学习进阶：科学单元项目化学习设计策略

顾建锋

［摘 要］项目化学习以学习进阶理论为基础，围绕单元核心概念进行教学设计，有助于学生建构学科核心概念，助力学生学科核心素养的形成。对科学单元教学进行项目化学习设计，教师可从认知策略进阶、概念建构进阶、实践创新进阶三个维度入手，引导学生展开项目化学习实践，使学生逐步地建构科学概念认知，实现学习进阶。

［关键词］学习进阶；小学科学；单元项目化学习

［中图分类号］ G623.6 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1007-9068（2022）27-0077-04

小学科学课程是一门综合性课程，新课程理念强调要注重学习内容与已有经验的结合、动手与动脑的结合、书本知识学习与社会实践的结合、理解自然与解决问题的结合，着力提高学生的综合能力，同时，还提出开展跨学科学习的要求。STEM是一种以项目学习、问题解决为导向的课程组织方式，它将科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）与数学（Mathematics）有机结合，提倡教师在教学实践中整合相互关联的知识，以培养学生的创新能力。

项目化学习是基于真实问题的探究性学习活动，其本质是解决问题的过程。在小学科学教学活动中开展项目化学习，有助于增强学生的学习主体意识，促使学生主动进行科学探究活动，增进学生之间的交流与合作，深化学生对科学知识的理解，让学生在科学探究中持续保持热情。因此，教师要根据课程标准的要求展开科学教学实践，对教材内容进行重构，以项目化学习推动单元教学，促进单元教学目标的实现。

一、认知策略进阶：“教材解构”项目化进阶学习

教科版小学科学教材沿用了大单元教学的模式，围绕大概念统整教材，教学内容强调知识的内在联系和内在逻辑。指向大概念的科学教育以促进学生科学核心素养的发展和提升为目标，因此，教师要在清晰的教学目标的指引下，进一步实现教学内容结构化和知识系统化，以提高学生的学习效率。例如，教学《运动和力》这一单元，教师要对此单元的教学目标进行梳理，以清晰的单元目标为基础，对教材内容进行整合和项目化重构，引导学生开展基于项目化学习的STEM课堂教学实践。

1.教学目标清晰化解构

《运动和力》这一单元以小车为主要研究对象，以物体的运动及其受到的力为学习线索，由浅入深地布设了学习知识点，如怎样使静止的小车运动起来、不同的力对小车的运动产生怎样的影响、运动的物体所具有的能量与其运动情况有什么样的关系等。本单元教学，教师可设计测量力的大小、制作小车等相关活动。通过这些活动，学生能认识到物体的运动与其作用力之间的关系及其相关的知识点。本单元的内在逻辑关系如图1所示：

本单元的学习内容指向四个不同的主要认知，即物质科学领域中的“力作用于物体，可以改变物体的形状和运动状态”“机械能、声、光、热、电、磁是能量的不同表现形式”，以及技术与工程领域的“技术的核心是发明，是人们对自然的利用和改造”“工程的关键是设计，工程师运用科学和技术进行设计、解决实际问题和制作产品”。教材的呈现方式比较传统，从理解知识概念到进行设计制作活动，学生虽然会对每一节课的教学内容产生兴趣，但易缺少学习内驱力。这就需要教师用新的教学理念重构教材内容，通过项目化学习推进学习进阶，培养学生的科学思维。

2.教材内容项目化重构

项目化学习需要明确项目任务，更要确定项目目标，确保学生深入开展科学探索活动。在单元项目目标的确定上，教师要把握学生的科学学习水平和认知特征，做到从学生的实际情况出发，避免项目目标的设置违背学生的学习规律。在项目推进过程中，教师要细化目标，对教学内容进行重构，在合理安排好项目推进过程的基础上兼顾大概念教学，落实基本的教学要求，促进学生综合素质的发展。

在《运动和力》这一单元中，“设计制作小车”一课安排两个课时完成。教师可以对“设计制作小车”这个主题进行项目式升级，采用PBL项目式学习方式（即Project-Based Learning，以解决问题为导向的学习方式）重构教材，引导学生围绕主题活动学习本单元的相关内容。设计制作的完整流程为明确问题→制订方案→实施方案→评估与改进。设计制作的具体步骤：①明确问题：明确设计什么、有何用途、具体要求有哪些；②制订方案：小组讨论，想想会遇到什么问题、如何解决这些问题，以制订最优方案；③实施方案：小组协作，根据设计的方案进行制作，随后汇报、交流、展示；④评估与改进：根据量规标准评估，反思存在的问题，进一步提出改进建议并修正方案。

在这一过程中，教师需要对整个单元内容进行项目化重构，将教学路径由原来的从理论到实践调整为在实践中学理论，即教材设计的教学路径为学习“运动和力的关系”到“设计制作小车”的实践运用，调整后的教学路径为从“设计制作小车”STEM项目入手，让学生经历一个完整的项目化学习，在其中主动获取“运动和力的关系”等相关科学知识，学会运用一种力去设计制作小车，最后以小组合作的形式共同完成作品，并通过实验测试、评估反馈、反思改进，增强设计的合理性、科学性。这个学习过程充分融入了科学、数学、设计、工程等方面的知识，特别增加了工程设计与技术应用相关知识的占比，形成了跨学科项目整合。具体设計思路如图2所示：

