设计实践活动 提高学生解决实际问题能力

王素英

一项调研显示，50%的科学教师认为，科学作业是课堂教学的最后环节，是以备应试测查的概念记忆，课后作业根本不为科学学科所留。有些教师让学生做些课外探究的专项或新课学习的课前教具准备，甚至做些课前测试、课后长期观察等，也只是教师的偶然行为，或是为了上公开课、上交教学设计而迫不得已的“善意举措”。而那些有“先见之明”的家长或“忠诚落实国家课程”的学校，带领学生进出科技场馆，也多是为了开阔学生眼界、完成10%的实践活动要求，既没有进入场馆参观的具体目的，也没有离开场馆的后续要求。

一、对科学作业的再思考

2021年4月，教育部颁发的《关于加强义务教育学校作业管理的通知》指出，把握作业育人功能，创新作业类型方式，合理布置书面作业，科学设计探究性作业和实践性作业。

2022年4月，教育部颁发的《义务教育科学课程标准》指出，科学课程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。科学课程的四个核心素养相互依存，共同构成一个完整的体系，体现了科学课程的育人价值。

杜威认为，作业不仅仅是获得知识本身，而应在作业的过程中，锻炼学生的思维，发展学生的智慧，让学生能够解决生活中的问题，同时在作业的过程中培养感情和道德。

布鲁姆提出“诊断性评价”“形成性评价”“终结性评价”三个概念。王月芬新课程视域下的大作业观，对一线教师重新认识和探索作业的功能、类型产生了重要影响。

综上，小学科学学科所谓的“作业”一直是基于科学探究活动的实践需求而存在的，课前搜集、调查活动，课后兴趣延伸、持续探究活动、科学实践活动，皆属科学作业，只不过分类标准不同而已。

依据功能分为诊断性作业、形成性作业和巩固性作业。如，课前搜集、调查活动属于诊断性作业;课后兴趣延伸、持续探究活动、科学实践活动属于巩固性作业。

依据学习方式分为探究类作业和实践类作业。探究类作业，主要包括实验探究、调查等作业类型，其主要目的是让学生面对未知答案的新问题时，掌握解决问题所需要的科学方法，发展相应的科学探究能力，帮助学生更好地适应未来的挑战。实践类作业，包括体验、观察、参观访问、种植饲养以及设计制作等作业类型，其主要目的是为学生提供获得直接经验和情感体验的机会，促进学生知情信意行有机统一，在发展学生实践能力的同时，培养其科学态度、创新精神等必备品格。设计实践类作业的重点，是设计适当的问题和任务以及完成任务所需要的场地、器材和安全措施。站在科学学科核心素养、新课程的角度审视，所谓科学学科作业，其实质可理解为连贯的、延续的、有计划也有生成的科学实践活动，即科学探究类作业和科学实践类作业的结合体。本文姑且将二者统称为科学实践活动。那么，怎样进行科学实践活动的课内外、校内外相结合的设计呢？

二、小学科学实践活动的再设计

（一） 课内外结合，设计科学实践活动

1.以概念学习进阶发展为主线，设计科学实践活动

小学科学课程标准在教学内容的学段设定上，以学习进阶理论研究为基础，概念的发展有着明显的进阶表现。因而在教学整体计划与安排上，教师要关注不同年级同一概念的教学以及课外实践活动的设计安排，以促成小学跨学段概念发展的可能。

例如，“持续一年观察阳光下的竿影”作业设计。

在学习教科版三下《阳光下物体的影子》一课后，高晓燕、吴咸中等教师设计了“持续一年观察阳光下的竿影”实践活动。课内学生发现，一天中同一物体的影子自西向东运动，影子由长变短再变长。同时发现影子的变化与太阳的位置有关系。随即，教师布置探究活动：每月选择一天（每月21日），在固定地点同一时间观察、记录立竿在阳光下的影子，尝试完成“影子钟”的制作。

经过大量观察与测量，学生获得了一组组观测数据，绘制了图表，制作了穹顶“生物钟”。

延续一年的观测数据，既是《阳光下物体的影子》课后拓展性实践活动成果，又是六年级学习《影长的四季变化》《地球的公转与四季变化》的学习资料和基础。学生在长时间观测中，实事求是的记录态度、坚持不懈的精神也自然地得到了提升。

2.以项目式学习为主题，设计科学实践活动

例如，“卵与生命”项目研究。

学完教科版三下《认识其他动物的卵》后，郑碧莹等教师捕捉到学生收获中的偏颇感受“我再也不吃鸡蛋了，因为每吃掉一个鸡蛋，就等于吃掉一个生命”，为此引发了“所有卵都能孵化出新生命吗？”的项目研究“卵与生命”。

该项研究历经三个月、两个轮回，体现了学生从质疑观点到明确观点的思维变化。

（二）馆校合作，设计科学实践活动

打破时空束缚，有效利用科技场馆的资源，设计科学实践活动不失为提升学生核心素养的又一途径。因而，这样的设计，既要考虑选择适当的问题和任务以及完成任务所需要的场地、器材和安全措施，又要考虑设计的计划性与延续性。下面以邓新阳、刘婉英联手设计的“探寻生活中水的奥秘”这一拓展单元，进行以馆校合作为背景的实践活动阐述。

