项目实践学习单的设计与应用

◇诸雅红（浙江：杭州市钱塘区临江小学）

一、缘起：“能量”单元教学中遇到的困难

小学科学“能量”单元是建立电和磁关系的开端，涉及有关电磁学的科学概念比较抽象，课本中的现象是日常生活中不易观察到的。传统的教学基本是教师按照科学课本全程带领学生思考探究，学生被动性思考、机械性探究、形式化交流研讨，不利于学生科学思维的锻炼与发展。因此，笔者将此单元的几课设计成微项目学习，用项目实践学习单来引领学生经历真实的实践探索过程，呈现学生完整的科学实践探索的经历。学习单可以纳入学生的成长档案袋或作业系统，有助于学生有目的地记录、交流、评估，体现学生的自主学习，有助于将课堂的时间还给学生。教师有效地把握教学节奏，退居幕后。

二、项目实践学习单的定义

小学科学项目实践学习单是一种基于真实情境的系统性的学习单，一份优秀的学习单能真实地反映学生的科学前概念，最大程度地展现学生的科学思维过程等。因此，项目实践学习单的设计应基于课程标准、教材内容、学生经验，考虑学生学习进阶和认知发展水平。学习单的设计应贴近教材内容和生活实际，源于真实情境，能覆盖学科核心概念，使学生感兴趣、可操作、有生成。项目实践学习单应主要包括情景聚焦、前置学习、项目任务、实践材料、成功标准、活动步骤、拓展应用等内容。学生利用旧知识技能在解决问题的过程中，精准聚焦思维，生成新的科学概念，发展科学核心概念，实现深度学习。（如下图）

三、基于设计原则，确定学习单的类型

小学科学中每一节课的类型都有所不同：有些课适合以阅读材料为支架，建构知识性概念；有些课适合以微项目为载体，建构观念性概念；有些课又适合以探究性学习为路径，探索科学原理。那么，如何在小学科学课堂教学中设计合理的项目实践学习单呢？笔者从思维类、实验类、成果类三个角度入手，探索项目实践学习单的设计思路。

（一）思维类：暴露前概念，让思维显性化

前概念是一个人过去的知识和经验的总和，支配和影响着人们对某一事物做出的反应和认知。当学生带着前概念进入课堂，这些前概念会对学生的学习产生深远的影响。因此，在设计项目实践学习单时，可设计与学生前概念发生思维冲突的环节，形成强烈的新旧概念的碰撞，使学生的思维显性化，真正地建构新的科学观念。

例如，本单元第三课《电和磁》的开始部分，从教材看，编写者不打算将此部分单独作为一个课时来教学，仅让学生操作，使小磁针发生偏转，而不探究小磁针发生偏转背后的原因。笔者认为，单纯地操作缺少思维含量，也不利于建构电和磁之间的关系。学生在接触这节课时，对相关概念和知识都已经遗忘，对磁铁的性质和特点也完全遗忘，根本不能形成严谨的逻辑思维。如果匆匆将这一部分一带而过，会给后续电和磁的学习造成很大困扰，因此笔者将这一小部分内容单独设计成一个探究性实践小项目，以学习单为思维导向，探究小磁针发生偏转的原因。用一节课的时间让学生通过自己的推理、论证形成对驱动性问题的解释。第一个现象旨在引发学生思考：小磁针从转动到静止，运动状态发生了变化，必定是受到外力的作用，如果没有受到外力，小磁针将永远运动下去。这一现象指向核心概念：力是改变物体运动状态的原因；指向知识性概念：地球也是一个大磁铁的模型。同时指向磁铁的性质：磁铁会吸引铁一类的物质；磁铁和磁铁之间会产生力的作用。第二个现象小磁针发生偏转，运动状态从静止到运动，必定是受到外力的作用，提出驱动性问题：小磁针为什么会发生偏转？本质问题就是在找这个外力是谁产生的，是铁一类的物质还是通电导线周围产生了磁性？要得出合理的解释，学生需要运用已有概念和知识进行搜寻、组织、分类等低阶认知策略。因此在项目实践学习单中，笔者增加了一个环节：“你认为哪些物质可以被磁铁吸引？”以暴露学生的前概念。此外，增加实物支撑，例如，给一把铜钥匙，看看磁铁能不能吸引铜，帮助学生先将本课可能涉及的科学概念唤醒，这样学生就明确了磁铁具有吸引铁一类物质的性质（而不是吸引金属），也知道了磁铁具有南北极，磁铁和磁铁之间具有相互作用力。有了这些支架，学生对小磁针为何会发生偏转的思维障碍就会少很多，思维过程也会更严密。在项目实践学习单最后，笔者还设计了一个小的猜想验证：到底是导线中的金属吸引了小磁针，还是通电的导线产生了磁性导致小磁针发生偏转？交由学生自己去探索，每一个小组都可以重新演绎自己组的实验，完全展示自己的思维过程，生生之间也会产生思维碰撞。学生通过讨论、交流，验证通电导线周围真的产生了磁性，从而建立起事物之间普遍联系的跨学科概念，也为将来学习电磁场的理论打下了坚实的基础。

