小学科学项目式作业的设计、实施与评价——以六年级“工具和机械”单元教学为例

梁东红

（仓山区教师进修学校，福建 福州 350007）

传统的小学科学作业往往围绕教材知识点的理解与掌握，采取一课一练的单一形式，不利于学生在实际问题情境中灵活应用所学的知识与方法，发展分析、探究和解决问题的能力。《义务教育小学科学课程标准（2017 年版）》指出，要设计学生喜闻乐见的科学活动，引导学生主动经历科学探究和技术与工程实践过程，逐步学会自主学习和合作学习，成为具有终身学习能力的学习者。［1］

小学科学项目式作业与课堂教学有机结合，将作业“项目化”，结合课程标准、教材和学生学情，生成具有现实意义的项目，融合不同学科的知识，构建作业支架，探究实际问题，实施有效评价，发展学生科学核心素养。项目式作业有别于传统科学作业，是项目式学习的重要载体。学生围绕具体的作业内容，优化学习资源，合作探究、实践体验、大胆创新，促进有意义的深度学习，也充分体现“以学生发展为本，以能力发展为主”的研究性学习教育观念，其设计、实施及评价体现学生中心、活动情境、评价多元等基本原则。根据科学学习特点及教学实际，将项目式作业总结为确定项目作业主题、明确多维度作业目标、制定作业内容分层要求、使用量规优化作业评价四个基本流程，从而实现项目学习意义化的建构。

一、项目确立——作业主题的策划

小学科学项目式作业设计中，确立项目是策划作业的主题和目标。项目的确立应基于课程标准、教材内容和学生经验，考虑学生学习进阶和认知发展层级。项目主题应贴近生活实际，源于真实问题，能覆盖科学学科核心概念，使学生感兴趣、可操作，能综合应用科学方法，实现有意义的学习，发展科学核心素养。项目式作业主题的策划原则如图1 所示。

以小学科学六年级“工具和机械”单元为例。学生通过生活实践，知道使用机械可以省力，如用羊角锤拔钉子；使用机械可以提高速度（省时），如骑变速自行车；使用机械可以使工作更方便，如使用定滑轮提升重物等。学生已经意识到机械与生活密切相关，但对其中涉及的简单机械原理并不了解。从教材层面看，该单元要求学生通过观察、研究杠杆等不同类型的简单机械，认识这些机械的构成及其功能；通过研究自行车这一常见的交通工具，知道它是一种由简单机械组合成的机器，总结有关工具和机械的认识。基于教材单元结构，结合生活情境，整合零散知识点，可策划项目式作业“设计制作液压式挖掘机”。挖掘机是一种常见的复杂机械，它的很多部位都是由杠杆、轮轴等简单机械组合而成的。将生活中的挖掘机与“工具和机械”单元知识整合，让学生了解简单机械的原理及其形状结构，认识液压传动原理等科学知识在实际生活中的应用，鼓励学生在了解简单机械原理的基础上，创新制作液压式挖掘机，激发创造潜能，培养解决实际问题的综合能力，实现深度学习。

作业目标是教学目标的延续，需要综合考虑科学教学的四维目标和项目式作业的跨学科特点，兼顾学生的实际水平和认知发展情况。“工具和机械”单元的教学目标是“知道不同的机械具有不同的结构和功能，能选择合适的工具和机械解决实际问题”，将其与课程标准中的主要概念“技术的核心是发明，是人们对自然的利用和改造”相关联，整合形成科学、技术、工程、艺术、数学等多维度的项目式作业目标。（1）科学目标：组合杠杆、轮轴等简单机械，创造新机械，解决生活中的实际问题。（2）技术目标：利用简单机械原理、液压原理，绘制复杂机械设计图；根据实际情况，标明各部件形状、大小、长度等。（3）工程目标：按照设计图，选择合适的材料制作相应部件，组装液压式挖掘机；根据测试效果完善作品。（4）艺术目标：装饰液压式挖掘机，使其更具特色。（5）数学目标：能够对制作材料的大小、长度、经费等进行测算；针对测试数据进行分析处理。明确项目式作业目标，有助于教师逆向思考，确定希望学生通过项目式作业掌握的知识内容和能够完成的事情，为学生搭建作业支架，更好地完成项目式作业。