二、概念建构进阶：“追求理解”项目化进阶学习

基于项目化学习的核心概念来建构教学进阶，是当前科学教育研究的热点。在具体实施过程中，教师要先确定单元学习主题的核心概念，并对概念进行层级分解，形成若干科学概念，再将科学概念逐一分解为子概念，从而形成清晰且有层次的概念体系。教师要从学生的原认知出发，设计合理的、有梯度的项目化学习过程，让学生能更好地围绕核心概念进行意义建构，从而达成单元教学目标。就《运动和力》这一单元而言，教师可以对它的核心概念进行层级分解，根据学生的认知发展起点开展项目化学习实践。

1.核心概念层级分解

科学概念是由核心概念及其衍生出来的若干个子概念构成的概念体系，具有一定的层级结构。在学习中，学生要在探究实践过程中通过对问题提出假设、观察发现、获取据证、分析论证等活动建构概念。只有建构起核心概念，学生才能举一反三，利用抽象的概念去获取更多的事实性知识，从而对事实性知识有更深层次的理解。由此，教师可将《运动和力》单元的概念进行层级分解，让学生在较长时间的项目化学习过程中更好地围绕核心概念进行意义探究实践活动，建构单元核心概念，从而达成本单元的学习目标。

为了厘清各个科学概念之间的关系，笔者把《运动和力》单元涉及的科学概念进行梳理，并绘制成如图3所示的结构图。从图3可以总结出：力是物质的，蕴含着能量，力作用在物体上，可以改变物体的运动状态。这是本单元的核心概念。同时还可以看出力的大小的改变能促使物体运动或者静止，力的形式包括重力、拉力、弹力、反冲力、摩擦力等，这些力是可以测量的。这是本单元的重要概念和基础概念。教师只有明确了单元概念层级，才能在项目化学习设计中更好地把握本单元的教学目标，设计项目化教学活动。

2.学习起点进阶设计

学生的认知思维发展过程具有进阶的特点。对科学课程中的大概念学习，教师应根据学生认知发展的学习进阶特点，引导学生对大概念进行认知构建，以实现真正意义上的项目化学习。《运动和力》这一单元的学习重点为“力作用于物体，可以改变物体的运动状态”这一概念。教师应指导学生通过观察和实验，感知常见的力，了解力对物体运动状态的改变情况。基于对新课程理念的解读与分析，根据四年级学生的知识结构和思维能力，从项目化学习进阶理论的角度思考，笔者设计了《设计制作小车》项目学习进阶表，如表1所示：

教学时，教师以学生的学习进阶水平为基础，循序渐进地达成不同阶段的教学目标，不断完善学生的知识结构，培养学生的思维能力，提高学生的实践能力。

三、实践创新进阶：“任务统领”项目化迁移学习

以建构主义理论为依据的任务驱动教学，是让学生紧紧围绕一个活动任务，在强烈的解决问题的动机下进行自主探究实践活动。项目化学习就是以项目任务为统领，推动学生完成每一个教学任务。在项目实施阶段，教师可以围绕单元主题，在课始对待解决的实际问题进行剖析，明确项目任务，然后引导学生对项目任务进行分解，开展探究性学习活动。就《运动和力》这一单元而言，教师可以对此单元的进行项目重构，以《设计制作小车》这个项目来统领整个单元的学习活动。

1.以解决问题为导向的实施路径

项目式学习是以学生为中心的学习活动。因此，教师要基于课程标准，将核心概念、核心问题与学科内容、教学目标进行关联，以促进学生对知识的理解、迁移、综合、运用；要以真实情境为背景，引导学生发现和提出问题，通过对真实问题的关注和思考，指导学生确立项目，构建以解决问题为导向的实施路径。围绕项目化学习设计问题链，能促使学生在项目化实践过程中深入思考，并在解决问题的过程中积累科学经验，逐步掌握科学概念。

教师可围绕本单元的核心问题“设计制作小车”，明确需要学生把握的项目问题链（如图4），以此推动本单元项目化学习具体实践活动。随后，教师引导学生展开一系列探究活动，运用重力、弹力、反冲力等驱动小车，让学生理解“力是可以改变物体运动的快慢的”“力是可以测量的”“运动的物体是具有能量的”等科学概念。在此基础上，学生再次优化设计，重新制作一辆小车，从项目启动——准确把握项目目标做一辆小车，到项目探索——逐步建构与小车相关联的科学知识，最后项目优化——通过展示、交流、评价活动，优化小车的设计制作。

2.以学习支架为导向的支持策略

在项目化学习的过程中，教师要设计符合课程标准的项目化教学活动，为学生搭建学习支架，指导学生顺利开展项目化学习实践。教师要充分发挥评价量规的作用，采用前置评价法，积极引导学生开展项目化学习活动。《设计制作小车》项目化学习的评价量规表如表2所示。

除此之外，在《设计制作小车》项目化学习过程中，教师还可以在项目启动前期、项目探索中期、项目优化后期等几个关键环节搭建具体的过程性指导支架，对关键问題、关键任务、关键技术、工具与资源的选择等加以具体指导，让学生更好地完成项目化学习。

总之，项目化学习强调的是逐步建构认知，以项目为载体，构建指向大概念理解、深度学习和核心素养培养的学习体系。学生在项目化学习中亲历学科的关联与融合，摆脱了知识细节的纠缠，在问题情境中实现了知识概念与现实世界的联结，更实现了项目与知识、能力、素养的融合，促进了学生对学科知识的理解，使深度学习真实发生。

（责编 韦於坊 杜 华）