學(xué)習(xí)進(jìn)階：科學(xué)單元項(xiàng)目化學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)策略

浙江海寧市實(shí)驗(yàn)小學(xué)（314400） 顧建鋒

小學(xué)科學(xué)課程是一門綜合性課程，新課程理念強(qiáng)調(diào)要注重學(xué)習(xí)內(nèi)容與已有經(jīng)驗(yàn)的結(jié)合、動(dòng)手與動(dòng)腦的結(jié)合、書本知識(shí)學(xué)習(xí)與社會(huì)實(shí)踐的結(jié)合、理解自然與解決問題的結(jié)合，著力提高學(xué)生的綜合能力，同時(shí)，還提出開展跨學(xué)科學(xué)習(xí)的要求。STEM是一種以項(xiàng)目學(xué)習(xí)、問題解決為導(dǎo)向的課程組織方式，它將科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineering）與數(shù)學(xué)（Mathematics）有機(jī)結(jié)合，提倡教師在教學(xué)實(shí)踐中整合相互關(guān)聯(lián)的知識(shí)，以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

項(xiàng)目化學(xué)習(xí)是基于真實(shí)問題的探究性學(xué)習(xí)活動(dòng)，其本質(zhì)是解決問題的過程。在小學(xué)科學(xué)教學(xué)活動(dòng)中開展項(xiàng)目化學(xué)習(xí)，有助于增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)主體意識(shí)，促使學(xué)生主動(dòng)進(jìn)行科學(xué)探究活動(dòng)，增進(jìn)學(xué)生之間的交流與合作，深化學(xué)生對(duì)科學(xué)知識(shí)的理解，讓學(xué)生在科學(xué)探究中持續(xù)保持熱情。因此，教師要根據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)的要求展開科學(xué)教學(xué)實(shí)踐，對(duì)教材內(nèi)容進(jìn)行重構(gòu)，以項(xiàng)目化學(xué)習(xí)推動(dòng)單元教學(xué)，促進(jìn)單元教學(xué)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

一、認(rèn)知策略進(jìn)階：“教材解構(gòu)”項(xiàng)目化進(jìn)階學(xué)習(xí)

教科版小學(xué)科學(xué)教材沿用了大單元教學(xué)的模式，圍繞大概念統(tǒng)整教材，教學(xué)內(nèi)容強(qiáng)調(diào)知識(shí)的內(nèi)在聯(lián)系和內(nèi)在邏輯。指向大概念的科學(xué)教育以促進(jìn)學(xué)生科學(xué)核心素養(yǎng)的發(fā)展和提升為目標(biāo)，因此，教師要在清晰的教學(xué)目標(biāo)的指引下，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容結(jié)構(gòu)化和知識(shí)系統(tǒng)化，以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。例如，教學(xué)《運(yùn)動(dòng)和力》這一單元，教師要對(duì)此單元的教學(xué)目標(biāo)進(jìn)行梳理，以清晰的單元目標(biāo)為基礎(chǔ)，對(duì)教材內(nèi)容進(jìn)行整合和項(xiàng)目化重構(gòu)，引導(dǎo)學(xué)生開展基于項(xiàng)目化學(xué)習(xí)的STEM課堂教學(xué)實(shí)踐。

1.教學(xué)目標(biāo)清晰化解構(gòu)

《運(yùn)動(dòng)和力》這一單元以小車為主要研究對(duì)象，以物體的運(yùn)動(dòng)及其受到的力為學(xué)習(xí)線索，由淺入深地布設(shè)了學(xué)習(xí)知識(shí)點(diǎn)，如怎樣使靜止的小車運(yùn)動(dòng)起來、不同的力對(duì)小車的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生怎樣的影響、運(yùn)動(dòng)的物體所具有的能量與其運(yùn)動(dòng)情況有什么樣的關(guān)系等。本單元教學(xué)，教師可設(shè)計(jì)測(cè)量力的大小、制作小車等相關(guān)活動(dòng)。通過這些活動(dòng)，學(xué)生能認(rèn)識(shí)到物體的運(yùn)動(dòng)與其作用力之間的關(guān)系及其相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)。本單元的內(nèi)在邏輯關(guān)系如圖1所示：

