素养立意下的科学项目化学习策略研究

杨 青

(浙江省杭州市临安天目初级中学 浙江 杭州 311300)

1.问题的提出

在初中科学课程标准中把科学探究放在首个内容，足以突出科学探究在整个课程中的重要地位，课程标准还提出初中科学课程的内容组织重点突出“整合”与“探究”两个特点。笔者理解的“整合”不仅仅是教材中知识部分的整理、难度的调整，更是依托科学实验，在“科学探究”上找到更适合学生心理发展特点，从学生身边熟悉的事物出发，整理开发出操作性更强的学习方法。研究近几年的全省科学中考卷，发现整合性的实验探究题比重在逐年增加，对学生的实践探究能力考查越来越体现在各种细节上，因此教师在初中科学的教学过程应重新认识科学探究的重要性，摒弃一些“纸上谈兵”式的实验教学，让科学的实验教学越来越靠近平时的常规课堂。

尽管我们教师都知道科学实验在初中科学教学中的重要性，在课堂教学中也在有意地跟学给学生渗透实验的重要性，然而学生交出关于科学实验探究的答卷却是无法准确描述实验现象，不着重点；设计实验思路不严谨，生搬硬套；学生分组实验成功率低，动手能力弱，完成实验速度慢；实验整理习惯差、操作不规范，中考实验探究题失分多等。根据笔者的实际教学，出现以上的事与愿违的现象，主要原因有以下几点：①对于每年级有16个班级的大规模农村学校，实验室资源短缺，真正做到常态的科学探究课堂频次不一，形式也较单一；②很多实验的条件过于苛刻，实验本身可见度不高；③中考的要求和紧张的课时之间的矛盾影响学生实验的全面开展。因此很多教师在教学过程中宁愿采用播放实验视频、课件演示实验Flash、黑板作图模拟实验来处理演示实验，虽然这样的实验教学效果不能像学生亲身体验那般印象深刻，但至少操作规范、现象明显，并且在有限的课堂教学时间里完成教学任务。而在课时不多的几次学生分组实验中真正参与实验的基本上是科学成绩较好、动手能力较强的个别组员，其他组员只是旁观者，甚至实验完成了也没搞明白为什么要做这个实验。

基于以上科学实验教学的现状，本文提出依托科学实验，开展项目化学习，力图增加每位学生的锻炼机会，激发对科学的学习兴趣，达到提高学习效率的目的。

2.项目化学习的概念

项目化学习是指师生在一段时间内，通过研究并应对一个真实的、有吸引力和复杂的问题、课题或挑战，从而掌握重点知识和技能。项目化学习的重点是学生的学习目标、包括基于标准的内容和例如批判性思维、问题的解决，合作和自我管理等技能。相比传统的科学实验教学，项目化学习不仅仅是动手做，更需要学生解决相关的科学问题，但又不是解决简单而不真实的问题，而是需要学生在项目学习中不断创设新情境，创造性地解决复杂问题。

在初中科学学习过程中，随着物理、化学知识的不断深入，对学生理解能力、阅读能力、逻辑推理能力等各方面的要求越来越高，刚刚升入八年级的学生明显有“科学由偏文科的学科突然转到了理科学科”的切身体验，导致部分七年级的学优生突然转成了中等生，而原本的学困生越来越难转化为中等生或学优生。有研究表明项目化学习对学业中等或偏下的学生更加有效，项目化学习充分激发学生的好奇心和求知欲，对调动中等或偏下以及富有创造性潜能的学生的积极性起到重要作用。

3.项目化学习的实施策略

完成一项完整的项目化学习一般按以下六个操作步骤进行：(1)明确任务；(2)制定方案；(3)协作实施；(4)点拨检查；(5)展示成果；(6)评估检测。因此笔者认为要发挥出项目化学习的优势，教师在提出有效项目、明确项目任务上必须下功夫，只有项目提出的方式有效目合理，学生才能够主动地投入到项目中，完成项目的操作。已有研究表明，高质量的项目化学习设计和学生学习质量的提高有积极正向关系，一般来说，项目化设计的质量越高，学生学习的质量越高。而且教师应当认识到设定一定的情境，对于学生主动参与项目也是十分重要的。所以，在提出项目时，教师应当先创建与学生生活经验相适应的情境，让学生认识到项目解决的实际意义，从而激发学生完成项目的欲望，增强学生学习的主动性。

下面以浙江版科学八年级上册第一章《水和水的溶液》教学为例，说一说笔者尝试项目化学习的实施过程：

3.1 设计有效的项目。

(1)项目应贯穿核心知识与技能。《水和水溶液》这一章的包含的内容有：通过分析地球上水的分布、水的循环及水资源的分布、水与生命的关系，使学生更进一步认识到水对人类发展的重要性；通过对水的组成、水的浮力的研究，让学生进一步了解水的重要性质；对物质在水中的分散状况及在水中的溶解和分离进行讨论和分析，对水污染的防治以及净化等问题进行了专题研究，让学生深刻体会到保护水资源人人有责的社会责任感。

