實物模型，一方面在設計制作中需要應用科學原理，另一方面可以幫助學生更好地理解科學原理，使科學、技術、工程成為一個密切相關的整體。在現代教育中，STEM這個詞是個熱門詞語。STEM學習就是使科學、技術、工程成為一個密切相關的整體。換成STEM學習—項目化學習的方式，可以讓學生的實驗探究學習變得更精彩，讓每個學生在科學實驗探究學習的過程中，成為“小小工程師”。

一、創設真實情境

新課標在教學策略建議中提出，創設符合學生年齡特點的真實情境，據此提出工程問題。在科學實驗探究前，提出本節課需要研究的問題很重要，以前大多數情況下，都是教師提出當天需要研究的問題，學生缺乏學習的主動性。項目化學習就是創設真實的情境，結合學生的已有知識體系或相關經驗，發現新的問題，從而增強學生學習的主動性。

教學片段一：

師：同學們請看一段視頻。（視頻略）

師：看完了這個視頻，大家有沒有什么想問的？

生1：小明扔進水里的物體，為什么有的漂在水面上，有的沉下去了呢？

生2：我發現小明扔進水里的物體，重的沉下去了，輕的漂在水面上了。

師：有的物體漂在水面，在科學中叫“浮在水面上”，有的物體會沉入水底，你在日常生活中有沒有發現這些現象呢？

生：小鴨子玩具會浮在水面，肥皂會沉入水中。

項目化學習中回到現場就是發現學習機會。該教學片段中教師開始借助視頻，再聯系實際生活，讓學生知道在日常生活中有很多學習的機會，科學課堂中的很多實驗探究問題都可以從生活中發現，這樣可以激發學生學習的興趣。物體沉浮是生活中常見的現象，在學生的認知中，重的物體沉，輕的物體浮。但是對于具體的物體沉浮條件卻沒有一個明確的判定。結合學生生活創設情境，這樣一開始就吸引了學生的眼球，激發了他們探究的興趣。

二、聚焦問題

學生提出的問題，往往與要探究的問題有一定的差距，這個時候就需要教師進行引導，聚焦問題，使學生提出的探究問題更科學、更嚴謹、更具體。

教學片段二：

師：有同學提出了為什么有的物體會浮、有的物體會沉。那么，這節課我們是不是就研究這個問題呢？

生1：我認為應該研究物體的沉浮跟什么有關。

師：你說得對。下面大家討論一下，物體的沉浮跟什么有關？

（學生討論）

生2：我覺得物體的沉浮跟物體的質量有關。

師：你能說得具體點嗎？

生2：我覺得質量越大的物體會下沉，質量越小的物體會上浮。

師：同學們，他的說法是否準確？他認為質量的大小會影響物體的沉浮。還有其他同學有不同的想法嗎？

生3：老師，我認為物體的沉浮與物體的大小有關，物體越大，越容易浮在水面。

師：物體的大小就是物體的體積，你認為物體的沉浮與物體的體積有關。今天我們就分為兩個大組來進行研究，一個大組研究物體的沉浮與物體的質量有關，另一個大組研究物體的沉浮與物體的體積有關。

項目化學習過程中，如何將原本的知識教學轉換成做項目、轉換成真實問題的解決，這是項目化學習助力科學素養提升的關鍵問題。驅動問題對項目化學習有一定的意義，如何將項目化學習的主題進行聚焦，形成驅動問題，這一過程需要教師引導。在該教學片段中，教師讓學生聚集問題—物體的沉浮到底與什么有關？聚焦的具體的兩個問題，與體積有關，與質量有關。把原本的“為什么有的物體可以沉，有的物體可以浮？”這個問題轉化為可以進行科學探究的問題，讓原本生活中的問題更具體、更聚焦。

三、方案預設

新課標提出本學科核心概念中的實踐活動強調處理工程問題的規范和流程，而不是簡單的動手操作。通過實踐讓學生了解：解決工程問題可以實施的方案。因此應從多種可能的方案中選出最合適的方案；為了實現這一目標，要對設計方案進行優化；按照設計方案完成作品。

