通過實驗教學項目式學習培養學生創新能力

〔摘" "要〕" 在小學科學教學中開展項目式學習，就是讓學生通過參與一些具有探究性和綜合性的科學實驗活動，真正經歷從提出問題、設計方案、實踐操作到得出結論的完整過程，在這個過程中培養觀察、思考、分析和解決問題的能力。從當前小學科學教學現狀來看，項目式學習仍存在不少問題，如項目設計缺乏趣味性和挑戰性、對學生自主學習引導不足、評價機制不完善等。基于此，本文重點探討小學科學實驗項目式學習的有效策略，以及如何通過這種學習模式切實培養學生的創新能力，包括項目設計、實施過程指導、評價方式優化等方面，為小學科學教育改革提供有益參考。

〔關鍵詞〕" 小學科學；實驗；項目式學習；創新能力；培養策略

〔中圖分類號〕" G424" " " " " " " " 〔文獻標識碼〕" A" " " " "〔文章編號〕" 1674-6317" " （2025）" 09" " 082-084

在新時期背景下，小學科學實驗項目式學習是基于素質教育和創新教育理念而提出的新型教學模式。為激發學生對科學知識的濃厚興趣，培養其勇于探索、敢于創新的科學精神，教師應以項目為依托，以學生為主體。在小學科學實驗項目式學習中，學生不再是被動地接受知識，而是主動參與到實驗項目的各個環節中。通過這種方式，可以將科學知識與實際操作緊密結合，讓學生在實踐中發現問題、解決問題，從而有效提升創新能力和綜合素養，更好地適應未來社會對創新型人才的需求，推動小學科學教育高質量發展。

一、通過實驗教學項目式學習培養學生創新能力的意義

（一）為學生創新能力培養提供理論支撐與實踐路徑

項目式學習是建立在建構主義、實用主義、情境學習等理論基礎上發展的一種以學生為中心的教學模式。在小學科學教學中，項目式學習旨在引導學生深入體驗科學探究的完整過程，從問題提出、假設形成到實驗設計與操作，再到結果分析與結論得出。通過參與真實且富有挑戰性的科學項目，學生將知識學習與實踐應用緊密結合，實現思維的碰撞與拓展，培養他們的獨立思考、批判性思維能力，為創新能力的發展奠定堅實的理論與實踐基礎，讓學生在實踐中挖掘創新潛力，突破傳統思維的局限。

（二）培養學生科學探究的自主性與有序性

在科學項目式學習中，學生能按照自己的興趣、知識儲備、團隊協作情況進行科學實驗，并在此過程中，充分發揮主觀能動性。他們可以自主選擇研究課題，設計實驗方案，如在探究植物生長影響因素的項目中，學生自主決定研究光照、水分或土壤等因素。同時，依據項目流程有序開展實驗，認真觀察記錄。在遇到問題時，積極尋求解決方法，通過不斷嘗試和調整，逐步完成項目。這種自主性與有序性的培養，有助于提升學生的創新能力，使其在科學探究中敢于嘗試新方法、新思路。

（三）促進科學學習模式從被動接受向主動探索轉變

傳統的科學實驗往往按照既定的教材步驟、教師指令按部就班地操作，學生只是被動地執行，忽略了學生的好奇心、探索欲和個性化思維。項目式學習則引導學生的科學學習從被動接受轉向主動探索，實現了學習角色和學習方式的重大轉變，學生成為學習的主導者，主動發現問題、提出假設、探索解決方案。例如在設計環保小發明的項目中，學生自主思考環境問題，積極探索創新解決方案，而不是依賴教師給出的答案。這能夠極大地激發學生的創新思維，為培養其創新能力創造了良好的條件。

二、通過實驗教學項目式學習培養學生創新能力的探索

（一）找準項目的引入“點”

