楊曉燕 謝寅波

【摘? ?要】科學(xué)課堂中開展項(xiàng)目化學(xué)習(xí)是培養(yǎng)與提升學(xué)生問題解決能力的重要途徑。在教科版《科學(xué)》五年級(jí)下冊(cè)第二單元“船的研究”的教學(xué)中，教師依托單元整體，從問題轉(zhuǎn)化、項(xiàng)目開發(fā)、實(shí)踐探究與總結(jié)反思這四個(gè)方面出發(fā)，讓學(xué)生經(jīng)歷問題解決的過程，提升理解、分析、推理、實(shí)踐、反思和表達(dá)等方面的能力。

【關(guān)鍵詞】項(xiàng)目化學(xué)習(xí)；問題解決能力；小學(xué)科學(xué)；單元整體

項(xiàng)目化學(xué)習(xí)注重創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境，讓學(xué)生以具體任務(wù)為導(dǎo)向，指向具體問題解決能力的培養(yǎng)，不僅需要關(guān)注學(xué)生“動(dòng)手做”，更需要關(guān)注他們?cè)诮鉀Q問題過程中的具體思維活動(dòng)。［1］科學(xué)課堂中開展項(xiàng)目化學(xué)習(xí)是培養(yǎng)與提升學(xué)生問題解決能力的重要途徑。以教科版《科學(xué)》五年級(jí)下冊(cè)第二單元“船的研究”為例，教師可以從教材前后的聯(lián)系入手，整合教學(xué)內(nèi)容，實(shí)施單元整體教學(xué)，幫助學(xué)生在以“小船實(shí)踐家”為主題的項(xiàng)目化學(xué)習(xí)中有效提升問題解決能力。

一、問題轉(zhuǎn)化：分析單元整體教學(xué)背景

知識(shí)的獲得是學(xué)生能力形成的重要基礎(chǔ)。然而，從知識(shí)獲得到能力發(fā)展的過程轉(zhuǎn)化并不是一蹴而就的。教師需從單元整體的角度出發(fā)組織項(xiàng)目化學(xué)習(xí)，將理論知識(shí)學(xué)習(xí)融入需要學(xué)生參與的具體問題情境，以驅(qū)動(dòng)性問題推動(dòng)學(xué)習(xí)進(jìn)程。

（一）分析教材內(nèi)容，促進(jìn)問題理解

本單元共七課時(shí)，關(guān)注船的材料、結(jié)構(gòu)、動(dòng)力等的發(fā)展和演變過程：第一課時(shí)以船的發(fā)展史為線索；第二至五課時(shí)引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)船只，經(jīng)歷“浮的材料—沉的材料”“自然動(dòng)力—機(jī)械動(dòng)力”等的演化發(fā)展歷程；第六、七課時(shí)結(jié)合相關(guān)發(fā)展和演變過程，開展設(shè)計(jì)與制作船的實(shí)踐活動(dòng)。教師在分析教材內(nèi)容后，把握教材編寫的內(nèi)部邏輯，為促進(jìn)學(xué)生對(duì)“船的研究”單元的知識(shí)性學(xué)習(xí)打好基礎(chǔ)，為項(xiàng)目的開展做好理論鋪墊。

（二）梳理教學(xué)目標(biāo)，明確問題指向

單元整體教學(xué)貫通學(xué)科核心概念與課時(shí)教學(xué)目標(biāo)，起到承上啟下的作用。“船的研究”以船的材料、結(jié)構(gòu)、動(dòng)力等的演變?yōu)閱卧壿?，每課時(shí)保持一定的獨(dú)立性，引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷工程產(chǎn)品產(chǎn)生、發(fā)展的完整過程?；趩卧w教學(xué)，教師對(duì)本單元內(nèi)容的主要概念進(jìn)行梳理，具體如下。

（1）人們?yōu)槭股a(chǎn)和生活更加便利、快捷、舒適，創(chuàng)造了豐富多彩的人工世界。

（2）技術(shù)的核心是發(fā)明，是人們對(duì)自然的利用和改造。

（3）工程的關(guān)鍵是設(shè)計(jì)，工程是運(yùn)用科學(xué)和技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)、解決實(shí)際問題和制造產(chǎn)品的活動(dòng)。［2］

在梳理完教學(xué)目標(biāo)后，教師明確本單元學(xué)生需要解決的幾個(gè)問題，在下一步驟中引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)問題厘清核心概念。

（三）厘清核心概念，設(shè)置問題層級(jí)

