在“动手”与“动脑”间追寻科技创新的奥秘

宋文

项目式学习活动要求学生开动脑筋进行创造性的设想，再通过动手实践用具体的作品实现内心的科学创想，可帮助小学生打好科技创新的基础。

在小学科学教学中开展项目式学习，可以将动手与动脑结合起来，为学生提供施展科学想象力与创造力的平台，引导学生追寻科技创新的奥秘。项目式学习要在做中学，并让学生以具有创造性的方式去实践，强调活动应当产出创新性的成果，符合科学课改的理念。实施项目式学习活动，要求教师更新教学思路与策略，引导学生基于自身能力开展科技创新。

一、开展项目式学习的思路分析

科技创新活动既与课内知识紧密相连，又往往超越了课本内容的层次，因此教师要重视对项目式学习活动的有效组织，以符合小学生认知规律的方式推进学习。开展项目式学习活动顺应了时代对于培养创新型人才的要求，但是小学阶段学生具有知识和方法的局限性，如果缺少教师的合理引导，便很难从单纯的学习转向实践创新。从知识的角度来看，创新实践项目要体现与学生已有知识基础的衔接性，而且教师要以适宜的方式补充部分课外知识。从方法的角度看，学生习惯了被动学习，即使开展科学探究活动，也大多只是从事验证性的实验，并不了解科学创新的方法。因此教师在组织项目式学习时要多从学生的角度思考，丰富活动的方法支架，并持续引导学生积累和总结好方法。总之，在开展项目式学习时，要突出“导学”的思路，通过适当引导促进学生的能力提升。

二、项目式学习活动的实施策略

项目式学习活动以具体的科技创新项目为依托，教学过程则要符合科学教学的普遍规律。

（一）构建项目，融入趣味

科技创新项目本身具有趣味性，小学生才会萌生多重创意。项目可与课本挂钩，再从生活中提取有意义的创新点。越是与生活密切相关的项目，便越是能够引起学生的好奇心，让学生主动质疑和求解。如学习了有关交通工具的知识后，学生认识到随着科技的进步，汽车的行驶速度越来越快，数量也越来越多，但是很容易造成交通拥堵，非常挤占公共空间。教师可构建科学创新项目“节省空间的汽车”，让学生使用纸板、塑料板等材料尝试搭建可支持伸缩折叠的汽车模型，显示如何通过动力传递来改变汽车的结构。学习了与“火”有关的科学知识后，学生知道了火焰的外部与空气结合度最高，温度也最高，因此可以构建科技创新项目“科学加热——节能的煤气灶”，让学生探索怎样始终以火焰的外焰对锅具进行加热，这样对食物加热更快，也更节省天然气。这些项目融入了生活的趣味，为学生提供了发挥才智的空间，可以激发学生参与，让学生在实践中锻炼提高。

（二）巧妙启发，拓展思维

科技创新项目大多与学生的既有知识经验具有一定的距离，当学生面对一个新的项目时，可能会存在茫然心理。在科技创新项目中遇到的问题，仅凭旧有的知识结构无法解决，只有在旧知中融入新的要素，才能够突破原有的认知范式，找寻到解决方案。教师要巧妙启发学生，将项目与学生的知识背景链接起来，拓展学生的思维。来自教师的启发不是指教师直接说明问题解决方法，而是通过铺设适宜的思维跳板，将学生的思路引向更具备建设性的方向。

教师可针对科技创新主题开展问答活动，以问促思，引导学生将既有知识与新的应用情境建立起联系。例如，教师构建了“马路吸尘器”科创项目，让学生结合所学知识，设计一台可以在马路上进行清洁作业的吸尘器，吸走落叶、纸屑等物品。教师最初将这个项目的要求告知学生时，学生普遍都认为难以完成，大脑中完全没有思维线索。教师可以引导学生观察家庭中使用的吸尘器，让学生从物品功能的角度，说说家里的吸尘器包括哪些部分，让学生发现吸尘器由灰尘吸收部分和储存部分两个基本结构组成。其次，再让学生想一想，如何在没有电力的情况下实现吸收和储存垃圾的功能，待学生的思维变得开阔后，再慢慢地从教师提问转向学生的主动发问。问题是一切发明创造的起始，通过聚焦问题可逐步激发学生灵感。