圖1 《運(yùn)動(dòng)和力》單元邏輯關(guān)系

本單元的學(xué)習(xí)內(nèi)容指向四個(gè)不同的主要認(rèn)知，即物質(zhì)科學(xué)領(lǐng)域中的“力作用于物體，可以改變物體的形狀和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)”“機(jī)械能、聲、光、熱、電、磁是能量的不同表現(xiàn)形式”，以及技術(shù)與工程領(lǐng)域的“技術(shù)的核心是發(fā)明，是人們對(duì)自然的利用和改造”“工程的關(guān)鍵是設(shè)計(jì)，工程師運(yùn)用科學(xué)和技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)、解決實(shí)際問題和制作產(chǎn)品”。教材的呈現(xiàn)方式比較傳統(tǒng)，從理解知識(shí)概念到進(jìn)行設(shè)計(jì)制作活動(dòng)，學(xué)生雖然會(huì)對(duì)每一節(jié)課的教學(xué)內(nèi)容產(chǎn)生興趣，但易缺少學(xué)習(xí)內(nèi)驅(qū)力。這就需要教師用新的教學(xué)理念重構(gòu)教材內(nèi)容，通過項(xiàng)目化學(xué)習(xí)推進(jìn)學(xué)習(xí)進(jìn)階，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維。

2.教材內(nèi)容項(xiàng)目化重構(gòu)

項(xiàng)目化學(xué)習(xí)需要明確項(xiàng)目任務(wù)，更要確定項(xiàng)目目標(biāo)，確保學(xué)生深入開展科學(xué)探索活動(dòng)。在單元項(xiàng)目目標(biāo)的確定上，教師要把握學(xué)生的科學(xué)學(xué)習(xí)水平和認(rèn)知特征，做到從學(xué)生的實(shí)際情況出發(fā)，避免項(xiàng)目目標(biāo)的設(shè)置違背學(xué)生的學(xué)習(xí)規(guī)律。在項(xiàng)目推進(jìn)過程中，教師要細(xì)化目標(biāo)，對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行重構(gòu)，在合理安排好項(xiàng)目推進(jìn)過程的基礎(chǔ)上兼顧大概念教學(xué)，落實(shí)基本的教學(xué)要求，促進(jìn)學(xué)生綜合素質(zhì)的發(fā)展。

在《運(yùn)動(dòng)和力》這一單元中，“設(shè)計(jì)制作小車”一課安排兩個(gè)課時(shí)完成。教師可以對(duì)“設(shè)計(jì)制作小車”這個(gè)主題進(jìn)行項(xiàng)目式升級(jí)，采用PBL項(xiàng)目式學(xué)習(xí)方式（即Project-Based Learning，以解決問題為導(dǎo)向的學(xué)習(xí)方式）重構(gòu)教材，引導(dǎo)學(xué)生圍繞主題活動(dòng)學(xué)習(xí)本單元的相關(guān)內(nèi)容。設(shè)計(jì)制作的完整流程為明確問題→制訂方案→實(shí)施方案→評(píng)估與改進(jìn)。設(shè)計(jì)制作的具體步驟：①明確問題：明確設(shè)計(jì)什么、有何用途、具體要求有哪些；②制訂方案：小組討論，想想會(huì)遇到什么問題、如何解決這些問題，以制訂最優(yōu)方案；③實(shí)施方案：小組協(xié)作，根據(jù)設(shè)計(jì)的方案進(jìn)行制作，隨后匯報(bào)、交流、展示；④評(píng)估與改進(jìn)：根據(jù)量規(guī)標(biāo)準(zhǔn)評(píng)估，反思存在的問題，進(jìn)一步提出改進(jìn)建議并修正方案。

