借助“探秘交通信號燈”活動探尋項目化學(xué)習(xí)路徑

〔摘" "要〕" 借助“探秘交通信號燈”活動，探討項目化學(xué)習(xí)在提升學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)與實踐能力方面的作用。項目通過明確學(xué)習(xí)目標、設(shè)計驅(qū)動問題、提供學(xué)習(xí)支持、構(gòu)建多元評價體系等多個環(huán)節(jié)，圍繞核心素養(yǎng)導(dǎo)向，推動學(xué)生在真題情境中進行探究與實踐。研究發(fā)現(xiàn)，項目化學(xué)習(xí)對于有效提升學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)、培養(yǎng)學(xué)生的動手能力和創(chuàng)新思維、協(xié)同發(fā)展知識和能力等方面的作用是非常重要的。在項目實施過程中，學(xué)生加深對科學(xué)知識的理解，通過電路設(shè)計和實物制作，增強了團隊合作和解決問題的能力，為小學(xué)階段的科學(xué)教育提供實踐參考。

〔關(guān)鍵詞〕" 小學(xué)科學(xué)；項目化學(xué)習(xí)；交通信號燈；科學(xué)素養(yǎng)；實踐能力

〔中圖分類號〕" G424" " " " " " " " 〔文獻標識碼〕" A" " " " 〔文章編號〕" 1674-6317" " （2025）15" " 0004-03

項目化學(xué)習(xí)以課程標準為基石，以教材內(nèi)容為依托，確立課題主題，明確目標，策劃多元任務(wù)活動，完善評價體系，為學(xué)生搭建探究實踐平臺，融實用性、科學(xué)性、多樣性于一體。本文借助“探秘交通信號燈”活動，探尋項目化學(xué)習(xí)在小學(xué)科學(xué)課程中的實踐路徑。

一、項目化學(xué)習(xí)是小學(xué)科學(xué)教育的新方法

（一）由傳授知識轉(zhuǎn)向核心素養(yǎng)培養(yǎng)

項目化學(xué)習(xí)對傳統(tǒng)課程進行深度整合與重構(gòu)，打破知識點與能力點的機械線性排列，摒棄以往逐點解剖、逐條講解的陳規(guī)舊矩，錨定與課程核心素養(yǎng)緊密關(guān)聯(lián)的學(xué)習(xí)項目，在真情境中，賦予課程內(nèi)容以“彈性”結(jié)構(gòu)和“框架式”輪廓。項目化學(xué)習(xí)過程中，學(xué)生身臨其境地體驗、探究、實踐等一系列“做事情”的過程，逐步塑造出正確的價值觀，錘煉出必要的品格，培養(yǎng)出關(guān)鍵的能力，讓學(xué)生在“做事情”的過程中，從“做事情”到切實實現(xiàn) “核心素養(yǎng)導(dǎo)向”的課堂愿景，教師的角色轉(zhuǎn)變?yōu)轫椖康目傇O(shè)計師，提供素材、搭建支架。同時，教師信任學(xué)生，讓學(xué)生在進階的、有挑戰(zhàn)性的項目任務(wù)中，自主體驗、探究、實踐，從而獲得能力與素養(yǎng)。

（二）由教師主導(dǎo)轉(zhuǎn)向?qū)W生主體

教學(xué)的過程是學(xué)生學(xué)習(xí)的過程，項目化學(xué)習(xí)對現(xiàn)有課程內(nèi)容進行整合重組，改變知識點、能力點的線性排列，改變逐點解析、逐條講解，確定與課程核心素養(yǎng)生成、發(fā)展、提升相關(guān)的學(xué)習(xí)項目。所以，教師要建立“核心素養(yǎng)導(dǎo)向”的課堂，必須轉(zhuǎn)換角色，成為項目化學(xué)習(xí)的設(shè)計者，為學(xué)生完成項目提供素材和支持；教師一定要相信任何學(xué)習(xí)都不是“零起點”，學(xué)生有一定的學(xué)習(xí)能力，有一定的學(xué)習(xí)經(jīng)驗；教師必須真正放手讓學(xué)生以階梯式的、富有挑戰(zhàn)性的項目任務(wù)為動力，開展學(xué)習(xí)活動，完成學(xué)習(xí)任務(wù)。