（三）小组合作，共同创造

小组合作是开展项目式学习活动的基本组织策略，要抵达科技创新的目标，往往要借助来自同伴的力量。在共享思想的过程中，可以激发“头脑风暴”，促进学生之间智慧的相互生成与推动，每名学生对于项目的意见都会对其他学生构成启发。在动手实践时则可支持学生基于科创活动需求展开分工，一起克服关键的实践难点。小组共同开展学习和攻克难关的经历，也可以提升学生从事科技创新活动的乐趣体验，让学生在相互激励之下开展活动。

当学生初步形成完成项目的思维方案时，教师可以让学生开展交流与沟通，相互讨论想法，让想法类似的同学构成小组。为了帮助学生排除障碍，教师应当主动关注学生的科技创新过程，针对他们不太熟悉的活动提供思路点拨。比如，科技创新活动中涉及设计图纸环节，小学生一般在这方面经验较少。教师可以指导学生怎样绘制模型图，反映作品的基本结构，再提示学生添加一些细节。如在“马路吸尘器”项目中，一个小组的方案是设计一个手推车，前端使用两个斜板构成夹角，汇拢垃圾，再装入网兜内。教师指导该组学生如何画图反映立体结构，并提示学生要对前后轮的大小进行正确设计，以创造省力的手推车，便于上路使用。教师只以思维点拨、提供必要知识等形式参与项目，主要的探索与发现由学生自己在小组合作的框架下完成。

（四）作品改进，循环提高

科技创新离不开改进，在一次次改进中，学生每次都能发现更多的进步空间，可实现循环提高。所有科技创新成果，无不是反复实验和反复改进的结果。小学生处于学习科学的早期阶段，当刚刚接手一个项目时，不可能做到尽善尽美，需要借助不断的反思与改进，才能产出真正的成果。开展项目式学习时，教师可以将“动手”的过程细分为多个阶段，在每个阶段结束后都实施展示与反思的活动，教师在现场进行观察后指出怎样完善科创作品。

例如，“航空模型”是小学生开展科技创新的常见项目，作品的改进与学生的提高都要通过多次的试飞实践和反思来实现，教师要在模型试飞现场指导学生。有的学生制作了模型后，会发现自己做的飞机虽然结构完整，却飞不高。教师则和学生一起分析问题：是否机翼的上下表面设计不合理，无法造成有效的空气流动压力差；是否模型机体所携带的电池耗能太快；是否飞机本身的结构不稳、材料结合不牢，一旦移动就容易失去重心。教师引导学生多从几方面思考，重新审视手工作品，通过观察找出问题产生的原因，让模型不断完善。对作品的循环改进最能够体现动手与动脑相结合的精神，教师在学生参与实践的全过程中帮助学生反思，学生才能获得实质性进步。对作品的循环改进也可以培养学生精益求精的科创精神。

（五）注重评价，深化体验

项目式学习的评价过程是教学活动的有机组成部分，在评价过程中不仅可选出优秀作品，也可引导学生回顾整个科学创作过程，以深化学生的内心体验。在评价中，要注意兩方面。一是对结果的评价，教师应该做到兼顾作品的创新性与完成度，表扬积极思考和努力实践的学生个人与团体，肯定做出了成果的学生。从学校的层面来看，可以借助科学课堂、实验室、校园科技节等平台来展示他们的科创成品。二是对过程的评价，在项目结束后，可以举办“讲述我的科创小故事”活动，让学生开展自评与互评，说说在项目式学习中那些最令自己感到鼓舞的经历，谈谈这对自己科学创新的启示。教师要重视调动学生的情感，让他们发现科学创新活动中包含的无穷智趣，体会科学的美感。

三、教学实践反思及总结

项目式学习活动以科技创新为旨趣，最符合科学本身的价值定位，能使科学课程的学习超越课本知识的范围，让学生学以致用，完成从学习到创造的跨越。回顾和反思开展项目式学习活动的实践经历，可以发现激发学生的创新思维是教学重点，学生的思维模式应从学科学向用科学转变。教师要善于构建符合小学生兴趣与能力的项目主题，并重视对学习活动的指导与评价，以促进科技创新成果的实现，让学生通过参与实践，成长为具有创新创造能力的高素质人才。

①本文为2019年江西省基础教育研究课题一般课题“项目式学习在农村小学科技创新教学中的应用研究”（立项编号：PXZH2019-202）的研究成果