科學實驗項目式學習的第一步應圍繞本次項目主題，設計清晰、明確且具有可操作性的目標，項目主題要依據課程標準，以大概念為指引，選擇與學生生活實際和認知水平緊密相關的內容。主題的確定依據兩點：第一為教學內容的重點知識與難點知識。教師需對教材進行深入剖析，梳理出那些對學生理解科學原理、掌握科學方法重要的知識點。同時，要考慮如何將這些知識融入具有趣味性和挑戰性的項目情境中，使學生在解決問題的過程中自然地掌握知識。第二為基于學生真實需求的“興趣點”。教師要關注學生在日常生活中表現出的對科學現象的好奇和疑問，通過課堂討論、問卷調查等方式了解學生的興趣所在。在具體的實施中，教師要深入挖掘新課程標準提出的核心素養要求和能力培養目標，全面了解科學實驗的目的、原理、步驟、預期結果，深入思考學生的關注點、疑惑點、興奮點、興趣點，將其轉化為學生的探究問題、實驗設計思路、實踐操作環節和項目成果展示形式。

例如：在《植物的根》的項目式學習中，首先依據課程標準和大概念，確定項目的目標是讓學生理解根的作用和類型，培養學生的觀察、探究和創新能力。項目主題的確定依據兩點：一是教學重難點。根對于植物生長的重要作用是重點，如固定植物、吸收水分和養分等；不同類型根的特點是難點，教師據此設計“探究植物根的神奇力量”主題。二是學生興趣點。教師發現學生對校園中的大樹穩固不倒感到好奇，對一些植物奇特的根系形狀感興趣。于是，針對學生的需求，教師先提出問題：“植物的根有什么作用？根的樣子為什么不同？”引導學生思考。然后分組，給每組學生提供不同類型的植物，如吊蘭、玉米、榕樹等，讓他們觀察根的形態；接著讓學生設計實驗，如探究根的吸水作用，將帶根植物和無根植物分別放在有顏色的水中，觀察水位變化；在探究根的固定作用時，模擬大風環境，觀察有根和無根植物的狀態。在實驗過程中，學生自主記錄、分析數據，最后得出結論并展示成果，制作手抄報或向全班同學講解。

（二）把握項目的實施“線”

項目式學習是對復雜、真實問題的探究過程，也是精心規劃、組織、引導和評價的過程，是將知識與實踐深度融合的過程。依照項目式學習流程，結合小學科學學科特點，在項目式學習實施中，要緊扣科學探究的核心要素，包括問題、證據、解釋、交流等，通過設計問題情境、組織小組合作、開展實驗探究、促進成果交流，圍繞“明確任務—前期研究—制定方案—實驗操作—數據收集—結果分析—總結反思”逐漸展開。

在明確任務階段，教師要清晰地闡述項目目標和問題情境，使學生明白項目的方向和意義。在前期研究階段，引導學生查閱資料，了解相關的科學知識背景。在制訂方案時，鼓勵學生運用所學知識制訂出詳細、可行的實驗計劃，包括實驗步驟、所需材料、變量控制等。在實驗操作環節，要確保學生安全、規范地進行實驗。在數據收集過程中，引導學生準確記錄各類數據。在結果分析階段，讓學生運用科學思維解讀數據，得出結論。而在總結反思階段，促使學生回顧整個過程，思考改進之處。同時，針對實驗內容，設計有啟發性、挑戰性、開放性、系統性的驅動問題，促進學生在實驗過程中積極思考、主動探索、深入分析，不斷提出新的假設和方法，讓思維活動始終處于活躍、拓展、深化的狀態。要培養學生從不同角度解決問題的能力，激發他們的創新意識，使他們在項目式學習的實施過程中，不斷提升科學素養和創新能力。

