基于领域统整的项目式学习《水的重生》教学活动设计与实践

顾洁

小学科学课程注重从整体上认识自然世界，旨在综合发挥物质科学、生命科学、地球与宇宙科学、技术与工程四个领域的教育功能，培养学生的核心素养。项目式学习作为一种新型教学模式，为小学科学四个领域的整合提供了有效途径。本文以基于领域统整的项目式学习《水的重生》为例，探讨项目式学习实现跨领域探究的应用，并对教学实践提出思考。

近年来，项目式学习（Project-Based Learning，PBL）引起了教育界的广泛关注，这种教学模式倡导以学习者为中心，将学习融入真实、复杂的问题情境，通过团队合作调查、探究、解决问题，内化隐藏于任务背后的知识，提升学生的综合素养。小学科学课程是一门综合性课程，包括物质科学、生命科学、地球与宇宙科学、技术与工程四个领域的学习内容，四个领域是相互联系、密不可分的，各领域所涵盖的知识更是息息相关、融会贯通的。

基于领域统整的小学科学项目式学习，旨在将小学科学课程中物质科学、生命科学、地球与宇宙科学、技术与工程四个领域实现统整，打破领域之间的界限，改变碎片化、零散化、割裂式的学习方式，采用项目式学习方式实现领域内容的有效渗透和联系，发挥不同领域的教育功能和思维培养功能，提升学生的综合素养。基于此，本文设计并开展了小学科学项目式学习活动《水的重生》。

一、项目式学习活动目标的制定

《水的重生》主要面向小学五六年级学生，教学内容指向物质科学领域和技术与工程领域。学生将通过项目式学习，综合利用物质科学领域和技术与工程领域的知识和方法，解决真实情境中的问题，实现以下目标。

科学知识：了解污水的净化过程，知道可以用过滤和吸附的方法去除水中杂质;知道可以从颜色、浊度等方面来检测水样。

科学探究：根据要求绘制简单的污水净化器设计图;按照设计图制作简易的污水净化器，并进行测试;根据污水处理效果对装置进行优化。

科学态度：通过设计、改进，不断增强工程设计信心与创新意识。

科学、技术、社会与环境：意识到水污染给人类和其他生物带来的威胁，人的生活离不开水，具有环保和节约水资源的意识。

二、项目式学习的实施过程

（一）活动一：调查周边的自然水域

为了了解生活污水与洁净水的差别，从而探究污水的净化方法，教师可以通过线上平台，发布微课和课前学习任务单。课前学生以小组为单位，对周边的自然水域进行实地考察，了解周边水域的污染状况并取适量水样带回。对比取回的水样与自来水，通过多种方式的观察和比较，学生发现大部分从周边水域取回的水样颜色偏黄，有的还有难闻的气味，透明度不如自来水高，水面上有少许漂浮物，静置后水底有沉淀物。

学生通过考察水域的亲身经历，深刻意识到水污染给人类和其他生物造成的威胁。此活动不仅让学生了解了生活污水的特点，还激发了他们进一步寻求净化污水方法的兴趣，为接下来将要开展的活动预热。

（二）活动二：污水和污水的处理方法

对于污水的处理，学生很容易想到用捞网、滤网等工具将污水中的漂浮物和沉淀物过滤掉。然而简单的过滤并不能完全净化污水，我们可以通过观看视频，从自来水厂的净水步骤中找寻灵感。通过讨论总结，学生认为可以利用过滤和吸附的方法，一定程度上净化污水。我们可以通过颜色、气味、透明度、是否有漂浮物、是否有沉淀物、浊度这些方面来判断水样的过滤和吸附效果。

项目式学习提倡联系学生日常生活经验，通过亲身经历探究和实践操作活动解决真实情境下的问题。因此，教师可以启发学生从生活中寻找过滤材料，如：大石块、小石子、细沙、脱脂棉、海绵、纱布，测试它们的过滤性能。在测试过程中，学生也发现了问题：用这些材料过滤下来的水，浊度比原先的水样有明显的降低，但颜色和透明度上还是有所欠缺。我们还有什么办法能够将水进一步净化呢？教师带领学生认识了解活性炭：活性炭具有大量的细微孔，发达的孔隙结构可以吸附水中的杂质，显著降低水样的浊度。

这个活动将学生融入真实的问题情境，以问题驱动学习，启发学生积极思维，通过小组探究，让学生主动参与、动手动脑、积极体验，发现并解决问题，内化隐含在问题背后的科学知识。

（三）活动三：设计并制作简易污水净化器

学生通过观看视频，了解到在一些第三世界国家，很多人因为饮用不洁净的水而患病。可是当地居民没有足够的资金建造大型净水厂，我们能帮助他们设计一个简易的价格低廉的污水净化器吗？

