在实验教学中开展项目式学习

◇薛霞月 王琳惠（福建：福安市城阳中心小学）

一、项目式学习概念

项目式学习（PBL：project based learning）是一种动态的学习，是一种基于真实情境的系统性学习和研究活动，项目要以学生学习为中心。学生通过合作式参与问题解决过程，动手动脑，深化对特定学科领域的认识，进一步促进深度思考，培养实践能力、创新能力，发展核心素养。

项目式学习是一种以学生为中心的教学方式，是STEM教学模式下常见的方法，这几年在国内教学实践中比较流行。国外发展比较早，大约在20世纪80年代初，项目式学习已经成为教育实践的一部分。美国、英国在基础教育和职业教育实践中，广泛应用项目式学习。

根据新时代学生发展的需要，以及2022年版《义务教育科学课程标准》对小学科学教学的要求，科学教学更应该注重学生核心素养的养成，从科学观念、科学思维、探究实践和责任态度等维度发展学生科学核心素养。

二、项目式学习在小学科学教学中的价值

（一）创新教学方法

项目式学习相对于传统教学而言，弱化了单一的科学知识传授，侧重科学思维、探究实践和责任态度维度的培养。项目式学习更注重动手实践操作，解决实际问题。因此，项目式学习是对传统课堂教学的良好补充。

（二）促进学生发展

1.提高学生辨析能力

学生生活在信息时代，信息的获取比较容易，但是对信息的真伪，没有足够的辨别能力。因此在科学事实方面，需要发展学生良好的判断能力，使其学会合理质疑，从科学思维、科学思考的角度出发，尊重客观事实，崇尚科学研究精神，用严谨的科学方法设计实验，注重科学观察，总结客观规律。

以教科版六年级上册第二单元“地球的运动”第2课《昼夜交替现象》为例，学生在学习该课前，已经从日常生活、互联网、书籍等渠道获取了地球自转和其围绕太阳公转的部分科学知识。这节课我们需要引导学生成立项目式学习小组，模拟地球和太阳的相对运动状态实验，思考在何种假设下，可能出现地球上产生昼夜交替的现象，并用更多的科学事实排除不符合客观规律的假设，得到接近真理的结论。

2.促进学生创造性思维的发展

在活动中，学生需深度思考，保持思考的独立性。还要求学生充分发挥动手动脑解决问题的能力，在解决问题的过程中，促进创造性思维的发展。

3.促进学生合作探究能力提升

以小组合作的形式，形成学生交流讨论，互相启发，合作探究，共同发展。

三、项目式学习在实验教学中的应用

现基于“双减”政策，探讨在科学教学中，以项目式学习为手段，以实验探究为抓手。在课前、课中、课后，依据探究需求，成立项目式学习小组，促进实验教具的改进优化，达到提升学生科学素养的目的。

（一）在问题情境中引导探究学习

在课前聚焦生活经验。以生活经验为基础，成立项目式学习小组，促进实验教具更加合理化。

项目式学习以建构资源理论为指导，强调学生在真实的问题情境中开展探究学习，强调师生双边的共同参与。项目式学习是一种在完成真实项目的过程中，让学生遇到需要学习相关知识技能才能解决的问题，产生学习新知识、掌握新技能的需求，进而学习相关知识、掌握技能、解决问题，以完成项目，并获得新知、培养能力、发展必备品质的学习方式。

如：教科版科学三年级下册第三单元“太阳、地球和月球”第3课《影子的秘密》，学生由观察阳光下物体的影子变化，感受到太阳位置移动太慢，无法短时直接观察、对比影子现象。思考观察影子的变化，需要制作模拟太阳。为此，成立项目式学习小组进行探讨研究。通过手电筒模拟、使用日晷，探索一天之中影子的变化规律，发现手电筒位置容易改变，观察的现象对比的准确性不足。手电筒的移动，不像太阳那样沿着一定的轨道，于是产生制造轨道的需求。项目式学习小组成员发挥主观能动性，在生活中找到如水桶提环之类的半圆形物体作为太阳运行轨道，又想办法将手电筒固定在轨道上。再在小组实验、实践中，逐步发现用橡皮筋固定的优势：可以改变光源与遮挡物之间的距离、方向、角度，达到全方位观察影子的目的。而底座用风扇的外壳，更容易显示影子的角度、长短等。这套教具是学生在“影子的秘密”项目式学习小组中，通过实验、实践不断充实完善的。这套实验教具满足了观察物体影子的所有条件，即改变光源与遮挡物之间的角度、改变光源与遮挡物之间的方向、改变光源与遮挡物之间的距离等光源变化的条件，使遮挡物的影子的呈现，具有一定形象性、具体性，结果对比也更明显了。对于改变遮挡物的位置、方向及与光源之间的距离等，因手电筒（光源）有一定的固定性，更好操作。影子的实验现象及结果，学生在实验教具的改进过程中，轻而易举掌握内化了。还有很多学生在项目实验之中，灵活运用知识，改进教具，创造有趣的光影生活，培养了学生的合作能力、创新精神，提升了科学素养。真正到了教学时，课堂就成了学生展示研究成果、阐述发现、汇报思路、光影世界创新的盛会。