本章非常重视对学生实验能力的训练，从实验仪器的使用、实验现象的观察到实验数据记录和分析都有相应的要求，也重视探究式的学习，结合知识呈现的过程，安排了多个探究活动，通过这些活动使学生较好地体验科学家的探究过程，培养科学探究的能力。紧紧围绕着本章的核心知识与技能，确定了以下项目化学习思路。

为了降低项目的难度，考虑每个子项目的关联性，笔者在设计本章的项目化学习时，舍去了水的浮力和水的组成两块内容，这两块内容可以在项目化学习结束之后另外组织教学，或者尝试设计其他主题的项目化学习。

(2)项目应体现可操作性和真实性。笔者尝试的项目化学习是基于科学实验而展开的学习方式。在该项目化学习开展的前期，我们的科学课堂并没有抛弃基础知识的讲授和基本技能的锻炼，以项目中的第一个子项目为例，在课堂上了解了“地球上水的分布”和“水循环的各个环节”之后，第一周学生在家完成“模拟水循环”为完成“我们如何应对资源短缺问题”这个总项目提供实验素材，锻炼自己的动手操作能力，有学生把热水封闭在保鲜袋中，观察保鲜袋内壁上出现很多的小水珠来模拟水循环；以此实验为参考，也有半数以上的同学(其中不乏中等或偏下同学)解决了更为复杂的“空气中是否有水”实际问题，有学生想到的在空杯子上方先垫一层保鲜膜再压上冰块，过一会把保鲜膜翻面，发现在保鲜膜上留下了很多的小水珠来证明杯中的空气中有水，该实验的设计与实施实现了由课堂上了解知识迁移至生活中的运用，不仅通过既动手又动脑来巩固科学知识，更是激发了学生学习科学的兴趣。

在整个项目化学习中，学生还将多次尝试可操作性的真实实验，有课堂中的小组实验“溶液的配制”，也有家庭模拟实验“污水的形成和自制过滤器”；还将结伴走访自来水厂、“五水共治”的重点工程等等。正因为这些子项目真实存在于我们的身边，依赖平常的课堂教学或学生原有的认知他们完全可以操作起来，于是在最大程度上调动了学生的学习积极性与参与性。尤其对于中等或偏下的学生，或许他们拿到一张练习卷提不起精神，但当他们参与动手操作或与人进行沟通时瞬间劲头十足，我想在周末的时间尽可能用项目化学习替代应试的做题，应该可以重新激发他们的好奇心和求知欲。

(3)项目应兼并简单问题和复杂问题。开展项目化学习时，首先要让学生对整个问题有大局观，不仅要解决一个个单独的子项目中包含的琐碎知识，更加要让学生知道在什么样的情境中，如何把已学得知识、已掌握的方法运用起来。因此在确定“我们如何应对水资源短缺的问题”这个项目时，必须从题目上就要体现项目的想要解决的问题，而在一个个子项目的设计中也尽量希望以低阶知识为踏板，来达成对高阶知识的理解与思考，即设计的项目应该兼并简单问题和复杂问题，希望学生在完成项目的过程体会到学以致用后解决复杂问题而获得的成就感。例如在子项目“如何将污水转化为可以饮用的净水”的设计中，学生已经在科学课堂上学习并练习了沉淀法、过滤法、蒸馏法等分离方法，而在项目化学习中对这些知识和技能的所达到的目标不是“了解”或“掌握”，而应该是“应用”会“解释”，所以需要学生在有条件的前提下开展走访学习自来水的井水过程或听专业人员讲解净水器的净水原理，然后在家中能找到的有限材料制作过滤器，完成污水转化为净水的方案(如图3)。在此过程中学生的思维容量不再仅仅是几个简单实验的操作要领，而是在生活实际中遇到真正复杂的问题时，可以马上提取的一整套可行方案。

3.2 提供完成项目的多种形式。依托科学实验开展的项目化学习的形式可以多种多样，以达到培养学生多方面能力的目标。以笔者的项目化学习为例：第一次的水循环模拟实验开展的形式主要是家中学生个人单独设计并完成实验，锻炼的是每位学生的实践能力。同时也为解决下一个问题“水可以再生，为什么说人类面临着水资源的短缺？”提供了思考的方向，学生必然会对该问题提出各种各样的猜想，那么带着这些自行整理好的猜想回到我们些科学课堂继续学习时，采用观点相似的个人自行组队后再进行小组合作，发挥小组中语言表达能力强的组员作用开展辩论的来轻松地归纳总结出“水污染的途径及危害”。而在进行“溶液配制实验”时，采用的是小组实验，鉴于希望在课堂有限的时间里尽可能让所有学生掌握基本的实验技能，教师就必须参与到分组中去，一般以学生之间的能力差异，性格差异等作为分组的原则，进行组员的安排。保持每个小组当中成员之间的差异，然后在小组中进行项目的具体细分，安排每个学生的特定任务，以便每个学生在彰显个人价值中，共同促进项目的有效实施。在整个项目中还会用到走访调查、参观学习等形式。

