小学科学项目化学习研究与实践

张 瑜(山东省淄博市周村区南郊镇李家小学 255300)

小学科学作为一门实践性与综合性学科,涉及物理、化学、生物等多个领域的知识,需要教师运用新颖独特的教学方法来吸引学生注意力,增强学生科学探索意识,使其对科学知识产生浓厚学习兴趣。基于这一方面考虑,可以将项目化学习方法融入实践教学课堂中,并通过一些趣味性项目、探究性项目、协作性项目来巩固学生科学基础,帮助学生树立正确的科学发展观。

一、设计趣味项目, 活跃大脑思维

趣味科学项目主要是根据学生的兴趣取向,围绕当下所讲授的科学知识设计一些能够激发学习兴趣,引发深度思考的科学实验项目,进而让学生在享受实验乐趣的同时,能够掌握更多科学知识。在设计趣味项目时,教师应当遵循以下三个原则:第一,项目的适用性,即实验项目内容不得脱离教材、不得脱离实际,在切合教材主题基础上,需要与现实生活存在密切联系。第二,项目的引导性。趣味项目不仅是突出一个“趣”字,还要遵循“玩中学,学中玩”教学理念,让学生在轻松氛围下能够受到科学实验项目启发与引导,进而对科学知识产生浓厚学习和探究兴趣。第三,项目的创新性,即设计的趣味实验项目应当新颖独特,不局限于教材内容,学生在参与过程中,能够了解和掌握更多书本以外的科学知识。这对拓宽学生的科学视野将起到积极促进作用。

以青岛版“五四”学制《科学》教材五年级上册第五单元“材料的性能”为例,在讲授本单元内容时,可以围绕材料的导热性能设计一个趣味实验项目,吸引学生注意力,让学生在轻松学习氛围下,对材料的导热性产生更加深刻的认知与理解。教师利用事先准备好的实验盒来验证木头、塑料、钢条这三种物质的导热性能。这一实验项目所需要的材料和工具主要包括MGA 数据显示器、温度传感器、热水等。首先,教师将大小相同的木头、塑料与钢条放入同一个容器中并予以固定。然后,将温度传感器与MGA 数据显示器连接在一起,并将传感器插入被测物体当中,同时启动MGA 数据显示器。准备工作结束后,向盛装三种物质的容器中倒入适量的热水,让学生近距离观察三种不同材料在1分钟与2分钟的时间节点,其温度发生了哪些变化,并根据MGA 显示的数据来判定哪一种物质具有良好的导热性。为了增加实验项目的趣味性,可以选择1～2名学生代表演示实验步骤,并要求学生用简短的语言复述实验过程与实验现象。

开展这种趣味性的实验项目,不仅丰富了课堂教学内容,也给学生带来了轻松愉悦的学习体验,最为重要的是,学生能够亲身验证每一个科学原理,这就给科学思维能力提升奠定了坚实基础。在项目实施过程中,学生作为项目参与者能够充分感受到实验项目所带来的乐趣。一旦这种乐趣升华为学习和探索动力,学生必将会全身心投入实验项目中。在这种情况下,有助于学生端正科学态度,并用科学眼光去看待问题、审视问题与解决问题。基于此,教师应当充分发挥项目化学习模式的应用优势,在设计项目时,为项目实施全过程增添一些趣味性要素。这样一来,既可以打破传统教学模式单调乏味的局面,也能够带领学生快速走进神奇的科学世界。

二、设计探究项目, 培养探索精神

小学生自主探究、自主学习意识较为薄弱,尤其在学习科学知识过程中,学生缺少主动探索科学奥秘的积极性,而仅仅通过被动的听课、学习模式来满足求知需要。这种方法不仅会影响学习效率,学生对科学知识的兴趣也会大大削弱。为了避免这种情况发生,教师可以基于项目化学习模式,为学生精心设计一些能够引发学生深度思考、调动学生自主学习积极性的探究性学习项目,这对培养学生科学探索精神将起重要作用。首先,探究性学习项目主要通过亲身体验、亲自实践的方法,从某一种科学现象当中挖掘出与现象相对应的科学原理,这一过程完全不需要教师辅助,而是学生自行去验证某一个科学真理。因此,这种自行解决问题的方法是增强科学探究意识的一条有效路径。其次,探索科学奥秘需要花费大量时间与精力,而小学科学在课时安排方面,远不如其他基础性学科,这就需要教师有效利用课堂有限教学时间,尽量多设计一些自主探究性项目,课堂主动权转移到学生手中,也有助于激发学生学习热情与斗志。在这种情况下,学生对科学知识的探索和学习欲望也会更加强烈。

以青岛版“五四”学制《科学》教材五年级下册第七单元“浩瀚宇宙”为例,在讲授本单元内容时,首先向学生介绍银河系是由大量的恒星、气体和尘埃物质组成的庞大天体系统。在这一问题引出后,许多学生对银河系“体量”的大小仍然处于模糊认知状态,为了激发学生好奇心,使学生能够通过自主探究、自主分析、自主思考来探索银河系这一神秘的天体,教师可以设计探究性实验项目,事先准备好一斤黄豆粒,然后,让学生数一数一斤黄豆有多少粒,在确定黄豆具体数量后,学生通过计算与等量替换,得出1000亿粒黄豆有多少斤,这些黄豆可以装多少袋子。这样,便可以推导出能装下1000亿到2000亿颗恒星的银河系到底有多大。比如,一斤黄豆大约有2500粒,那么1000亿粒黄豆便是4000万斤。如果将这些黄豆装到100斤装的袋子里,可以装40万个袋子,而2000亿粒黄豆则可以装80万袋子。从这一惊人数字当中,可以猜测出,银河系这一庞大的天体,其空间容量是巨大的,是难以想象的。