在這一過程中，教師需要對(duì)整個(gè)單元內(nèi)容進(jìn)行項(xiàng)目化重構(gòu)，將教學(xué)路徑由原來的從理論到實(shí)踐調(diào)整為在實(shí)踐中學(xué)理論，即教材設(shè)計(jì)的教學(xué)路徑為學(xué)習(xí)“運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系”到“設(shè)計(jì)制作小車”的實(shí)踐運(yùn)用，調(diào)整后的教學(xué)路徑為從“設(shè)計(jì)制作小車”STEM項(xiàng)目入手，讓學(xué)生經(jīng)歷一個(gè)完整的項(xiàng)目化學(xué)習(xí)，在其中主動(dòng)獲取“運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系”等相關(guān)科學(xué)知識(shí)，學(xué)會(huì)運(yùn)用一種力去設(shè)計(jì)制作小車，最后以小組合作的形式共同完成作品，并通過實(shí)驗(yàn)測(cè)試、評(píng)估反饋、反思改進(jìn)，增強(qiáng)設(shè)計(jì)的合理性、科學(xué)性。這個(gè)學(xué)習(xí)過程充分融入了科學(xué)、數(shù)學(xué)、設(shè)計(jì)、工程等方面的知識(shí)，特別增加了工程設(shè)計(jì)與技術(shù)應(yīng)用相關(guān)知識(shí)的占比，形成了跨學(xué)科項(xiàng)目整合。具體設(shè)計(jì)思路如圖2所示：

圖2 《運(yùn)動(dòng)和力》單元重構(gòu)設(shè)計(jì)思路

二、概念建構(gòu)進(jìn)階：“追求理解”項(xiàng)目化進(jìn)階學(xué)習(xí)

基于項(xiàng)目化學(xué)習(xí)的核心概念來建構(gòu)教學(xué)進(jìn)階，是當(dāng)前科學(xué)教育研究的熱點(diǎn)。在具體實(shí)施過程中，教師要先確定單元學(xué)習(xí)主題的核心概念，并對(duì)概念進(jìn)行層級(jí)分解，形成若干科學(xué)概念，再將科學(xué)概念逐一分解為子概念，從而形成清晰且有層次的概念體系。教師要從學(xué)生的原認(rèn)知出發(fā)，設(shè)計(jì)合理的、有梯度的項(xiàng)目化學(xué)習(xí)過程，讓學(xué)生能更好地圍繞核心概念進(jìn)行意義建構(gòu)，從而達(dá)成單元教學(xué)目標(biāo)。就《運(yùn)動(dòng)和力》這一單元而言，教師可以對(duì)它的核心概念進(jìn)行層級(jí)分解，根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展起點(diǎn)開展項(xiàng)目化學(xué)習(xí)實(shí)踐。

1.核心概念層級(jí)分解

科學(xué)概念是由核心概念及其衍生出來的若干個(gè)子概念構(gòu)成的概念體系，具有一定的層級(jí)結(jié)構(gòu)。在學(xué)習(xí)中，學(xué)生要在探究實(shí)踐過程中通過對(duì)問題提出假設(shè)、觀察發(fā)現(xiàn)、獲取據(jù)證、分析論證等活動(dòng)建構(gòu)概念。只有建構(gòu)起核心概念，學(xué)生才能舉一反三，利用抽象的概念去獲取更多的事實(shí)性知識(shí)，從而對(duì)事實(shí)性知識(shí)有更深層次的理解。由此，教師可將《運(yùn)動(dòng)和力》單元的概念進(jìn)行層級(jí)分解，讓學(xué)生在較長(zhǎng)時(shí)間的項(xiàng)目化學(xué)習(xí)過程中更好地圍繞核心概念進(jìn)行意義探究實(shí)踐活動(dòng)，建構(gòu)單元核心概念，從而達(dá)成本單元的學(xué)習(xí)目標(biāo)。

為了厘清各個(gè)科學(xué)概念之間的關(guān)系，筆者把《運(yùn)動(dòng)和力》單元涉及的科學(xué)概念進(jìn)行梳理，并繪制成如圖3所示的結(jié)構(gòu)圖。從圖3可以總結(jié)出：力是物質(zhì)的，蘊(yùn)含著能量，力作用在物體上，可以改變物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。這是本單元的核心概念。同時(shí)還可以看出力的大小的改變能促使物體運(yùn)動(dòng)或者靜止，力的形式包括重力、拉力、彈力、反沖力、摩擦力等，這些力是可以測(cè)量的。這是本單元的重要概念和基礎(chǔ)概念。教師只有明確了單元概念層級(jí)，才能在項(xiàng)目化學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)中更好地把握本單元的教學(xué)目標(biāo)，設(shè)計(jì)項(xiàng)目化教學(xué)活動(dòng)。