二、项目实施——作业内容的设计

（一）建构作业的情境框架

项目式作业是一种基于真实情境的系统性的研究活动。从学生熟悉的生活导入，使作业内容与生活情境有机结合，可增强项目式作业的真实感与亲切感，激发学生探究完成项目式作业的兴趣与动机；在具体情境中进行知识迁移，有助于学生形成逻辑严密的概念结构，培养综合解决问题的能力。［2］在明确项目式作业主题“设计制作液压式挖掘机”后，教师可播放学校附近工地液压挖掘机工作的视频，引导学生观察并提出问题：挖掘机在完成挖土、卸土等动作时，机械的各个部位是如何配合的？仔细观察挖掘机各部位，你能找出本单元所学的简单机械吗？通过创设真实问题情境，启发学生思考，将学科内容有机整合，开展真实情境下的探索和研究。

（二）充实作业的内容设置

作业内容是教师提供给学生的一系列项目任务。教师应深入分析学情，选择合适的作业内容，提出明确的项目任务，搭建有效的项目学习脚手架。基于项目式学习理论，项目式作业应包含阐释性内容、阶梯性内容、实践性内容三个部分，驱动学生开展一系列由易到难、逐步递进的实践活动，使他们在解决问题过程中，构建自身知识体系结构，完成项目作业成果，形成高阶学习能力。

1.阐释性内容，搭建支架

阐释性内容的主要作用是搭建项目式作业支架。教师不必在项目式作业初期就向学生灌输太多信息，而是在学生需要或请求获取信息时再提供阐释性内容，帮助学生有针对性地解决问题。学生在学习阐释性内容时，对项目式作业涉及的相关知识、技能和方法获得整体性了解，有助于提高学生完成项目式作业的流畅度，培养自主学习能力。例如，在“设计制作液压式挖掘机”作业的准备阶段，教师引导学生联系“工具和机械”单元相关知识，分小组分析、描述挖掘机的主体结构。组织学生观看视频，结合挖掘机的简易结构图，讨论生成问题清单：铲斗与斗杆、斗杆与动臂、动臂与工作台、工作台与底座之间分别是哪种简单机械？它们又是如何实现传动的？学生通过教师提供的视频、结构图等阐释性内容获取相关信息，分析挖掘机各部位的结构和功能，为后续选择液压式挖掘机的制作材料和工具做好准备。

2.阶梯性内容，层级递进

项目式作业关注知识难易程度的层层递进、技能复杂深度的循序渐进。教师应从学生实际出发，针对其知识基础、学习方法、心理特征等方面的现实情况，由易到难、前后关联地设计阶梯性内容，前一个作业内容的完成可以促使后一个作业内容的开展，螺旋上升、环环相扣，提高学生运用知识分析和解决实际问题的能力。“设计制作液压式挖掘机”作业的基本流程为：提出问题，“如何组合杠杆、轮轴等简单机械，设计制作新机械”；分析问题，建立“工具和机械”单元相关知识与问题间的联系，分析挖掘机主体结构，绘制机械图，制作挖掘机；作业成果的展示交流、评价改进。其中，设计和制作铲斗与斗杆的拼接组合是作业的最大难点。教师应充分关注知识难易程度和技能复杂程度的层级递进，细化作业内容。（1）知识准备：引导学生反复观察铲斗的结构并拆解模型，通过简易结构图明确形状结构原理。（2）技术准备：利用铲斗与斗杆拼接的结构原理，绘制拼接设计图；根据实际情况，标明部件的形状、大小、长度等。（3）制作改进：按照设计图，选择合适材料制作相应部件，实现铲斗与斗杆之间的转动，并根据测试效果改进完善。项目式作业内容的阶梯性设计，适时适度地为学生搭建适当的支架。教师通过层层递进的作业内容，驱动学生循序探究，步步深入，充分发挥他们的探究积极性和主观能动性，发展探究实践技能、逻辑思维能力和分析解决问题能力。