例如：在《固體、液體和氣體》的項目式學習實施中，要緊扣科學探究流程展開教學。教師在實驗開始前，向學生提出問題：“我們要探究固體、液體和氣體有哪些不同的特性。”為學生創設清晰的問題情境，讓他們知曉此次項目的目標。接著進入前期研究，學生在小組內討論，回憶生活中對這三種物質狀態的觀察經驗，比如固體有固定形狀、液體能流動等，同時在教師引導下查閱相關資料，進一步了解它們可能存在的其他特性。隨后是制訂方案，每個小組根據所擁有的材料（水、油、醋等液體，木塊、橡皮泥等固體，充好氣的氣球代表氣體，以及量筒、天平、尺子等測量工具）設計實驗計劃。例如，有的小組計劃用尺子測量固體的長度、寬度和高度以確定其體積，用天平測量質量；對液體用量筒測量體積，用天平測量一定量液體的質量；對于氣體，則通過擠壓氣球感受其可壓縮性，并嘗試設計簡單方法測量充滿氣的氣球的體積變化。在實驗操作環節，學生小心翼翼地使用工具，在測量固體木塊體積和質量時認真記錄數據。在數據收集階段，每個小組都有專門的記錄員，詳細記錄下固體的形狀參數、質量，液體的體積、質量，以及氣體在不同操作下的體積變化等數據。分析結果時，學生對比不同小組的數據，發現固體的形狀固定、體積不易改變，液體沒有固定形狀但有固定體積，氣體則沒有固定形狀和體積且容易被壓縮。最后，在總結反思階段，學生分享在實驗過程中的發現和遇到的問題，比如測量氣體體積方法不夠準確等，進一步加深對三種物質狀態的理解。在整個過程中，學生的思維始終處于活躍狀態，積極探索三種物質狀態的奧秘。

（三）建構項目的知識“體”

項目式學習最終是要讓學生在自主探究與實踐中構建完整的知識體系，形成對知識的深度理解和靈活運用能力。知識的建構要經歷知識獲取—知識整合—知識內化過程，在新的情境中實現遷移、拓展、深化、創新，運用系統性思維將碎片化的知識、技能和觀念有機融合。在知識獲取階段，教師要為學生創造豐富多彩的信息渠道，包括但不限于教材、科普讀物、學術論文、網絡資源等，讓學生廣泛接觸與項目主題相關的內容。同時，設計引導性問題，幫助學生篩選、提取關鍵信息，例如針對特定科學項目主題，列出需要探究的核心問題清單，使學生在尋找答案的過程中獲取知識。在知識整合環節，鼓勵學生以小組為單位對獲取的知識進行分類、對比和關聯，通過制作思維導圖、知識卡片等方式，梳理知識之間的邏輯關系，將孤立的知識點編織成網。在知識內化過程中，通過設置層層遞進的實踐任務，讓學生在解決實際問題的過程中不斷運用知識。任務應具有一定的復雜性和開放性，促使學生深入思考和反復實踐。

例如：在《生活中的壓力容器》一課的實驗教學案例中，教師先提供多種信息源，如介紹壓力容器原理的科普視頻、相關的網頁文章和教材內容。同時，提出引導性問題，如：“壓力容器為何能承受壓力？”“生活中有哪些常見的壓力容器？”讓學生帶著問題自主學習，獲取知識。隨后讓學生分組討論，將所學知識分類。他們用思維導圖梳理，比如將壓力容器的結構、工作原理、常見類型等知識點關聯起來。如發現高壓鍋的鍋蓋、鍋體和安全閥等結構與承壓原理密切相關。在知識內化階段，教師設計多層次任務，引導學生觀察生活中的壓力容器，分析其原理，小組合作制作簡易壓力容器模型。在制作過程中，運用知識解決密封、抗壓等問題。學生利用數字化工具查找資源優化模型，通過實踐將知識深度內化，理解壓力容器知識體系，提升解決問題能力。

三、結語

實施項目式學習，從課內走向課外，從理論走向實踐，是一個相對復雜但極具價值的過程，需要教師和學生共同探索和努力。為此，教師要利用項目式學習法，通過精心設計項目內容、合理引導實施過程、全面評價學習效果，激發學生的創新潛能，讓學生在科學實驗項目式學習中培養創新能力。

參考文獻

[1]黃鏡彬，黃飛燕，王宇軒，等.項目式學習理念下小學科學探究實驗協作教學應用路徑探析：以《觀察洋蔥表皮細胞》為例[J].中國現代教育裝備，2024（16）：69-72.

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