科学课程中的项目式学习

姜华

摘要：项目式学习关注学生在解决问题的过程中表现出来的技巧和能力，会构建解决问题的具体环境，鼓励学生组建团队，以合作解决问题的方式学习。科学教学中的项目式学习，以驱动性问题催生科学项目任务，以探究实践推动科学项目任务实施，在科学成果展示中深化项目任务。

关键词：小学科学；项目式学习；问题驱动；探究实践；成果展示

项目式学习是一种动态的、以学生为中心的学习方法，通过问题驱动学生主动探索现实世界，更深入地学习知识和技能。项目式学习更关注学生在解决问题的过程中表现出来的技巧和能力，会构建解决问题的具体环境，鼓励学生组建团队，以合作解决问题的方式学习。

小学科学教学中的项目式学习，是让学生在真实的情境中提出问题，并在此过程中学会与同伴合作，在探究中获取并整理数据，分析评价并改进自己的作品，提升高阶思维能力，在解决真实问题的探究实践中发展科学核心素养。［1］以苏教版小学科学四年级上册“浮力”知识教学中的“建造锡纸船”为例，谈谈科学教学中的项目式学习。

一、以驱动性问题催生科学项目任务

驱动性问题是项目式学习的核心要素。科学教学中的项目式学习，强调从一开始就以驱动性问题激发学生的科学探究兴趣和动力，催生能够促使学生主动运用推理、判断、分析等解决科学问题的项目任务。

“建造锡纸船”项目式学习意在借助真实情境，引领学生以项目推进的方式，利用工程领域的思维方式和技术工具“造船”：一方面，结合自身生活体验以及打造船只的实验感受，讨论船只的载重与容积的关系，探究影响船只载重的因素；另一方面，通过船只的迭代设计、观察和测试，循环进行“设计—试航—观察—记录”的活动，经历完整的工程设计与实施流程，体验工程思维在解决问题中的作用；最后，以建造的船只作品反映学习结果，加深对“浮力”这一概念的理解。据此，教师立足小学四年级学生的学习特征和学习需要，创设真实情境，鼓励学生不断提出问题，进而生成项目任务。

教师首先播放“几个孩子乘坐没有安全资质的船”的视频。学生观看后提出“船是怎样由木筏发展而来的？”“船体结构包含哪些部分？”“船是怎样在水中保持平衡的？”“怎样使船的载重量变大？”等问题。这些问题牵引学生从故事关联到现实。之后，教师介绍船只的发展史，启发学生关注船只的整体结构，并在此基础上发问：“我们是小小造船师，如何利用边长为30厘米的正方形锡纸制作一艘小船，使其至少能在水面上漂浮5分钟，并能承受至少300克的重量？”在界定了问题的“成功标准”和“限制条件”后，学生小组讨论，列出了待解决问题清单。其中包括“做成什么形状？”“怎样让船在水中保持平稳？”“折缝处如何处理？”“如何不让水进入船内？”等驱动性问题。面对这些问题，接下去要做什么？问题要怎么一一解决？学生讨论了问题解决的先后顺序，并将这些问题大致分为 “外形”“漂浮”“防水”“平衡”“连接”几类。他们认为，锡纸的连接处是引发船体进水问题的关键，需要先解决防水问题，然后再解决漂浮、外形等问题。

在提出问题、梳理问题的过程中，学生确定了利用现有材料制作一艘防漏水且能承重的锡纸船的项目任务，进而建立了“提问—归类—规划—实施”的问题解决思维模式。可见，驱动性问题如同一颗“北极星”，帮助学生在分析、明确项目目标的基础上明晰探究的方向，从而更专注于项目。