3.实践性内容，动手动脑

小学科学课程强调从学生熟悉的日常生活经验出发，通过亲身经历动手动脑的探究实践活动学习科学，注重动手与动脑的结合、知识学习与实践活动的结合、理解现象和解决问题的结合，着力提高学生的各方面能力。项目式作业需要学生亲身实践，这种实践不只是单纯的观察或动手，而是带有思考、假设、验证性质的“行动”或“制作”，是在“动手动脑”中整合技能发展和态度形成。［3］“设计制作液压式挖掘机”作业的核心内容是挖掘机成品的制作。学生小组需要选定制作挖掘机各个部件的材料及辅助工具，在实践操作中掌握剪裁、打孔、拼接的技巧。例如，在用两只针筒和一根塑胶导管连接组成传动液压杆时，学生通过反复推拉，体验动力的传递过程，思考讨论如何连接针筒与其他部件，实现为转动部位提供动力，为液压式挖掘机整体制作奠定基础。促进学生知识的内化和融会贯通，为实现深度学习提供新途径。实践性内容是项目式作业不同于传统作业的典型特征，除了实在的、可见的产品外，还包括学生完成产品过程中收获的实践经验。实践性内容将静态的教学内容重新解码生成动态的学习过程，确保学生有充足的时间动手实践与动脑思考，加深对核心概念的理解，并将其灵活应用于真实情境中。

三、项目作品——作业成果的评价与反思

项目式作业的成果具有鲜明的“项目”特色，既包括学生完成项目式作业后获得的项目产品、项目方案，也包括学生在活动中习得的知识技能、掌握的学习策略和方法以及学习兴趣和习惯等过程性的成长收获。因此，项目式作业需要实施多元评价，不仅关注学生知识、技能和素养方面的发展，还关注学习过程、思维动态、技能运用和学习成就。应通过评价鼓励学生对作业成果进行反思，修正自己的错误，吸取他人的优点。

量规评价是一种对学生学习过程进行形成性反馈的评价方式，可以较好地实现多维评价。教师应根据项目式作业的特点制定评价量规，优化评价方式。评价条目既要清晰地反映项目作业设计与制作的过程，又要全面呈现学生完成作业过程的状态、观念、意识、贡献等不同方面。例如，从项目作业设计与制作、汇报与交流、流程管理三个方面开展评价：设计与制作包括方案设计、材料选择、测试迭代、完成度与创新性等具体条目，汇报与交流包括结构与完整性、语言表达、操作效果、倾听交流与评价反馈等具体条目，流程管理包括作业目标、分工合作、团队建设等具体条目。通过量规评价，教师可以衡量作业成果离预设目标还有多远，以便基于实证进行教学调整；学生可以了解自己学到什么程度，以便不断反思，自我提升。［4］

以“设计制作液压式挖掘机”作业为例，可综合三个维度的不同指标设置评价水平。（1）水平1 的表现包括：设计图完整，标注各个部件的尺寸大小；能按照设计图选择适当材料进行制作，能根据科学原理或实测数据进行改进；成品能实现挖掘、回转、卸载等动作；经费成本小于30 元；展示过程表达流畅、层次清晰，能清晰地回答教师和同学提出的问题；所有成员参与任务，分工明确，完成高效。（2）水平2 的表现包括：设计图比较完整，基本标注各个部件的尺寸大小；基本按照设计图选择适当材料进行制作；成品能实现挖掘动作，但不能实现回转、卸载等动作；经费成本为30～40 元；展示过程表达比较流畅，能回答部分问题，但不完整；所有成员参与任务，但分工不够明确。（3）水平3 的表现包括：设计图不完整；没有按照设计图选择适当材料进行制作；成品基本上有挖掘机的外形，但挖掘动作不够流畅；经费成本大于40 元；展示过程表达不够流畅，层次不够清晰，不能回答相关问题；仅有部分成员参与任务，分工不够明确。上述量规评价的实施，可综合采用学生自评、小组互评、教师点评的方式，引导学生自我反思，准确识别自身的优点与不足，共享成功经验和失败教训，实现共同成长。［5］