3.3 引导项目成果的展示。

(1)应用社交软件引导成果展示。在信息时代，学生之间和学生与老师之间的交流已经不局限在纸质层面上了，可以应用手机上的钉钉等社交软件让学生把拍摄的实验图片或实验视频传送给老师进行点评，在该项目实施中的第一次成果展示，学生上交的作品五花八门：有拍摄的图片实验现象不明显；有告诉老师实验现象最明显的那次没有拍摄下来；有实验操作时手忙脚乱的；有实验视频中混有其他嘈杂声音的等，老师针对以上的情况一对一加以点评，学生再去做改进。等展示的成果中出现共性问题时，可以建立学习小群，让学生在群里发表自己的想法或修改方案。例如“证明空气中有水”的方案设计有以下几种：①采取把棒冰直接放置在空气中观察表面是否有水珠；②冰饮料放置在空气中观察饮料瓶壁上是否出现水珠；③在空杯子的上方覆盖塑料膜，再压上冰块，观察塑料膜的下方是否出现水珠。那么选用相同方案的同学拉入同一个学习小群，相互观看同学的操作要点，学习同学的亮点并对自己的不足之处加以改进，共同讨论并最终得出改组方案实施的最佳时间条件及操作，选派组长完成一个边讲解边实验操作的完成实验视频，作为总项目成果展示时的一个素材。

(2)通过小组辩论引导成果展示。在解决一些实际问题的过程中，学生自然会出现各种想法，这时教师可以把典型的想法进行汇总和分组，在做好前期的引导工作后，组织小组辩论，通过小组之间的问答与讨论，试图寻找解决问题的最优方案。如各小组在“如何证明空气中有水”的辩论中就出现了以下的激烈讨论：方案①棒冰表面的水珠可能来自棒冰中水的熔化；方案②中饮料瓶壁上的水珠可能从冰箱空间内的空气中带出；方案③也许是最佳方案。在此过程中充分发展了学生的逻辑思维能力，体现了学生的科学素养并锻炼了语言表达能力。

(3)撰写调查报告引导成果展示。完成调查走访式的小项目，八年级的学生也许实践的经验较少，教师应该在学生实践之前引导做好调查问题的设计、实践过程中笔记记录的内容方向以及走访结束之后调查报告的撰写模版设计等，让学生带着明确的任务投入到项目中去，而不是漫无目的，走访结束带回来的只是到过过现场的几张照片而已。以下是学生展示的“走访净水器销售处了解净水原理”的部分成果：

从以上较为稚嫩的调查学习报告可以看出，学生整理的材料不够全面，社会实践的经验不足，但迈出了有课堂走向社会的重要一步。学生可以从他们的视角感受科学与我们的日常生活息息相关，体会到科学知识的实用性，从而指导学生在今后的学习中注重知识的积累、方法的总结，提取知识时的自信培养。

在完成“我们如何应对水资源短缺问题？”的项目化学习中，教师明确了本项目的各个任务，并在实施的过程中加以引导和点评，在项目接近尾声的时候，学生手头上有大量的项目素材，因此最后进行内容是让学生进行文字排版等，当学生完成任务后生成文字排版的成果，结合项目前期准备好的实验素材、调查报告等素材，教师组织学生进行组长汇报，组员补充的形式进行项目总成果的展示。在成果展示的阶段，学生充分发挥团结合作精神，各个组员取长补短，积极参与，从而激发了学生的学习热情，促进了学生的成长。总之，在成果展示阶段，教师要为学生搭建进行各种形式、面向各个层面学生的展示的平台，让学生将自主操作的成果呈现给其他学生。随后把操作中出现的问题、遇到的难题以及如何找到解决方法等，让教师和其他学生更加细化地了解到各个小组的项目完成度。最后，教师还可以组织学生参与到评价的活动，让学生在今后的学习中得到宝贵的经验，为下一次的项目化学习提高成品的质量。

4.成效与反思

由以上的项目化学习设计可以看出，在进行项目化学习时，并不是舍弃传统的科学课堂教学，或者把安排在课堂上的演示实验、观看实验操作视频等全盘否定，而是需要学生在了解了基础的科学知识和必要的基本技能之后，更加突出科学就在我们身边，提供给学生一个学以致用的机会，让学生体会到学科学不仅是为了应试，更能解决生活中的实际问题。在将近一个半月的时间里，我们基本完成了以解决“我们如何应对水资源短缺的问题？”为主题的持续性项目化学习，在此过程中，学生学习科学的精神面貌发生了明显的转变：知识的获取由被动接受向主动吸收转变；技能的培养由消极应付向积极参与转变；能力的提升由盲目刷题向实际应用转变。在单元检测中，大部分中等生的成绩有较高幅度的提升，但对后进生成绩的提升帮助不大，尽管他们在项目化学习中积极参与，另外在进行项目化学习时，尽管大部分任务安排在周末自主完成，专题复习课上安排项目的成果展示，但实践之后发现在教学进度上有些紧张。希望在以后尝试项目化学习时，能够在项目的设计上更精准，在成果展示的节奏安排更紧凑，真正让项目化学习帮助更多的学生在找到学习科学的乐趣同时，提升科学素养。