核心概念是反映學(xué)科核心內(nèi)容、本質(zhì)、任務(wù)，蘊(yùn)含學(xué)科思想方法的關(guān)鍵概念。［3］在構(gòu)建單元整體教學(xué)的初始階段，教師結(jié)合學(xué)情，根據(jù)教學(xué)目標(biāo)厘清核心概念，并將其分解為不同層級(jí)的相關(guān)概念。在概念設(shè)置中，外層是學(xué)生應(yīng)當(dāng)熟悉的概念，即外層概念；中層是學(xué)生應(yīng)該掌握的重要概念，包括必備的知識(shí)技能；內(nèi)層是學(xué)生需要深入理解的核心概念。本單元的概念分層如圖1所示。

教師根據(jù)概念分層設(shè)置問題，如：根據(jù)外層概念，將問題設(shè)置為“如何選擇造船材料”“如何讓船載重量大”；根據(jù)中層概念，將問題設(shè)置為“如何讓船運(yùn)動(dòng)起來”；根據(jù)內(nèi)層概念，將問題設(shè)置為“如何設(shè)計(jì)和制作船”“如何測(cè)試與評(píng)估船的性能”。

二、項(xiàng)目開發(fā)：設(shè)計(jì)單元整體教學(xué)方案

學(xué)生的問題解決能力與真實(shí)情境有著密切的聯(lián)系，項(xiàng)目化學(xué)習(xí)強(qiáng)調(diào)解決真實(shí)情境中的問題，情境必須具備真實(shí)且具體的特點(diǎn)。

圍繞“船的研究”單元，教師設(shè)計(jì)了“小船實(shí)踐家”項(xiàng)目，該項(xiàng)目的安排與單元課時(shí)安排一致，七課時(shí)的內(nèi)容圍繞驅(qū)動(dòng)性問題展開。教師基于單元整體教學(xué)，適時(shí)延伸項(xiàng)目化學(xué)習(xí)時(shí)空，為提升學(xué)生問題解決能力設(shè)計(jì)合理且操作性強(qiáng)的教學(xué)方案。

（一）沉浸真實(shí)情境，設(shè)置問題驅(qū)動(dòng)

教師運(yùn)用驅(qū)動(dòng)性問題，讓學(xué)生沉浸在真實(shí)情境中解決真實(shí)問題。本項(xiàng)目中，教師圍繞核心概念，提煉了相關(guān)驅(qū)動(dòng)性問題（如圖2），并設(shè)置學(xué)習(xí)任務(wù)。

（二）基于單元整體，確定問題方案

教師結(jié)合核心概念與教材原有活動(dòng)，以“造船材料、船的結(jié)構(gòu)和動(dòng)力系統(tǒng)”為探究?jī)?nèi)容，以“設(shè)計(jì)制作并測(cè)試評(píng)估小船”為核心任務(wù)，設(shè)計(jì)了“小船實(shí)踐家”項(xiàng)目化學(xué)習(xí)方案（如表1）。

需要注意的是，項(xiàng)目化學(xué)習(xí)的開展不僅要在課堂、校內(nèi)進(jìn)行，還應(yīng)延伸到課外、校外。知識(shí)不僅來自教師，還可來自家長(zhǎng)、書籍和網(wǎng)絡(luò)。

三、實(shí)踐探究：實(shí)施單元整體教學(xué)

項(xiàng)目化學(xué)習(xí)中，學(xué)生在真正的探究活動(dòng)中解決具體問題。具體可以按以下步驟展開。

（一）有序推進(jìn)：突破技術(shù)難點(diǎn)

在項(xiàng)目化學(xué)習(xí)的實(shí)施過程中，通常會(huì)有若干技術(shù)難點(diǎn)需要突破。“小船實(shí)踐家”項(xiàng)目中，選材問題、載重問題、動(dòng)力問題等的解決需要教師有序推進(jìn)，引導(dǎo)學(xué)生突破技術(shù)難點(diǎn)，提升問題解決能力。

1.選材問題：精選結(jié)構(gòu)材料

學(xué)生在第一課時(shí)了解“船的歷史”后，帶著“小船實(shí)踐家”這一驅(qū)動(dòng)性任務(wù)進(jìn)入第二課時(shí)的學(xué)習(xí)，解決“如何選擇合適的材料造船 ”這一問題，即船的“選材”問題?！坝酶〉牟牧显齑薄坝贸恋牟牧显齑笔潜菊n的主要活動(dòng)，學(xué)生借助學(xué)習(xí)單（如表2），運(yùn)用對(duì)比思維選擇合適的材料造船。