通过开展类似的探究性项目,学生可以自行支配时间。在这段时间内,学生始终是课堂主体,在自主探究科学真理过程中,多数学生都会快速找到问题突破口,然后,根据自己的分析与理解,去挖掘实践项目当中所蕴含的科学理论。这种不存在外界干扰因素的学习方法,在增强科学意识、提高科学实践能力方面发挥了至关重要的作用。首先,在项目实施过程中,学生需要通过对一些已知信息的加工、分析、处理来推导出一个经得起推敲的结论,这一过程使学生大脑思维变得异常活跃,想问题、看问题的角度也会发生明显变化。经过长时间历练,学生科学视野将更加开阔。其次,学生在探索神奇的科学世界时,常常会以一种主观意识形态来解释某一种科学现象或者科学理论,而在实施探究性项目以后,学生理性思维意识将逐步增强,对科学理论的探究广度也不断加大,学生也能够了解和掌握更多简单有效的科学探究方法。如果在探究过程中遇到难题,学生会在好奇心驱使下,探寻一条解决难题的捷径。因此,利用探究性科学实践项目对激活学生科学思维、激发学生科学探索兴趣都将大有裨益。

三、设计协作项目, 发挥团队力量

一个人的力量是有限的,一个人所掌握的学习方法是存在局限性的,尤其在接触科学知识以后,如果学生仅凭一己之力去探究神奇的科学世界,不仅会耗费大量时间,也很难获得正确结论。基于这方面考虑,教师应当充分发挥团队合作力量,设计小组协作项目,凝聚众人智慧结晶,共同攻克难关。将学生划分为4～6个合作探究小组,每个小组8～10人为宜,然后在小组长组织和带领下,快速进入项目实施阶段。为了调动学生参与积极性,使每一个小组成员都能够享有话语权与决定权,可以对各小组讨论、学习、探究、协作全过程进行监督与指导。如果发现部分学生未能融入合作学习氛围,教师应当及时做出正向引导,通过耐心讲解、一对一辅导等方式,来缓解学生心理压力,使学生能够将自己的观点与看法表述出来,进而形成轻松和谐的互动学习氛围。

以青岛版“五四”学制《科学》教材五年级下册第八单元“科技与生活”中的“设计水火箭”为例,在设计小组协作项目之前,教师应当结合教材内容,向学生介绍什么是水火箭,只有学生了解了水火箭的定义与组成结构,才能加快水火箭的制作进程。水火箭又称之为气压式喷水火箭、水推动火箭,其主要结构包括动力舱、箭体、箭头、尾翼、降落伞等,如果利用打气筒向水火箭内充入足量的气体,水火箭在压力作用推动下会快速发射出去。各小组在明确水火箭的结构与原理之后,可以在小组长的组织下,利用事先准备好的材料、工具,通过小组协作共同完成水火箭的制作任务。为了培养学生科学探索精神,在制作水火箭过程中,如果小组成员有新颖的创意或者省时省力的方法,应当及时发表个人见解,这样能够进一步提高水火箭的制作效率。比如,第一小组在制作发水火箭的火箭头时,专门选择了硬纸板这种材料,但是,小组成员发现,有些硬纸板的表面过于粗糙,很容易导致摩擦阻力增加,进而影响火箭的飞行速度。针对这种情况,小组成员提出了利用硬塑料板来取代硬纸板的方法,相比对硬纸板,硬塑料板表面光滑,能够大大降低火箭飞行过程中的摩擦阻力。在这一新颖观点提出后,第一小组制作的水火箭,在发射速度与飞行高度方面都远远好于其他小组。

由此可以看出,小组协作项目在增强团队凝聚力、提高学生科学实践能力方面扮演着重要角色。首先,当集体智慧结晶凝聚在一起后,项目实施中遇到的一些难题会迎刃而解。尤其是小组成员对某一个问题模棱两可时,其他学生往往会产生出一些新颖的、独到的见解,这就给问题的快速解决提供了先决条件。其次,在项目实施阶段,每一名小组成员会从不同角度看待问题、分析问题,然后,能够在短时间内产生不同观点,如果将这些观点整合到一起,势必会拓宽学生知识视野。最后,小组协作项目往往都会确定一个科学主题,在围绕这一主题进行科学实践时,能够帮助学生厘清学习思路,学生考虑问题的方向与目标变得更加明确。在这种情况下,学生科学知识探究欲望会更加强烈,学习兴趣很容易被激发出来。

四、结语

项目化学习模式在小学科学课堂的有效运用,能够使一些抽象化的科学知识变得简单易懂,进而强化了对科学现象、科学原理的认知与理解,学生的探究与学习过程也变得轻松愉悦。因此,科学教师应当充分发挥项目化学习模式的应用优势,在教学中,紧紧围绕教材内容设计一些具有引导性、趣味性、启发性与探究性的科学实践项目,激发学生学习兴趣,使学生在参与实践项目过程中,逐步树立正确的科学发展观。