1.馆校合作中实践活动内容的选取

该主题的选择出于三个考虑：其一，课标有所涉及，学生从自然、科学、社会三方面深入了解水是生活中常见且必不可少的物质，是地球上的重要资源，对人类的生活、社会的发展有重要的意义，增强学生的社会责任感;其二，考察发现“北京科学中心”场馆设有多个水资源平台，利用这些平台能让学生进行开放自主的相关活动;其三，梳理教科版教材發现，低中高段均有对应、连续的关于水的学习内容，这种连续围绕同一主题开展的实践活动，有利于学生科学态度、方法的形成。为此，设计了跨越三个年级的有拓展的单元教学内容。

2.馆校合作中实践活动内容的设计（图1）

3.“研制水力发电模型”案例分析

① 活动内容介绍

“研制水力发电模型”的活动共分为3课时多时段。

第一时段：能量从哪里来（发现问题阶段）。

本问题的发现来源于学生的真实需求。课上，在研讨六上《能量从哪里来》一课“我们知道哪些发电的方法？能量又是怎样转化的？”的问题时，多数学生或表现出一脸茫然，或干瘪地说出风力发电这个名词，有亲身体验或能解读原理者寥寥无几。为此，教师布置了课下任务：学生在家长的协助下，去“北京科学中心”实践体验，并搜集资源，为自主设计水力发电模型做好前期准备。

第二时段：设计制作水力发电模型（设计制造阶段）。

本课时明确任务：设计并制作具有一定功能的水力发电模型。学生以小组为单位，利用已有知识与经验，在教师提供的基本材料基础上进行选择，并进行水力发电模型的结构设计。经过小组间的互相展示，获取更多信息，在不断磨合后修改完善设计。课后一段时间，学生尝试将设计转化为实物，并进行第一次组内测试评估，征集建议，初步改良。

第三时段：测试评估水力发电模型（展示交流阶段）。

本课时要求以小组为单位，在班级交流研制水力发电模型的全过程，并现场演示水力发电模型的使用效果，全班学生根据其测试结果提出改进建议或思路。通过总结经验、提炼方法、深化研讨，使其感受发明一项技术的全过程，体会技术的出现是为满足人们不断增长的生活需求，进而培养学生的工程精神。

课后，提出实践交流类作业：依据课上汇总的建议再次修改模型并带到场馆，为参观者解密水力发电的过程及原理，分享研制水力发电模型的收获与喜悦。

②活动评价分析

调查参与情况。第二时段前，教师对学生实践活动的参与情况进行统计，全班 28名学生均到“北京科学中心”场馆中进行了能量转换模型的实地体验。

设计制作实践评价。设计图评价：收集分析学生设计图，发现：二、三、五、六4个小组在设计水力发电模型中，都能想到用LED来体现电能，四组选择用小风扇来体现。由此看出，学生通过前期能量转换的学习与体验，能够考虑到将电能转换成光能，并将发电效果可视化，充分说明学生乐于用多种思路、多样方法来完成设计制作（图2）。

施工图及产品评价：通过分析发现，除一组外，其他小组都按时完成了施工设计，考虑到各种因素的影响，尽力满足将水能最大限度转换成电能这一需求，并于课后较好地完成了制作测试评估（图3）。

实践感受评价。通过阅读学生的总结与分享，看出这次实践活动带来的巨大收获。比如，了解了工程师的工作流程，活动中小组合作越来越默契，还能将所学知识迁移到自己的生活当中（图4）。

为了上好这节课，我们去了科学中心进行电能转换的调研，在这个过程中，我们发现了水力发电模型的问题，想要让更多的人看到水力发电的过程，于是我们开始了模型的设计与制作。这也是我们本次要完成的任务。

要想做好这个水力发电模型，首先要完成设计图，而且要按图制作，我们组是把模型带回家中制作的，在测试的时候，征求了爸爸妈妈的好点子，帮我们顺利解决了问题，改良了设计，在整个水力发电模型的研制过程中，我们的小组配合能力提高了，我还学到了许多知识。这节课让我印象深刻，也让我学到了许多工程技术方面的知识。我以后也想做个工程师，去解决生活中的问题。

可见，利用场馆资源，可以有效弥补校内学习资源的不足，实现作业设计的有效性。

三、结语

综上所述，延续教材、馆校合作、课内外相结合的科学实践活动设计，能打破学生学习时空的森严壁垒，借助精彩纷呈的作业活动提升学生的思维能力，增强学生解决实际问题的能力，从而培养学生的核心素養。

【本文系北京市教育科学“十三五”规划一般课题 “基于发展学生科学核心素养的馆校合作地方课程开发与实施的研究”的研究成果，课题编号：CDDB18204】