（三）由知識習(xí)得轉(zhuǎn)向生活應(yīng)用

實現(xiàn)“核心素養(yǎng)導(dǎo)向”目標的關(guān)鍵在于從知識掌握邁向?qū)嵺`應(yīng)用，這需要教學(xué)行為的轉(zhuǎn)變。在“知識本位”教學(xué)模式下，學(xué)生雖能扎實掌握基礎(chǔ)知識和解題技巧，但在獨立自主學(xué)習(xí)、創(chuàng)新思維和意志品格的培養(yǎng)上存在不足。核心素養(yǎng)引領(lǐng)的課堂教學(xué)，教育路徑由“學(xué)科認知”向“學(xué)科實踐”轉(zhuǎn)變 。項目化學(xué)習(xí)通過精心設(shè)計的項目任務(wù)和多樣化的實踐活動，涵蓋觀察、實驗、設(shè)計等多學(xué)科實踐 ，以實際生活為基礎(chǔ)，圍繞核心任務(wù)布置子任務(wù)，整合課程內(nèi)容和教學(xué)資源。在項目化學(xué)習(xí)中，學(xué)生以專家般的思維和行動方式全程參與，從制定學(xué)習(xí)計劃到提出問題、探究解決方案，再到形成學(xué)習(xí)成果，從深入了解書本知識到實際運用。項目化學(xué)習(xí)還注重培養(yǎng)團隊協(xié)作精神，學(xué)生在項目推進中鍛煉克服困難的勇氣和承受挫折的堅韌品質(zhì)，實現(xiàn)學(xué)科育人的全方位價值，開啟創(chuàng)新與實踐能力提升之路。

二、“探秘交通信號燈”項目探究實踐

（一）目標領(lǐng)航

課程標準以電路中的開關(guān)為例，提出“仔細觀察常用的各種開關(guān)，深入了解控制電路的方法，手工制作簡易開關(guān)”，并對電路中的開關(guān)進行詳細講解。為了幫助學(xué)生對“開關(guān)作為電路中掌控電流通斷的關(guān)鍵元件”這一核心概念的理解，在科學(xué)觀念上，確定讓學(xué)生洞察各類開關(guān)獨特屬性、領(lǐng)悟其控制電路電流通斷內(nèi)在機制的目標；在探究實踐上，確定為學(xué)生依據(jù)特定材料，從多種導(dǎo)體和絕緣體中甄選適配材料，自主構(gòu)思并打造能有效控制電路電流通斷的開關(guān)。鑒于工程設(shè)計實際情境的復(fù)雜性，為小開關(guān)設(shè)計設(shè)置每小組20元研發(fā)經(jīng)費的限制條件，給學(xué)生思維帶來適度挑戰(zhàn)與約束。這既能助力學(xué)生深刻領(lǐng)會開關(guān)的核心作用，又能憑借結(jié)構(gòu)化材料的運用和制約條件的設(shè)置，為學(xué)生創(chuàng)造性思維生長搭建支架，激發(fā)學(xué)生突破創(chuàng)新，實現(xiàn)知識與能力的協(xié)同躍升。

（二）問題驅(qū)動

驅(qū)動問題能將抽象深刻的本質(zhì)問題轉(zhuǎn)化為一種問題的呈現(xiàn)形式，引導(dǎo)學(xué)生在研究過程中，圍繞具體的學(xué)習(xí)領(lǐng)域，把握學(xué)習(xí)脈絡(luò)。例如，在學(xué)生已掌握運用一個開關(guān)控制紅綠燈亮滅的知識基礎(chǔ)上，緊密結(jié)合日常生活實際狀況，設(shè)計驅(qū)動性問題：“究竟要采取何種方式，才能讓紅燈順利轉(zhuǎn)變?yōu)榫G燈，并且在綠燈切換至紅燈的間隙亮起一盞黃燈呢？”項目實施過程中所涉及的真實情境，強調(diào)知識層面、能力范疇以及思維模式的真實性。

（三）支架賦能

在項目化學(xué)習(xí)中，“探秘交通信號燈”的“教”需依托系統(tǒng)化的學(xué)習(xí)支架設(shè)計。通過導(dǎo)學(xué)單鞏固基礎(chǔ)，明確信號燈功能、場景等交通知識；以問題單驅(qū)動高階思維，如“交通擁堵時段信號燈時長如何優(yōu)化”等遞進式提問，引導(dǎo)學(xué)生剖析運行邏輯并探索解決方案；借經(jīng)典范例（如智能調(diào)控案例、模擬城市布局）直觀呈現(xiàn)設(shè)計精髓，啟發(fā)學(xué)生運用分析、比較等策略，模仿工程師全局視角拆解系統(tǒng)、重組創(chuàng)新。多維支架既彌補了學(xué)生專業(yè)知識與系統(tǒng)分析能力的短板，又通過“知識輸入—思維激發(fā)—實踐遷移”的閉環(huán)路徑，推動其完成從問題診斷到個性化設(shè)計的深度探究，實現(xiàn)思維進階與創(chuàng)新能力的提升。