教學片段三：

師：下面我們來討論如何針對兩個問題進行研究，即應該如何選擇材料，研究時應注意的事項。

（學生討論）

生1：我們研究的是物體的沉浮與其質量有關，我們認為選兩個物體，一個質量大，一個質量小，將它們放入水中，看看沉浮情況。

師：這兩個物體是什么樣的物體，在以前的實驗探究中，我們學過要研究一個條件，必須保持其他條件不變。還有誰來補充說明？

生2：我們認為，應該選擇兩個大小不同的物體，一個質量大，一個質量小，再把它們放入水中，觀察沉浮情況。

師：說得太對了。要選擇體積相同、質量不同的物體進行研究。準備研究物體的沉浮與物體體積有關的小組，誰來說說你們是怎么研究的？

生3：我們認為應該選擇兩個質量相同的物體，一個體積大，一個體積小，將它們放入水中，看看沉浮情況。

師：說得很好。老師為兩組同學準備了材料，研究質量的小組，有三個空心球，大小相同，還有一些橡皮泥，怎么確定質量不同呢？

生4：給三個球分別放質量不同的橡皮泥，就能有質量大、中、小三種球了。

師：你真的很聰明。研究物體沉浮與體積有關的小組，老師也準備了三個體積大、中、小的球，橡皮泥，電子秤。怎么確定質量相同呢？

生5：把橡皮泥放入球中，用電子秤稱出相同的質量。這樣就能保證質量相同，體積可以分為大、中、小三個球。

師：同學們的思維真的很活躍，每個組都知道了該如何研究自己的問題。下面請大家看看研究的表格，把你的研究結果寫在表格中，下面小組討論分工。

學生討論。討論結束后，上臺領取實驗材料。

方案預設，是讓學生在項目化學習中，自主地討論并確定研究的方案，再進行小組分工，明確各自在實驗探究中的角色，做到人人參與實驗，人人有任務。這樣，可以培養學生的探究能力及團隊合作能力。當然，在實際組織學生探究科學課堂的項目時，教師要主動地參與學生操作項目的過程，幫助學生一起解決遇到的難題，以便推動項目順利完成。

四、項目研究

項目研究，是項目化學習中，學生對自己的想法進行驗證的過程，教師不能僅僅作為旁觀者，而是要在制作過程中，觀察每個學生的表現，發現他們感興趣的地方。項目研究是對學生探究學習能力的培養，教師要發揮指導的作用，不僅讓學生動手，還要讓學生學會通過動手來驗證自己的想法，解決自己想研究的問題。

五、展示與交流

新課標提出在展示交流中，展示交流的形式可以豐富多樣，如展示臺、展示櫥窗、發布會、舞臺表演、戲劇演出、博覽會等。在科學實驗課上，我們用得最多的就是展示臺。學生在上臺展示的過程中，把他們小組的實驗結果如實展示，既鍛煉了表達能力，又展示了綜合素質。在展示交流的過程中，可以讓小組全員展示，既展示小組的研究成果，又展示團隊的合作能力。

教學片段四：

師：大家的探究活動已經結束了，下面哪個小組的同學想上臺匯報一下你們的探究成果？

學生上臺展示，在展示的過程中，其他小組的學生可以指出他們探究過程中好的方面與不好的方面。教師也作相應的評價。

師：兩個大組都得出了自己的研究結果，我們來總結一下：物體的沉浮與物體的質量有關。體積相同，質量越大越容易沉。物體的沉浮與物體的體積有關，物體質量相同的情況下，體積越小，越容易沉入水中。

項目化學習成果就是指學生在項目化學習中產生的作品、報告等，在本課實驗探究中，項目化學習成果就是學生探究的數據和總結的結果。學生在項目化學習中得出的結果很重要，同時學生在項目化學習中自己與團隊成員深入理解與探究的過程也很重要，這樣的展示更能激發學生的學習興趣和獲得學習的成就感。

六、問題迭代

問題迭代，在項目化學習中運用已經學過的知識去驗證生活中新的問題，對問題作迭代研究，科學課堂不是僅僅教會學生通過實驗探究問題，而是要教會學生用學習探究的方法，解決生活中的問題，提升學生的科學素養。在科學探究過程中，從一開始的方案設計，就可以進行迭代。在設計方案的過程中，通過不斷討論，找出方案中的不足，保證實驗過程中的精確度和科學嚴謹性，這一過程就是迭代。在探究結束后還可以針對今天研究的問題，進行深化研究或者拓展研究，這也是迭代。比如在人教版科學四年級上冊“浮力”一課中，探究結束后，教師可以提出：在生活中，大家有沒有發現這樣的現象，有的物體在水中既沒有沉入水底，又沒有浮在水面上，這是什么原因呢？這也是個迭代問題，可以讓學有余力或者感興趣的學生對課外知識作更深入的研究，能充分提高學生的科學探究能力和科學素養。

科學課堂注重培養學生的綜合能力，應讓學生像工程師一樣探究學習，可以采取項目化學習的方式。對比原來的科學探究方式，項目化學習能充分調動學生學習的積極性，鍛煉學生的動手能力、小組合作能力。項目化學習旨在讓學生在生活中發現問題，發現學習的機會。通過問題的聚焦，采取方案預設、項目研究、展示交流等手段，解決問題，鍛煉學生的動手能力和合作能力，這與在科學課堂上培養學生的科學素養的理念不謀而合。借助項目化學習的方式作科學實驗探究，能充分發揮學生學習的主動性，培養學生的科學素養，讓科學探究課堂更高效。

[參考文獻]

[1]張豐.重新定義學習：項目化學習15例[M].北京：教育科學出版社，2020.

[2]夏雪梅.項目化學習設計：學習素養視角下的國際與本土實踐[M].上海：華東師范大學出版社，2018.

注：本文系江蘇省教育科學“十四五”規劃重點課題“科技思想引領下鄉村兒童創造型勞動實踐活動的開發研究”（課題編號： B/2022/03/07）的階段性成果。