（二）促进实验教具的改进

在课堂实验探究中产生需要。成立项目式学习小组，促进实验教具的改进优化。

项目式学习是为了解决现实社会环境中存在的真实问题，这就要求在真实或接近真实的现实情境中展开学习。在项目式学习中，学生通过发现问题、解决问题、完成任务实现自主学习，提升科学素养。这不仅仅表现在发现科学实验中的问题，还表现在探索设计方案、解决问题的过程，更体现在任务完成过程中的组织管理、团队协作、学习资源的规划使用等方面。项目式学习中的社会问题、现实问题往往涉及多学科、多领域。如：教科版科学六年级下册第二单元“物质的变化”第4课《小苏打和白醋的变化》，在课堂上，让学生观察一只玻璃杯，思考：倒入三匙醋再倒入一匙小苏打，能看到什么现象？盖上一块玻璃片，用手触摸玻璃杯外壁，有什么感觉？小苏打和白醋混合后，产生了大量气体，是什么气体？将燃烧的细木条伸进玻璃杯中，能观察到什么现象？这和把燃烧的细木条伸进一个空玻璃杯里的情况一样吗？像倒水一样，把玻璃杯中的气体倒在蜡烛的火焰上，会有什么现象呢？这一共有4个实验，每个实验都是相关联的，但又是分开的。实验的现象产生气泡、发出吱吱声是一瞬间的；实验反应吸收的热量是微弱的，手摸玻璃杯一瞬间就没有感觉了；细木条在两个杯子里的情况比较度也不明显，特别是加入小苏打后立即盖上玻璃片，直接影响新产生气体的收集，还无法将过程直观显现。为此，学生成立改进实验教具项目式学习小组，讨论以上实验现象如何更好地呈现。还可以观看微视频，这套实验器材在《小苏打和白醋的变化》中的展示，特别是数显温度计在温度变化量化呈现以及输液管开关对于新产生气体的控制。但学生在实验过程中的参与度与参与性不够强，学生参与实验的积极性、主观能动性不够，加入的小苏打量变化控制也体现不出。通过成立“小苏打和白醋的变化实验教具优化”项目小组，讨论、实验，对比气球、橡胶手套，发现橡胶手套更好用，可以更好地控制小苏打的量，玻璃杯的口也好封住，实验产生的气体通过一个个手指套的立起，发现有新气体的产生。温度的变化可以通过温度计实验后温度的对比，做到让科学数据说话。新产生的气体不支持燃烧，比较重等，可通过将新产生的气体打开封口，让其缓缓流入盒内，从高低不同燃烧蜡烛变化的情况知道新气体不支持燃烧，比较重。还可用泡泡机打出泡泡，观察其落下位置，感受新产生气体比较重的性质。关键这些实验器材在日常生活中都可以看到、拿到，能更好地将实验生活化，将生活物品结合到实验中，使学生的科学核心素养落地生根。

（三）提高学生实践能力

在课后拓展时，以兴趣延伸，成立项目式学习小组，提高学生实践能力。

2022年版《义务教育科学课程标准》在教学建议的“学科关联建议”中，明确提出“倡导跨学科学习方式，指出以项目式学习，问题解决为导向的课程组织方式”，即STEM式教学模式，以利于学生创新能力的培养。新课标的这一建议，为科学教师教育观念注入新的源泉，指明了科学课堂发展的新方向。项目式学习是为了解决实验中存在的问题。这就要求学生在有问题的实验中，去观察、发现、探索，设计方案，解决问题，促进实验器材的改进，更促进学生在实验器材的改进中，组织管理能力、团队协作能力、资源的规模使用能力的提升。总之，涉及多学科、多领域，能促进学生个体多方面提升。如：教科版六年级上册第三单元“能量”第3课《电和磁》，学生探究发现，通电的导线具有磁性，磁极间又有同性相斥、异性相吸的原理。能否利用这个原理，设计有趣的实验教具呢？学生成立了“电和磁神奇现象实验”项目式学习小组，通过百度视频观看电与磁的魔力实验，思考魔力现象产生的原因，动手实践，调整操作，体会成功的乐趣。

小学科学实验的重要性体现在，它是完善科学认知的重要手段。课程标准指出，“科学学习要以探究为核心，探究既是科学学习的目标，又是科学学习的方式”，要“使学生像科学家那样在进行科学探究的过程中，体验科学的乐趣，领悟科学的本质”。科学实验是小学科学探究活动的主要内容之一。通过实验使学生主体与物质世界客体合为一体。实验对于学生来说，意味着兴趣、欲望、期盼、期待，同时也意味着满足、思考、发现、发展。立足项目研究，以实验教具为抓手，促进学生科学核心素养的提升，是一个长远、有意义的课题。

项目式学习结合科学课堂的教学实践，以问题为导向，通过特定的实验项目，在解决问题的过程中，启发学生深入思考，手脑并用，合作学习，交流合作，从而深化对科学知识的理解，提升科学知识的运用能力，发展学生高阶思维。