（四）構(gòu)筑閉環(huán)

1.情境創(chuàng)設(shè)與任務(wù)設(shè)定

本項目基于小學(xué)科學(xué)四年級“電路”單元核心知識（如閉合回路、開關(guān)控制、導(dǎo)體絕緣體），聚焦“開關(guān)在復(fù)雜電路中的拓展應(yīng)用”這一難點，將課標要求的“設(shè)計與制作簡單電路模型”目標具象化。針對校園周邊上下學(xué)高峰時段人車混行、交通無序的真實問題（如家長接送車輛隨意停靠、學(xué)生橫穿馬路缺乏引導(dǎo)），創(chuàng)設(shè)“校園安全守護者”情境，提出驅(qū)動性問題：“如何利用電路知識設(shè)計一款簡易交通信號燈模型，規(guī)范校門口交通秩序，保障同學(xué)安全通行？”任務(wù)成果物化為：功能達標——單開關(guān)控制紅黃綠燈依次切換，亮度穩(wěn)定可視；結(jié)構(gòu)合理——模擬真實路口方位（如人行橫道對應(yīng)綠燈），支架穩(wěn)固易調(diào)整；既緊扣“電與電路”課標要求，又嵌入社會責(zé)任與工程思維培育，實現(xiàn)知識學(xué)習(xí)從課本實驗到真實問題解決的價值躍遷。

2.理論設(shè)計與實踐操作

任務(wù)一：電路圖繪制

該任務(wù)采用分層遞進設(shè)計。認知上，通過圖像觀察與實地調(diào)研積累交通信號燈的形態(tài)、布局等感性認知；規(guī)則上，解析“紅停綠行黃警示”的通行邏輯及其安全調(diào)控原理，實現(xiàn)生活經(jīng)驗向理性分析的轉(zhuǎn)化；原理上，借助基礎(chǔ)電路模型剖析供電、通路與發(fā)光機制，構(gòu)建電路知識框架；設(shè)計上，通過創(chuàng)設(shè)認知沖突（如矛盾問題情境）暴露學(xué)生前概念局限，以結(jié)構(gòu)化問題單（如元件選型原則、亮度差異補償、精準切換控制）引導(dǎo)其整合新舊知識，攻克電路要素關(guān)聯(lián)性設(shè)計難點，最終完成科學(xué)可行的信號燈電路圖繪制。

任務(wù)二：實物連接演練

在電路圖優(yōu)化環(huán)節(jié)。學(xué)生結(jié)合前期探究經(jīng)驗與設(shè)計靈感，對初始電路圖進行多維度完善、系統(tǒng)排查短路隱患、優(yōu)化元件布局等，同時確保紅黃綠三色燈切換清晰，最終形成兼顧安全、穩(wěn)定與節(jié)能的高效電路方案。

進入實物連接階段。教師以分步演示強化操作規(guī)范， 材料預(yù)檢：課件動態(tài)展示導(dǎo)線剝線長度、螺絲固定松緊度等細節(jié)，強調(diào)不同顏色導(dǎo)線對應(yīng)的電流路徑標識；有序安裝：遵循“電源→開關(guān)→燈泡”順序定位元件，避免線路交叉干擾；安全防護：安裝時保持開關(guān)斷開，使用萬用表初步檢測線路通斷后再接入電源。

開展分層測試。自主功能驗證：學(xué)生模擬信號燈運行場景，如綠燈持續(xù)30秒、黃燈3秒過渡、紅燈45秒靜止，觀察切換是否平滑無卡頓，亮度是否符合可視距離要求；異常診斷：針對燈泡頻閃問題，引導(dǎo)學(xué)生用替換法排查損壞元件，用分段檢測法定位斷路區(qū)間（如逐段斷開電路測試通斷）。