溫馨提醒：1.測(cè)試過程中，需要考慮船的穩(wěn)定性。2.橡皮泥和鋁箔紙?jiān)谒卸紩?huì)下沉，先想辦法讓它們漂浮在水面上，再分別測(cè)試它們最多能承受多少個(gè)墊圈。

學(xué)生基于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，重構(gòu)思維模式，在活動(dòng)中體會(huì)到浮的材料和沉的材料都可以造船，需要根據(jù)制作需求選擇合適的結(jié)構(gòu)性材料。該教學(xué)目標(biāo)的落實(shí)，為制作合適的船提供了材料保障。

2.載重問題：探究船載重量

學(xué)生在研究造船材料后，思維還停留在“讓船浮在水面上”，對(duì)“制作船用來滿足實(shí)際需求”還沒有深入的理解。怎樣利用有限的材料，增加船的載重量？“制作并測(cè)試載重量大的船”對(duì)應(yīng)教材《增加船的載重量》一課。

教材要求學(xué)生用邊長(zhǎng)為12厘米的正方形鋁箔紙?jiān)O(shè)計(jì)、制作并測(cè)試船。學(xué)生通過設(shè)計(jì)制作不同體積的船，用墊圈測(cè)試船的載重量。學(xué)生通過收集、分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，尋找影響船載重量大小的因素——底面積和船舷的高度，并利用數(shù)學(xué)模型算出“當(dāng)船弦高為2厘米時(shí)，船的體積最大，載重量最大”，如圖3所示。

3.動(dòng)力問題：優(yōu)選動(dòng)力方式

通過第一課時(shí)對(duì)“船的歷史”的學(xué)習(xí)，學(xué)生了解到驅(qū)動(dòng)船前進(jìn)的動(dòng)力是多種多樣的，動(dòng)力系統(tǒng)的發(fā)展也是一個(gè)不斷改進(jìn)和完善的過程——從人力逐漸過渡到自然力再到機(jī)械力。

學(xué)生根據(jù)已有的材料——風(fēng)力裝置、蒸汽裝置和電力裝置，選擇一種裝置進(jìn)行組裝，讓船運(yùn)動(dòng)起來。通過實(shí)驗(yàn)測(cè)試，學(xué)生了解到風(fēng)力作為動(dòng)力具有不穩(wěn)定的特點(diǎn)，而蒸汽裝置和電力裝置能提供持續(xù)的動(dòng)力。

（二）實(shí)踐運(yùn)用：設(shè)計(jì)制作船只

學(xué)生像工程師一樣，在經(jīng)歷較為完整的工程設(shè)計(jì)階段后選擇材料完成作品，并進(jìn)行交流分享。他們認(rèn)識(shí)到“解決問題需要運(yùn)用多種學(xué)科知識(shí)”。

（三）評(píng)估改進(jìn)：測(cè)試評(píng)價(jià)性能

第六課時(shí)的主要任務(wù)是在明確測(cè)評(píng)方法后按測(cè)評(píng)單測(cè)試船的各項(xiàng)性能。實(shí)踐中，學(xué)生制作的小船很難一次性完全達(dá)標(biāo)，所以測(cè)試、評(píng)估、改進(jìn)常常是循環(huán)往復(fù)的。測(cè)評(píng)單如下。

“不同動(dòng)力系統(tǒng)的小船”測(cè)評(píng)單

第_______組

?測(cè)評(píng)方法：

①按順序?qū)?艘小船分別放入平靜的水面進(jìn)行測(cè)試，每次只能測(cè)試1艘小船。

②小船全部測(cè)試完畢后，從多個(gè)方面評(píng)價(jià)不同動(dòng)力系統(tǒng)的小船的行駛效果，進(jìn)行排序。

③給出測(cè)評(píng)建議，選擇最優(yōu)動(dòng)力。

?測(cè)評(píng)記錄：

?測(cè)評(píng)建議：

我們準(zhǔn)備選擇用_____動(dòng)力參加造船比賽，理由是（至少寫出兩點(diǎn)）：

①________________________________________________________

②________________________________________________________

③________________________________________________________

問題解決的過程是多種認(rèn)知活動(dòng)共同參與的過程，如分析、綜合、判斷、推理等。在此過程中，學(xué)生的思維極為活躍。

四、總結(jié)反思：開展單元整體教學(xué)評(píng)價(jià)

評(píng)價(jià)與反思是問題解決能力的重要組成部分，學(xué)生在解決一定的問題后，對(duì)問題解決的過程、方法和結(jié)果進(jìn)行積極的總結(jié)與歸納。這一評(píng)價(jià)反思的過程是發(fā)展學(xué)生問題解決能力的重要渠道。［4］