圖3 《運(yùn)動(dòng)和力》單元概念層級(jí)

2.學(xué)習(xí)起點(diǎn)進(jìn)階設(shè)計(jì)

學(xué)生的認(rèn)知思維發(fā)展過程具有進(jìn)階的特點(diǎn)。對(duì)科學(xué)課程中的大概念學(xué)習(xí)，教師應(yīng)根據(jù)學(xué)生認(rèn)知發(fā)展的學(xué)習(xí)進(jìn)階特點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)大概念進(jìn)行認(rèn)知構(gòu)建，以實(shí)現(xiàn)真正意義上的項(xiàng)目化學(xué)習(xí)?！哆\(yùn)動(dòng)和力》這一單元的學(xué)習(xí)重點(diǎn)為“力作用于物體，可以改變物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)”這一概念。教師應(yīng)指導(dǎo)學(xué)生通過觀察和實(shí)驗(yàn)，感知常見的力，了解力對(duì)物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變情況。基于對(duì)新課程理念的解讀與分析，根據(jù)四年級(jí)學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)和思維能力，從項(xiàng)目化學(xué)習(xí)進(jìn)階理論的角度思考，筆者設(shè)計(jì)了《設(shè)計(jì)制作小車》項(xiàng)目學(xué)習(xí)進(jìn)階表，如表1所示：

表1 《設(shè)計(jì)制作小車》項(xiàng)目化學(xué)習(xí)進(jìn)階表

續(xù)表

教學(xué)時(shí)，教師以學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)階水平為基礎(chǔ)，循序漸進(jìn)地達(dá)成不同階段的教學(xué)目標(biāo)，不斷完善學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)，培養(yǎng)學(xué)生的思維能力，提高學(xué)生的實(shí)踐能力。

三、實(shí)踐創(chuàng)新進(jìn)階：“任務(wù)統(tǒng)領(lǐng)”項(xiàng)目化遷移學(xué)習(xí)

以建構(gòu)主義理論為依據(jù)的任務(wù)驅(qū)動(dòng)教學(xué)，是讓學(xué)生緊緊圍繞一個(gè)活動(dòng)任務(wù)，在強(qiáng)烈的解決問題的動(dòng)機(jī)下進(jìn)行自主探究實(shí)踐活動(dòng)。項(xiàng)目化學(xué)習(xí)就是以項(xiàng)目任務(wù)為統(tǒng)領(lǐng)，推動(dòng)學(xué)生完成每一個(gè)教學(xué)任務(wù)。在項(xiàng)目實(shí)施階段，教師可以圍繞單元主題，在課始對(duì)待解決的實(shí)際問題進(jìn)行剖析，明確項(xiàng)目任務(wù)，然后引導(dǎo)學(xué)生對(duì)項(xiàng)目任務(wù)進(jìn)行分解，開展探究性學(xué)習(xí)活動(dòng)。就《運(yùn)動(dòng)和力》這一單元而言，教師可以對(duì)此單元的進(jìn)行項(xiàng)目重構(gòu)，以《設(shè)計(jì)制作小車》這個(gè)項(xiàng)目來統(tǒng)領(lǐng)整個(gè)單元的學(xué)習(xí)活動(dòng)。

1.以解決問題為導(dǎo)向的實(shí)施路徑

項(xiàng)目式學(xué)習(xí)是以學(xué)生為中心的學(xué)習(xí)活動(dòng)。因此，教師要基于課程標(biāo)準(zhǔn)，將核心概念、核心問題與學(xué)科內(nèi)容、教學(xué)目標(biāo)進(jìn)行關(guān)聯(lián)，以促進(jìn)學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解、遷移、綜合、運(yùn)用；要以真實(shí)情境為背景，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)和提出問題，通過對(duì)真實(shí)問題的關(guān)注和思考，指導(dǎo)學(xué)生確立項(xiàng)目，構(gòu)建以解決問題為導(dǎo)向的實(shí)施路徑。圍繞項(xiàng)目化學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)問題鏈，能促使學(xué)生在項(xiàng)目化實(shí)踐過程中深入思考，并在解決問題的過程中積累科學(xué)經(jīng)驗(yàn)，逐步掌握科學(xué)概念。