（二）实验类：注重实践操作，实现知识迁移

项目式学习注重在真实情境中产生驱动性问题，并在解决问题的过程中，建构一定的科学概念。在类似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，培养其综合解决问题的能力。因此在以探究性实验为主的微项目课程中，项目实践学习单的设计，要说明实验步骤，引导学生按照实验步骤进行操作并记录。记录力求简单明了，让学生从简单的记录中发现规律，总结规律，并实现知识迁移。

例如，在“如何使小磁针偏转角度更大”这个环节中，学生通过常规探究方法，习得的是一个个具体而琐碎的知识：通电导线和小磁针平行的时候，偏转角度最大；通电线圈靠近小磁针可以增大偏转角度等。只知道发生偏转的现象，而不知道导致小磁针偏转角度发生变化的原因是什么，而通过项目实践学习单这个支架，学生内化的是知识背后的科学思维方法。学生只是将“电产生磁”这个概念作为思维的工具，通过“增大电流的方法”“产生更大的磁性”“产生更大的磁力”“增大偏转角度”一系列思考过程，发现产生更大的磁力可以用增大单根导线的电流和将导线做成线圈形成磁场叠加的方法。这两种方法并列进行，形成对电和磁关系更深的理解。在设计项目实践学习单时，笔者不仅设计了让小磁针的偏转角度逐渐变大的过程，还设计了引导学生用不同的方法增大偏转角度。教学中发现，大部分学生想到的方法都是用增大电流的方法来增强磁性，只有小部分学生想到用磁性叠加的方式来增强磁性。笔者认为，对于学优生来说，磁场叠加可以作为一个思维的生长点，另外，还可以探究方向和大小对物体运动产生的影响。这是常规教学所不具备的。

（三）成果类：以任务为导向，解决真实问题

项目式学习具有独特的“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。因此在成果类的项目式学习中，项目实践学习单中除了常规内容外，还应设计与之对应的评价标准，进行自我评价和生生评价，为深度交流研讨提供丰富的素材，以实现“教—学—评”的一致性。

例如，制作电磁铁并探究电磁铁南北极影响因素时，本身制作电磁铁就是一个项目，再加上对南北极的探究，传统教学的模式存在以下问题：实践内容过多，从制作电磁铁到测试电磁铁再到探究电磁铁的南北极，学生一节课的时间往往不够；实验材料不能满足实验需要。通电时，铁钉能吸引大头针，断电后，铁钉还能吸引大头针；判断电磁铁南北极时，两端靠近指南针N级或S级时，都是可以吸引的，导致无法判断电磁铁的南北极，影响实验结论；制作电磁铁时，通电后铁钉能吸引大头针，但是能吸起的大头针比较少。因此笔者在教学过程中，从两方面入手辅助学生解决这些难题：一是提供优化实验材料；二是设计合理的项目成功标准。学生有目标地进行实践，做到心中有数。

优化的实验材料有：铁芯由教材中的铁钉改成螺母，因为铁钉中含有较多其他物质，通电后铁钉容易被磁化，断电后铁钉还有剩磁，导致还能吸引大头针，与理论事实不符，在此课中又不适合增加关于剩磁的概念。因此笔者经过多次试验，发现市面上有一种螺丝钉是软铁（含杂质较少），不容易被磁化，且表面有螺纹，方便绕线（可以嵌入缠绕）。用略粗的漆包铜线替代教学用的导线，这样缠绕过程中既不容易滑开，也解决了吸引大头针数量较少的问题。设计项目实践学习单时，一方面缩短制作电磁铁的操作过程，细节部分，比如，导线打结时打滑、导线漆包线刮得不干净等问题，改为课堂细化指导，以节省制作时间。另一方面突出实践探究，重点突破对电磁铁南北极的探究，注重电磁铁南北极实验记录的设计。在课堂上，学生利用学习单充分研讨了电磁铁南北极的影响因素，有的学生还发现了可能跟铁芯上导线的电流方向有关，直指现象本质。

总之，小学科学中适合项目式实践学习的内容还有很多。要真正提升学生的科学素养，启迪学生的科学思维，教师需从教材结构、课程标准、材料选择、学生知识储备等各方面，精心设计项目实践学习单，引领学生自主探究，发展探究能力和思维深度。

当然，在“能量”单元中还有很多重难点需要突破，本文的研究只是其中的一小部分，需要后续深入研究。