（一）確定評(píng)價(jià)形式，反饋教學(xué)效果

教師應(yīng)以學(xué)生問題解決的過程與水平為依據(jù)，進(jìn)行評(píng)價(jià)量規(guī)的設(shè)計(jì)。評(píng)價(jià)以表現(xiàn)性、形成性評(píng)價(jià)為主，具有連續(xù)性和真實(shí)性特點(diǎn)，有助于教學(xué)策略的動(dòng)態(tài)調(diào)整。本項(xiàng)目的評(píng)價(jià)秉持過程和結(jié)果并重的原則，采用自評(píng)、互評(píng)等手段，涉及學(xué)習(xí)態(tài)度、產(chǎn)品質(zhì)量等維度（如表3）。

單元整體教學(xué)是一個(gè)有機(jī)的整體，著眼學(xué)生學(xué)習(xí)力的深度發(fā)展，注重活動(dòng)過程的檢測(cè)和診斷。教師需要進(jìn)行實(shí)時(shí)與量化的多元評(píng)價(jià)。如以活動(dòng)評(píng)價(jià)表為向?qū)В瑓f(xié)助學(xué)生對(duì)小組成果展開實(shí)時(shí)監(jiān)控，內(nèi)嵌競(jìng)速評(píng)價(jià)、講演評(píng)價(jià)等多時(shí)段、多主體的評(píng)價(jià)活動(dòng)，使學(xué)生向優(yōu)秀等級(jí)靠攏。

（二）度量實(shí)踐評(píng)價(jià)，促進(jìn)能力發(fā)展

本項(xiàng)目在“分析—設(shè)計(jì)—開發(fā)—實(shí)施—評(píng)價(jià)—反思—完善”的推進(jìn)過程中幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)了思維的進(jìn)階和產(chǎn)品的迭代。評(píng)價(jià)在各個(gè)節(jié)點(diǎn)反復(fù)出現(xiàn)，給予產(chǎn)品和思維在創(chuàng)新機(jī)制上的保障。評(píng)價(jià)過程也是發(fā)現(xiàn)證據(jù)、升華思維的過程。

根據(jù)產(chǎn)品與學(xué)生素養(yǎng)兩個(gè)視角，教師開發(fā)了適合本項(xiàng)目的評(píng)價(jià)工具，用實(shí)踐參與度量表提供保障，給學(xué)生反思的機(jī)會(huì)，改善學(xué)生的學(xué)習(xí)效果（如表4）。在問題解決的過程中，教師允許學(xué)生犯錯(cuò)，引導(dǎo)學(xué)生將錯(cuò)誤轉(zhuǎn)化為資源，對(duì)照度量表，進(jìn)一步提升解決問題的能力。

（三）基于實(shí)踐反思，創(chuàng)新教學(xué)路徑

項(xiàng)目化學(xué)習(xí)以學(xué)生對(duì)核心概念的理解為前提，教師提出與核心概念相關(guān)的驅(qū)動(dòng)性問題鏈，鼓勵(lì)學(xué)生自主解決問題。在長(zhǎng)時(shí)間的探究中，學(xué)生經(jīng)歷“分析問題—任務(wù)細(xì)化—設(shè)計(jì)發(fā)布—實(shí)施產(chǎn)出—評(píng)價(jià)迭代”的完整學(xué)習(xí)過程。

“小船實(shí)踐家”項(xiàng)目化學(xué)習(xí)貫穿整個(gè)單元，為單元整體教學(xué)提供了路徑。教師整合單元知識(shí)，設(shè)計(jì)教學(xué)活動(dòng)，打破了原有教學(xué)中的單課落實(shí)形式，使學(xué)習(xí)具有延續(xù)性、創(chuàng)新性。學(xué)生親歷動(dòng)手動(dòng)腦的實(shí)踐活動(dòng)，體驗(yàn)科學(xué)知識(shí)與生活的聯(lián)系，最終達(dá)成解決真實(shí)問題的學(xué)習(xí)目標(biāo)。當(dāng)然，實(shí)施過程中也存在一些不足之處，如項(xiàng)目階段性跟蹤監(jiān)控后的跟進(jìn)、小組合作分工的合理性和實(shí)際效果的有效性不足，各小組學(xué)生能力差異較大導(dǎo)致部分小組積極性缺失，希望在未來的研究中能夠改進(jìn)。

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（1.浙江省建德市明鏡小學(xué)?2.浙江省建德市壽昌第一小學(xué)）