教師可圍繞本單元的核心問題“設(shè)計(jì)制作小車”，明確需要學(xué)生把握的項(xiàng)目問題鏈（如圖4），以此推動(dòng)本單元項(xiàng)目化學(xué)習(xí)具體實(shí)踐活動(dòng)。隨后，教師引導(dǎo)學(xué)生展開一系列探究活動(dòng)，運(yùn)用重力、彈力、反沖力等驅(qū)動(dòng)小車，讓學(xué)生理解“力是可以改變物體運(yùn)動(dòng)的快慢的”“力是可以測(cè)量的”“運(yùn)動(dòng)的物體是具有能量的”等科學(xué)概念。在此基礎(chǔ)上，學(xué)生再次優(yōu)化設(shè)計(jì)，重新制作一輛小車，從項(xiàng)目啟動(dòng)——準(zhǔn)確把握項(xiàng)目目標(biāo)做一輛小車，到項(xiàng)目探索——逐步建構(gòu)與小車相關(guān)聯(lián)的科學(xué)知識(shí)，最后項(xiàng)目?jī)?yōu)化——通過展示、交流、評(píng)價(jià)活動(dòng)，優(yōu)化小車的設(shè)計(jì)制作。

圖4 《設(shè)計(jì)制作小車》項(xiàng)目問題鏈

2.以學(xué)習(xí)支架為導(dǎo)向的支持策略

在項(xiàng)目化學(xué)習(xí)的過程中，教師要設(shè)計(jì)符合課程標(biāo)準(zhǔn)的項(xiàng)目化教學(xué)活動(dòng)，為學(xué)生搭建學(xué)習(xí)支架，指導(dǎo)學(xué)生順利開展項(xiàng)目化學(xué)習(xí)實(shí)踐。教師要充分發(fā)揮評(píng)價(jià)量規(guī)的作用，采用前置評(píng)價(jià)法，積極引導(dǎo)學(xué)生開展項(xiàng)目化學(xué)習(xí)活動(dòng)。《設(shè)計(jì)制作小車》項(xiàng)目化學(xué)習(xí)的評(píng)價(jià)量規(guī)表如表2所示。

表2 《設(shè)計(jì)制作小車》項(xiàng)目學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)量規(guī)表

續(xù)表

除此之外，在《設(shè)計(jì)制作小車》項(xiàng)目化學(xué)習(xí)過程中，教師還可以在項(xiàng)目啟動(dòng)前期、項(xiàng)目探索中期、項(xiàng)目?jī)?yōu)化后期等幾個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)搭建具體的過程性指導(dǎo)支架，對(duì)關(guān)鍵問題、關(guān)鍵任務(wù)、關(guān)鍵技術(shù)、工具與資源的選擇等加以具體指導(dǎo)，讓學(xué)生更好地完成項(xiàng)目化學(xué)習(xí)。

總之，項(xiàng)目化學(xué)習(xí)強(qiáng)調(diào)的是逐步建構(gòu)認(rèn)知，以項(xiàng)目為載體，構(gòu)建指向大概念理解、深度學(xué)習(xí)和核心素養(yǎng)培養(yǎng)的學(xué)習(xí)體系。學(xué)生在項(xiàng)目化學(xué)習(xí)中親歷學(xué)科的關(guān)聯(lián)與融合，擺脫了知識(shí)細(xì)節(jié)的糾纏，在問題情境中實(shí)現(xiàn)了知識(shí)概念與現(xiàn)實(shí)世界的聯(lián)結(jié)，更實(shí)現(xiàn)了項(xiàng)目與知識(shí)、能力、素養(yǎng)的融合，促進(jìn)了學(xué)生對(duì)學(xué)科知識(shí)的理解，使深度學(xué)習(xí)真實(shí)發(fā)生。