二、以探究实践推动科学项目任务实施

科学教学中的项目式学习历程，是持续探究实践，解决驱动性问题的历程。以探究实践推动项目任务实施，可以更好地体现素养导向，进一步提升科学教学的质量。

（一）调研信息，初次实验

在明确了项目任务之后，接下来就是在完成任务的过程中实现知识与能力的建构。学生需要通过收集相关背景信息，对相关人员进行调查或访谈，建立与以往所学知识或已有经验的关联。因此，教师应引导学生开展前期研究，选用合适的方式获取并梳理对完成任务有帮助的信息。

“建造锡纸船”项目式学习中，学生借助网络搜索关于船只的形状和船只如何保持平衡的信息。其中，部分学生受生活经验的影响，认为船底尖的船只更容易保持平衡。于是，他们决定通过实验来探索“同种材料的物体，哪种底更容易在水中保持平衡”。通过对比实验，学生建构了“平底的物体更容易在水中保持平衡”的认知。

（二）设计建模，反思迭代

在项目式学习中，学生应当像一个真正的科学家、工程师一样，根据项目任务，在充分地学习、研究基础上进行产品的设计、制作，在反思与评价中不断地修改、完善，形成最终可以公开的成果或产品。［2］

“建造锡纸船”项目式学习推进过程中，聚焦“设计建模，反思迭代”，学生主要经历了三个环节的探究实践。

1.实验探究，设计模型

设计锡纸船之初，学生围绕项目任务展开头脑风暴，先是独立思考，然后小组讨论、决策。从个人想法到确定小组方案，这个过程并不怎么顺利。几乎所有人都遇到了这样的问题：“我们不知道哪种方法设计的船只载重量最大。”于是，教师指导学生用橡皮泥开展探究实验“如何让橡皮泥浮在水面上”，借此来了解同一材料的物体容积与载重量的关系。通过实验，学生形成了“物体载重量大小与物体的容积有关”的认知，并能够对“橡皮泥块会沉下去，同样重量的橡皮泥捏成的船却能漂浮在水面上”作出科学的解释：物体受到浮力的大小与它的体积（容积）有关。在此实验的启发下，学生开始绘制设计图，制作模型。以学生为中心、以实验探究为基础的学习过程，增强了学生的好奇心，使得学习活动向更深处漫溯。

2.测试评价，共寻问题

学生及时評价和分析学习成果也是项目式学习的重要组成部分。在“建造锡纸船”项目式学习中，模型自测是学生最感兴趣的环节。由于好胜心理，学生习惯于“比谁的作品更好”，这就容易出现小组间争着测试的情况，以至于场面混乱，导致实验结果误差大。为此，教师设置了两个“友情提醒”来规范测试流程。

第一个提醒，理顺测试顺序，即启发学生制作完成作品后，各组认真记录能够承载的砝码重量，按照完成制作的顺序进行测试，并填写“船长日记”。下面是其中一组在第一次试航前共同定下的记录顺序和要点：

首先，将船只的正面和侧面画下来，尽可能详尽地标出以下内容：出现漏水的地方，船只试航的状态如何（是否竖起、是否倾斜）；水会从船只的哪一部分浸入；船只放入水中后，尽可能多地记录下看到的一切。

接下来，画下船只承重后的情况，将船只的正面和侧面画下来。具体标注漏水的地方、船只的状态。

最后，画出船只被小风扇吹时的情况，将船只的正面和侧面画下来。具体标注漏水的地方、船只的状态。

第二个提醒，明晰测评规则，即发动组员分工，依据评价表进行组内自我测试，只观察、记录本组的模型测试情况，不进行组际观摩。此时，教师会为各组提供独立的测试环境，排除组际干扰。在“友情提醒”的支持下，学生理解了测评的意义，学会了客观看待结果，能够抓住共性问题，从他人那里获得有价值的信息，进而提升自我反思的效果。如有组员的“船长日记”记录如下：

我们的船刚下水时是直立的，一会儿便有点下沉，原来是水从锡纸的连接处漏进去了。放入承重物后，船的承重区明显地凹陷下去，船身有些变形，并向一侧倾斜。被风扇吹时，船身有明显的倾斜，接触到水面最多的地方有漏水现象。关掉风扇后，船又恢复平稳了。