進行組間交叉互評。操作性評價：各組輪流操作他組作品，記錄開關(guān)手感、燈顯響應(yīng)速度等用戶體驗指標；技術(shù)性分析：拆解優(yōu)秀設(shè)計案例，討論布局緊湊性、擴展接口預(yù)留等工程思維；協(xié)作改進：針對共性問題（如黃燈亮度不足），集體研討補救方案，形成優(yōu)化共識。

組織深度反思。過程回溯：借助思維導(dǎo)圖梳理從設(shè)計到測試的關(guān)鍵節(jié)點，標注團隊決策分歧點（如“優(yōu)先保證節(jié)能還是切換速度”）；能力對標：對照工程師職業(yè)標準（如電路設(shè)計規(guī)范、故障排除流程），反思個人在元件選型計算、連接等方面的技能差距；知識遷移：總結(jié)交通信號燈控制原理與家庭照明電路、電子計時器等常見系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)性，強化“系統(tǒng)—子系統(tǒng)”分析思維。

整個過程以“優(yōu)化—實踐—驗證—協(xié)作—反思—創(chuàng)新”為鏈條，既深化學(xué)生對電路原理與工程規(guī)范的理解，又培養(yǎng)其嚴謹?shù)膶嶒灹?xí)慣、批判性思維及面向未來的技術(shù)整合能力。

3.多元協(xié)同與精準評價

在項目化學(xué)習(xí)評價中，評價主體包括教師、學(xué)生、小組成員及其他相關(guān)人員，形成全方位、多層次的評價視角。評價涵蓋知識技能、團隊協(xié)作、創(chuàng)新思維等維度，確保對學(xué)習(xí)成果與能力發(fā)展的全面評價。評價方式結(jié)合過程性和小結(jié)性評價，動態(tài)跟蹤學(xué)生成長；定性定量評估相輔相成，描述性語言與定量數(shù)據(jù)并用；自評和他評相輔相成，激發(fā)學(xué)生的主觀能動性和自我反思能力，提供全面客觀的反饋。評價量規(guī)明確各等級對應(yīng)的行為特征與能力要求，為學(xué)習(xí)成效評估提供依據(jù)，在反饋指導(dǎo)中發(fā)揮關(guān)鍵作用，保障評價的可信度與有效性，推動學(xué)生持續(xù)探索。

三、“探秘交通信號燈”項目實施效果分析

“探秘交通信號燈”項目通過系統(tǒng)性實施實現(xiàn)多維育人目標：在籌備規(guī)劃階段，師生協(xié)同分析時間、成本（每組20元經(jīng)費）、進度等限制因素，統(tǒng)籌實驗室設(shè)備、教材、網(wǎng)絡(luò)資源，強化精細化管理與風(fēng)險預(yù)警能力；設(shè)計環(huán)節(jié)以科學(xué)標準為依據(jù)，制定電路穩(wěn)定性、結(jié)構(gòu)合理性和安全規(guī)范等準則，引導(dǎo)學(xué)生在開關(guān)精準控制、布局可視性等框架下創(chuàng)新電路連接方式與美學(xué)設(shè)計，實現(xiàn)規(guī)范與創(chuàng)意的平衡；制作過程中教師全程跟蹤指導(dǎo)，通過啟發(fā)式提問引導(dǎo)學(xué)生運用電學(xué)知識排查電路故障，培養(yǎng)問題解決與實踐優(yōu)化能力；測試階段嚴格篩查信號燈切換流暢度、亮度及耐久性，通過逆向復(fù)盤電路原理與操作細節(jié)，提升科學(xué)嚴謹性與操作精準度；最終成果以實物模型、設(shè)計圖、研究報告三位一體展現(xiàn)學(xué)生科技素養(yǎng)，通過展覽講解、報告互動促進經(jīng)驗共享，激發(fā)創(chuàng)新思維與跨學(xué)科視角下的學(xué)習(xí)。項目全流程貫穿“規(guī)劃—設(shè)計—實踐—檢驗—展示”閉環(huán)，深度融合知識應(yīng)用、技能訓(xùn)練與素養(yǎng)培育，有效提升學(xué)生的工程思維、創(chuàng)新意識及團隊協(xié)作能力。

【本文系福建省教育科學(xué)“十四五”規(guī)劃2023年度立項課題“基于核心素養(yǎng)導(dǎo)向的小學(xué)科學(xué)項目化學(xué)習(xí)的實踐研究”的階段研究成果，立項批準號：FJJKZX23-716】

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