真实情境项目式教学研析

2023-06-20许阳

小学科学 2023年14期

关键词：真实情境项目式教学小学科学

许阳

〔摘要〕研究和开发聚焦科学核心素养的教学项目，关注学生科学观念、态度责任的养成，聚焦学生科学探究、科学思维的培养，以实践形成可供教师参考的教学案例。本文主要介绍了真实情境项目式教学实践的一些思想和方法，供一线科学教师参考。

〔关键词〕小学科学；真实情境；项目式教学

〔中图分类号〕 G424 〔文献标识码〕 A 〔文章编号〕 1674-6317 （2023） 14-0022-03

一、问题的提出

科学知识和方法的学习、理解和应用，是科学素养培养的重要方面。教学项目是承载科学素养培育的主要“阵地”，无论是以教材为主题的科学课项目，还是以教师设计为主题的项目教学，都是如此。诸多的教学项目，是否在培养学生理性思维和探究精神等科学素养上起到关键作用，仍然需要甄别。

（一）主题多样，不聚焦核心概念

科学教学项目不乏真实情境主题内容，且丰富多样。学生对于此类真实情境学习项目兴趣浓厚，学习积极性高。但一些学生在经历项目学习后，了解或理解的科学核心概念甚少。从教学项目设计的教学目标上看，没有聚焦科学核心概念。

（二）动手实践，不链接动脑思考

学生在真实情境教学项目过程中，动手实践，完成任务或作品，这是项目教学的重要特点。但在动手操作中是否总结了经验，想象力和创造力是否得到激发，“手”和“脑”有没有结合，问题能否得到合理解决，都是在项目设计时就应该考虑的问题。往往在一些教学项目中提供了大量学生“动手”的机会，却忽视了对学生“动脑”的引导。

（三）方法雖好，却不善于总结提炼

好资源是用得恰到好处的资源，好方法是用得恰到好处的方法。优秀项目自然有好的教学方法。在教学项目实践过程中，可以多次进行实验和测试，最终实现项目的最理想状态。而多个优秀教学项目的教学方法没有经过总结提炼，则无法实现教学项目的最大价值。

因此，真实情境教学项目设计和实施的着力点在哪里？如何设计？是科学教师在项目教学过程中应该考虑的重点。

二、项目式教学设计的理论指导

（一）聚焦核心概念，指向核心素养

2022年版课标有关核心概念的描述有13个，且有二级概念的详细描述。这些学科领域中最重要的学科内容，涉及物质科学、生命科学、地球与宇宙科学和技术与工程四个领域。

（二）亲历工程实践，渗透跨学科融合

技术和工程实践领域作为一个重要的科学教学“战场”，提倡学生动手做、提高解决问题的能力。科学是技术发展的理论基础，技术是科学发展的手段。亲历技术和工程实践是培养科学核心素养的着力点，科学素养养成是对学生提出的综合性要求。学生的学习方式也应该顺应时代要求，不断进行转变。

（三）巧用学习支架，促进进阶达成

学生在项目式学习中，思维不断演绎和变化，对于科学核心概念从了解、理解再到应用，也在进阶中达成。教师在教学项目实施过程中，应该如何指导学生学习？是教知识还是教方法？为学生搭建合适学习支架，支持学生接近和越过“最近发展区”，完成教学目标。在聚集核心概念的教学项目设计中，要明确教学项目适用的学情，从学生进阶发展的角度进行设计。

三、项目式教学设计的策略与示例

（一）真实情境中的科学思维教学

创设一个真实情境，提出真实问题，可以充分调动学生学习积极性。在教学过程中，教师教会学生寻找证据，获得证据；引导学生用证据和逻辑进行论证；培养以证据说话的习惯，逐步养成实证意识，形成科学思维。

【案例】“暖宝宝”是如何产热的？

1.项目呈现

（1）提出问题

生活中的“暖宝宝”是常见的防寒用品，由如此真实情境导入学习，让学生提出一些与“暖宝宝”相关的问题：“暖宝宝”是如何产热的？它为什么是一次性发热贴？不打开密封包装，它为什么不会产热？

（2）做出假设

教师组织学生通过查阅资料的方式，展示有关“暖宝宝”的知识，激发学生前概念的呈现。在查阅的资料中，学生可以进行推测，“暖宝宝”产热与“空气”有关。

（3）实验探究

学生自主探究，找出证据。从学生的实验中可以归纳出几类不同的实验方案，教师指出实验存在的问题，帮助学生总结分析实验的不足，教会学生厘清思路，改进实验。

（4）数据分析

教师进行探究实验演示，证明“空气中的氧气对产热起作用”。教师将装有“暖宝宝”的杯子倒扣在水中，一段时间后，液面停止了上升，保持在一定的高度。这是因为杯子中的“暖宝宝”与空气反应，空气减少，在外界大气压的作用下，液面上升，当反应结束了，液面便停止上升。

（5）得出结论

再通过查阅资料，得知空气中氧气含量占21%左右，与实验所得数据最为接近。由此证明，与“暖宝宝”产生作用的是氧气。

2.项目分析

对一个真实情境问题的深入研究是亲历探究的真实过程，是一个学习示范。从学生的角度来看，教师关注了学生学习过程中有关科学证据的获得和数据的分析。

“暖宝宝”的产热与空气有关，与空气中的什么气体有关？可以再进行追问：与氧气产生了什么作用？探究问题串的设计具有进阶性，适合学生思维的演绎练习。学生在解决问题时有恍然大悟、触动心灵的感受。而不断追问则有帮助学生深入理解科学概念的巨大价值。