在明确任务之后，学生通过讨论总结出两点：（1）我们简易的污水净化器主要采用过滤和吸附两种方式净化污水;（2）净化污水时先过滤大颗粒杂质，再过滤中等颗粒杂质，最后过滤小颗粒杂质。对于净水装置，很多学生想到用矿泉水瓶，这是个很好的办法，教师也鼓励学生有更多的材料选择。教师进一步明确污水净化器的设计要求：选择合适的材料，设计并制作一个简易污水净化器，在成本（如表1）不高于12元、净化时间不超过一分半钟的条件内，争取最佳净化效果。

（四）活动四：污水净化器的测试与优化

对于自制的污水净化器，我们可以通过对比水样净化前后的颜色、气味、浊度等方面对污水净化器进行测试，并结合净化时间综合评估净化效果，记录检测数据。针对测试结果，同学们一定还能提出很多优化改进的措施，例如：将净化后的水反复通过污水净化器，进行二次、三次净化，效果如何？水样中的细菌等微生物如何去除？如何改进污水净化器的“外殼”，使之能便捷、重复使用呢？

任何合格的产品都是经过反复测试优化后获得的，正是在这个不断发现问题、优化作品的过程中，学生运用所学的各方面知识，创造性地提出修改意见，发散了科学思维，锻炼提升了动手实践能力和小组合作能力。

（五）活动五：污水净化器的展示与评价

这个活动中，我们可以采用产品展销会的形式，以小组为单位，对设计制作的污水净化器进行展示与介绍，也可增加一些当下流行的方式，如直播带货，在活跃的课堂氛围中激发学生的学习兴趣。AFF0A036-B80C-4562-8286-3D557337B314

《义务教育科学课程标准》要求建立一个包括过程性评价和终结性评价的评价体系。本项目式学习的过程性评价主要从学习和教学的视角审视，由学生和教师一同开展;终结性评价主要以是否达到净化要求来检测学生学习所达到的水平。

（六）拓展与应用

我们制作的污水净化器在一定程度上可以将水中的杂质去除，这样净化出来的水已经可以用在生活中的很多地方了。若想要在第三世界国家广泛应用，课后我们还可以继续深入地从以下几个方面进行研究：（1）污水蒸馏净化工艺现已大力发展，利用身边常见的材料，将我们净化后的水进行蒸馏净化，这样得到的蒸馏水基本可以满足人类的饮用标准;（2）更换具有特殊性能的活性炭，如载银活性炭，能一定程度上起到杀灭水中细菌的作用;（3）课堂上制作的污水净化器容量较小，一次可以净化的水量较少，若要大规模使用还需继续优化。

三、教学实践的反思

（一）打破领域界限

项目式学习为小学科学教材中物质科学、生命科学、地球与宇宙科学、技术与工程四个领域的整合提供了有效途径。“水的重生”这一项目式学习跨物质科学、技术与工程两大领域，围绕各领域涉及的核心概念进行教学设计，加强了知识间的内在关联，促进了知识的结构化，体现了小学科学综合性的特点。例如，学生在选择过滤材料的活动过程中，既要运用到物质科学领域中分离混合物的方法，同时又要分析经济成本、考虑材料顺序，则涉及技术与工程领域中设计、制作、测试等方面的核心概念。学生在这样的项目式学习活动中，不再是独自、分别、零碎地学习，而需要综合运用不同领域的知识和方法，这对提高学生综合运用知识、解决问题的能力大有裨益，也为学生综合素养的发展奠定基础。

（二）课程有序递进

基于领域统整的项目式学习将学习内容和学习活动有机整合，设计螺旋上升的课程结构。“水的重生”根据学生的知识经验和思维水平，先设计了“调查周边的自然水域”“污水和污水的处理方法”两个活动，在学生掌握了基本的污水处理方法后，教师再引导学生进行污水净化器的设计制作、测试优化以及展示评价，学习内容由浅入深、由易到难，学习活动从简单的探究活动到综合的探究和实践活动。这样的教学模式有助于激发学生的学习兴趣，以探究和实践为主的多样化学习方式，通过层层递进的活动，让学生主动参与、积极体验，形成知识的一步步内化。

（三）紧抓核心素养

小学科学课程旨在培养学生的核心素养，主要包括科学观念、科学思维、探究实践、态度责任四个方面，为学生的终身发展奠定基础。“水的重生”这一项目式学习将核心素养的培养有机融入了教学目标。学生通过学习能形成基本的科学观念，了解污水的净化过程，会利用常见的材料制作简易的污水净化器;具有初步的科学思维能力，会利用分析與综合、比较与分类等基本思维方法设计污水净化器，并在提出意见、修改优化的过程中培养创造性思维;具有初步的探究实践能力，经历污水净化器的构思、设计、制作、测试、优化等过程;树立基本的科学态度，增强工程设计信心与创新意识，具有环保和节约水资源的意识。AFF0A036-B80C-4562-8286-3D557337B314