指向核心素养的小学科学项目式学习——以“未来之城(future city)”为例

沈京杰

(合肥世界外国语学校 安徽合肥 230000)

我国当前学校教育发展的目标是落实立德树人的根本任务,大力发展素质教育。鉴于此,培养学生的核心素养已成为时代的主旋律,也是我国教育改革的重要突破口和塑造未来人才的基础。《义务教育科学课程标准(2022年版)》明确指出,科学课程应该培养学生的核心素养,包括科学观念、科学思维、探究实践、态度责任等方面。同时,该标准倡导采用探究和实践为主的多样化学习方式,让学生主动参与、动手动脑、积极体验,并经历科学探究和技术与工程实践的过程。在这种背景下,项目式学习备受一线教师的关注,成为促进学生深度学习和培养核心素养的重要途径,具有重要的探究和实践价值。

一、项目式学习对培养核心素养的意义

近年来,随着教育理念的不断更新和教育改革的推进,人们对于学生应具备哪些素养和能力进行了重新思考和梳理,提出了一系列的核心素养,包括思维品质、学习能力、创新精神、情感态度和社会责任感。这些素养是学生未来生活和工作所必备的,也是学生发展综合素质的重要内容。

项目式学习作为一种基于问题或任务的学习方法,旨在通过实践活动来促进学生综合素质的发展。近年来,随着教育教学理念的更新,项目式学习被广泛应用于学校的教学中,并被认为是培养学生核心素养的有效途径之一。项目式学习着重强调以学生为中心、以任务为导向、以合作为基础、以评价为支撑等方面,有助于学生培养批判性思维、创新能力、社会责任感等核心素养,从而提高学生的综合素质和竞争力。因此,项目式学习为教育教学改革提供了新的思路和实践经验。

二、项目式学习的要点

项目式学习是一种基于问题、探究和合作的学习模式,其需要遵循一定的原则以确保学习效果。经历了多轮“未来之城(future city)”项目式课程的设计、实施和反馈,笔者总结出项目式学习需要遵循的几个要点。

(一)任务驱动要基于真实问题

项目式学习是一种基于真实世界问题的学习方式,通过解决问题来学习相关知识和技能。在项目式学习中,驱动性问题起到了关键作用,它能够引发学生的主动思考和探索,具有高阶思维和问题化组织结构的特点。为了提出好的驱动性问题,教师需要结合学生的特点和经验,考虑问题的难度,同时培养学生提问的能力。学生在学科学习中提出的真实问题也是项目式学习的重要基础,这有助于促进学生学习兴趣和学习能力的提高。

(二)学习目标要指向学科核心概念

概念型知识是项目式学习的重点,需要寻找与之相关的关键概念。确定这些关键概念的一个重要来源是课程标准,比如小学科学课程标准指出小学科学包括物质科学、生命科学、地球与宇宙科学和技术与工程四个领域。可以从中选出适合小学生学习的18个主要概念,以供项目式学习使用。

(三)学习成果要有质量

项目式学习成果是项目式学习结束时学生的作品、报告、模型等,是判断学生项目式学习质量的依据。设计者需要考虑成果的可行性和评估标准。学习成果应该与问题相关,与对核心知识的深入理解有关。学习成果应同时包含个体和团体两个方面,展示学生的深入理解和探究过程。同时,学习成果还应该包含过程说明。这些说明包括学生对概念、情景中的背景知识、限制条件的综合分析、推理、再设计与创造的思考和调整过程。公开成果通常包括制作或表现出来的产品和用来说明内在设计理念与过程的文本、PPT或口头报告。在项目式学习过程中,学生生成的材料也可以作为学习成果的一部分,如观察日记、过程记录清单、考核表、实验报告、项目方案、个人学习记录、小组清单、日记等。

三、项目式学习的实施策略

(一)制定项目计划书,实现项目的有序管理

在项目式学习中,项目计划书可以帮助学生更好地组织和管理项目,确保项目顺利进行并最终取得成功。以下是项目计划书的一些重要内容。项目目标:在项目计划书中,需要明确项目的目标和具体要求。这个部分需要清晰地阐述项目的目的和意义,以及需要获得的具体成果和效果。时间计划:在项目计划书中,需要制定详细的时间计划表,包括项目的开始时间、结束时间和每个阶段的时间节点。这个部分需要尽可能细致和准确,以确保项目按时完成。人员分工:在项目计划书中,需要明确项目成员的职责和分工。这个部分需要指明每个成员的任务和责任,以及需要完成的工作内容和工作量。资源预算:在项目计划书中,需要对项目所需的资源做预算,包括人力、物力和财力等方面。这个部分需要合理估计项目的成本和收益,以确保项目的可行性和可持续性。风险评估:在项目计划书中,需要对项目所面临的风险进行评估和分析,制定相应的应对措施。这个部分需要考虑到各种不确定因素和隐患,以确保项目的顺利实施。

(二)掌握工程设计流程,实现问题的有效解决

工程设计流程是一种解决问题的方法,包含问题界定、调查研究、头脑风暴、设计、生成作品、优化迭代、展示分享等环节。在项目式学习中,学生需要掌握这种设计流程,以便快速有效地解决问题。学生可以通过以下步骤掌握工程设计流程。确定问题:明确问题的性质和范围,确定解决问题的目标和方向。调查研究:收集和分析相关资料和信息,了解问题的背景和现状。头脑风暴:集思广益,汇聚各种想法和建议,形成解决问题的初步方案。设计方案:在头脑风暴的基础上,制订更具体和实用的解决方案。生成作品:根据设计方案,制作出解决问题的具体成果。优化迭代:通过实践和反馈,不断完善和优化解决方案。展示分享:向他人展示解决方案,获取反馈和意见。