真实情境问题的教学项目贴近学生。学生在真实情境中学习有助于其社会性成长思维的形成。

（二）工程实践过程中的核心概念教学

学生在技术与工程实践学习过程中，模型建构能力、推理论证能力和创新思维能力得到培养。教师根据学情设计开发教学支持工具，助力学生核心概念学习。

【案例】“过山车”实验探究的优化实践

1.实验优化设计

执教教科版三年级科学的《设计过山车》《测试过山车》两课时，导入环节，呈现的是过山车最高处的刺激场景，是过山车最精彩的部分，而课中未涉及此轨道场景的学习；提供的材料有限，在实际操作中学生很难找到合适的材料；没有给出合适的供探究的参考模型。

2022年版课标提出的3～4年级有关技术和工程实践的核心概念是：工程是以科学和技术为基础的系统性工作。学习目标是：举例说出一项工程运用到的技术和原理。在《作业本》“科学阅读”部分，有材料可以作为实验优化的参考，即“过山车”运用到的技术和原理是重力和离心力的关系。

笔者开发制作了供学生实验探究学习的教具模型。該模型由木板、铝型材和窗帘轨道制作而成。铝型材支撑直线轨道，曲线轨道通过螺丝钉固定在木板上。红色钢球从起点落下，在轨道上运动。

2.探究活动片段

学生在探究实验过程中，教师进行观察和指导。教师观察学生寻找起点的方法，学生是否静止释放小球，小球在轨道上不能脱轨。指导学生小组合作，多次进行实验。

教师还可以继续追问：如果给你一个小球，你能让小球在不脱轨的情况下顺利到达终点吗？你能否找到让小球顺利到达终点的最低起点？

3.项目分析

（1）聚焦核心概念

“过山车”模型的学习具有技术与工程实践领域的特征，涉及的核心概念有“力及其之间的相互关系”和“能量转化”。使用此模型进行学习，讨论小球沿着斜面轨道下落滚动与重力的关系、能量的转化是否满足小球通过曲线轨道最高点等问题。

（2）紧密联系教材

教材主要通过组织学生搭建直线曲线轨道学习，而此教具是直线和曲线轨道的融合，是对教材的优化和拓展。

（3）真实情境探究

本教具贴近实际生活中的过山车，属于生活化的项目式学习案例，学生在“玩中学”，在操作过程中，能充分联系生活实际，深入探究。

（三）项目迭代中的科学方法教学

【案例】“保温杯”制作的设计思维路径

1.项目背景

本项目是利用“热”单元所学的科学知识，运用技术制作一个保温杯原型。学生亲历设计思维学习过程，进行用户需求调查、头脑风暴、制作和评估，以个人用户为中心，进行一个跨学科的渗透设计思维教学方法的科学与工程实践课学习。聚焦的科学核心概念是：在宇宙中能量的总量总是不变的，但是，在某种事件发生的过程中，能量的储存形式可以从一种转化为另一种。

2.项目实施

设计思维迭代环节：同理心—定义问题—头脑风暴—原型制作—测试迭代。同理心是通过观察、交流等方式了解客户的真正需求，为定义问题提供数据支持。定义问题是分析收集到的各种需求，提出需要解决的问题。头脑风暴是设计者思考，提出尽可能多的解决方案。原型制作是用材料制作产品原型。测试迭代是将原型用于用户测试，反馈原型进行修改迭代的过程。

（1）同理心——挖掘用户的需求

先进行用户调查，为潜在用户制作一个保温杯，调查他们除了对保温杯保温性能的要求外，还对其形状、颜色和大小等方面提出的要求。

（2）定义问题——提出要解决的问题

对用户提出的需求信息进行分析，明确接下来要解决的问题，可以呈现在“鱼骨图”上。如问题1：你喜欢的颜色是什么？回答：白色。问题2：你喜欢卡扣还是旋钮？回答：卡扣。问题3：你上班的时候一般背什么包？回答：布包。

由此我们可以初步得出，我们要为一个喜欢白色的用户设计制作用卡扣打开的保温杯，能方便放进她上班用的布袋中。

（3）头脑风暴——想出更多解决方案

在这个环节，每个组员都是设计师，各自进行头脑风暴，充分发挥创意，将尽可能多的想法用简图绘出。然后小组内各个成员分享，合并大家头脑风暴产生的创意想法，最后完成一个最优方案。

（4）原型制作——动手动脑相结合

学生选择材料和工具进行制作，了解不同材料的特性，合理使用材料，实现产品功能。学生根据头脑风暴设计的三视图进行制作。

（5）测试迭代——为迭代提供依据

原型是否满足用户的需求，解决用户的问题？保温杯的测试至少包括两个部分：一是对保温性能进行测试；二是对用户进行访谈测试。保温性能的测试可以用温度计测试保温杯的保温效果；用户访谈测试，则可以利用“A wish and a star（一个希望和一个亮点）”表格进行记录。

3.项目分析