学生针对测试中出现的情况，进行自我评价和组间评价，分析失败的原因，探讨解决的方法。这样的探究实践给了学生较大的自由度。在此氛围中，教师适时地担当起学生学习的解惑者，成为与学生共同学习的伙伴，帮助学生更好地开展项目式学习。

3.迭代升级，优化成果

任何一个富有创造力的产品都需要不断地修改和完善。学生针对模型测试过程中出现的新问题进行再探究，了解到锡纸船的重心会影响其稳定性和载重量。于是，他们有的尝试给船加重物，有的试着在船底粘上吸管以增加浮力，有的将锡纸连接处进行加固……在不断地“测试—评价—反思—改进—测试”中，锡纸船经历了迭代升级。在改进完善后，各组都创造出了自己满意的锡纸船，也收获了成功的喜悦。

三、在科学成果展示中深化反思项目任务

项目式学习的成果不是束之高阁的，而是对自己、他人或周围的世界有意义的。举办公开的成果展，既能让学生有仪式感和获得感，又能让学生在展示中接收到更多的信息，促其再次修订模型或成果。

（一）以答辩会的形式跟进评价

答辩会的形式，一方面可以让他人分析评价自己的作品，表达观点；另一方面，可以让成果展示方回顾项目历程，优化改进自己的设计及成果。

“建造锡纸船”项目式学习中，教师组织学生举办“新船发布会”，鼓励各小组展示自己制作的锡纸船，同时以CEO的身份介绍创作思路及创意，并就其他小组组员和老师提出的问题进行答辩。如有学生对一个小组设计的六边形船提出了疑问：“别的小组制作的船都是长方形或正方形，为什么你们设计成六边形？”得到的回答是：“我们在制作过程中发现做成六边形能增大船底的面积，船在水中的受到的浮力也就更大，能装载更多的重物。”立刻就有学生追问：“那是不是边数越多，船的底面积就越大呢？”得到的回答是：“这也是我们接下来准备研究的问题。”新的问题，催生了新的任务。精彩的答辩驱动了项目的持续深入的研究。在“新船发布会”中，学生既是展示者，又是评价者与被评价者。在相互评价的过程中，学生自我反思，自我促进，产生新的生长点。

（二）以拓展素材的形式迁移成果

项目式学习最终是要学生实现知识的再建构，能够在新的情境中迁移、运用、转换，产生新知识，并落实在行动中，能运用各种知识和资源来解决实际问题。［3］

“建造锡纸船”项目式学习中，教师设计了这样的拓展迁移问题：“同学们还能利用哪些材料来建造可以承载一定重量的小船？”以驱动问题作为活动起点，以学生的自主、合作、探究作为活动方式，解决问题是一次活动的终点，同时也是新活动的起点。让学生继续尝试利用其他材料建造小船，也是对本次项目成果的应用与拓展。于是，学生在课后利用生活中随手可得的吸管、筷子、竹签等材料，自发开始了新的项目式学习。

科学教学中的项目式学习，是解决问题的过程。其中设计的学习活动，从开始到结束，是锻炼批判性思维、培养协作与沟通技能并展示成就的过程。在活动中，学生不仅获得了相关知识，还学以致用，将所学知识用于解决活动中遇到的实际问题;面对其中的拓展性学习挑战，学生充分发挥学习的主体地位，在学习过程中得到极大的满足，真正成为心智自由的学习者。

参考文献：

［1］ 中华人民共和国教育部.义务教育科学课程标准（2022年版）［S］.北京：北京师范大学出版社，2022：25.

［2］ 湯姆·马卡姆.PBL项目学习：项目设计及辅导指南［M］.董艳，译.北京：光明日报出版社，2015：58.

［3］ 夏雪梅.项目化学习设计：学习素养视角下的国际与本土实践［M］.北京：教育科学出版社，2018：126.