(三)积极争取校外资源,助力项目式活动开展

在项目式学习中,积极争取校外资源可以为学生提供更多的学习和实践机会,助力项目式活动的开展。①邀请行业专家和顾问:邀请相关领域的专家和顾问参与项目活动,向学生分享专业知识和经验。②利用校外资源设施和设备:利用校外的实验室、工作室和设备进行实践和实验,增强学生的实践能力和技能。③开展社会调查和实地考察:社会调查和实地考察是学生了解行业现状和发展趋势的重要手段,为项目的实施提供了有益的依据和参考。此外,这也是学生提升观察能力和实践能力的重要机会。④与企业和机构合作:可以与企业和机构合作,共同开展项目式活动。

四、项目式学习的实施过程

“未来之城(future city)”项目是结合教科版六年级下册“小小工程师”单元目标和内容,通过设计未来100年的城市,来应对与城市可持续发展相关的挑战。学生扮演工程师的角色,像工程师一样根据规定的任务目标,运用已有经验和对科学的理解,设计并建造出相应的产品。本次项目式学习的核心是以设计城市模型为任务目标,让学生经历一个“工程”实施的系统过程:明确任务-设计-建造(模型)-测试-评估-改进。通过城市模型建造的实践活动,学生将初步建立起对工程的了解,感受工程的复杂与魅力,从而让科学学习活动的开展更为活泼和真实。

(一)团队组建,目标设定

根据学生自身特点,组建合适的团队,设计团队名片,包括名称、口号和标识,制定团队公约。明确项目目标,使用工程设计流程和项目管理来设计和创造一个存在于未来至少100年的具有创新性的未来城市。根据不同的任务主题进行设计交付。以2022—2023年度挑战主题“气候变化”为例,选择一个气候变化给城市带来的影响,设计具有创新性和未来性的一种气候变化适应方法和一项缓解策略,以确保未来城市居民的健康和安全。了解项目的定义和项目管理的要素,通过学习项目手册、分析项目计划书案例,尝试画出项目流程图,制定日程表。

(二)调查研究,确定问题

为了创造未来的城市,学生需要了解什么是城市,城市的特质是什么,谁来规划、设计、建造和维护城市,城市是怎么分区的,等等,探索自身所在的城市是拓宽学生背景知识的一个好方法。

一切从问题出发。只有界定清楚问题,后续才能一步步顺利达成目标。学生需要细致深入地调研与讨论,同时要不断地调整,从而确定最终问题。调查研究的方式有很多种,可以查阅纸质资料(图书、报刊)、电子资料(电子书籍、文献研究、互联网资料),也可以询问老师、家长、专业人士(工程师、城市规划师、新闻记者等),最有效的方式是观察身边的城市、实地走访、社会实践。例如:合肥世外学校数智绿城团队选定目标城市重庆,深入调研城市的气候问题,确定要解决重庆的持续高温问题。

(三)方案设计,实施迭代

在学生们开始对挑战任务的解决方案进行头脑风暴之前,必须先了解今天人们针对气候变化的解决方案。此外为了建造出创新且具有未来感的城市,学生还需要调研当下研究和试验的前沿、具有未来感的解决方案。然后进行头脑风暴,互相碰撞出创新性的想法,在一次次讨论中逐渐就未来城市设计以及年度主题的解决方案达成一致。

起草城市论文。在城市论文书写过程中,学生需要完成以下问题:哪些设计让你们的城市独特、创新、极具未来性?哪些是你们应对气候变化挑战的解决方案?撰写论文可以帮助学生综合他们的研究,确定未来城市的关键要素,并仔细考虑、反思目前城市面临的问题。城市论文与前期的调查研究是建造城市模型和现场展示的基础,后期学生们会反复参考城市论文来确定模型建造方案与现场展示内容。

制作城市模型。模型制作是整个活动中最让学生兴奋也是比较费时间的环节。在制作模型前要仔细查看模型制作要求、模型制作建议和模型评分标准,找到优秀模型案例作为参考。在模型制作阶段出现反复迭代甚至回到设计流程的前一个环节是很正常的,很多时候最佳方案并不会在最初阶段出现。

(四)展示分享,总结反思

展示与分享是项目最后阶段关键的一步,通过展示将城市设计的创新点、亮点、城市设计过程等分享给他人,以得到宣传或收集他人反馈。首先让学生认识到展示与演讲的重要性,讲解展示的技巧和方法;然后通过团队协作讨论确定吸引人的展示形式,完成展示大纲并细化展示内容;最后进行未来之城设计演讲展示的排练。答辩这个环节,学生们需要展示自己对于工程设计流程、项目管理、城市设计和运行以及气候变化挑战的理解。

项目最后阶段是复盘总结,学生们完成整个项目式学习后需要进行回顾和反思,这有利于提升其系统思考能力、共情与交流能力。反思的目的是让学生思考“什么有效”和“怎样可以做得更好”,这些信息可以帮助优化下一次项目的完成效果。

项目式学习是一种自主性学习方式,旨在让学生通过完成复杂的学习任务来达到学习目的。在科学学科中,实践性至关重要。教师需要将理论知识和实践活动结合起来,促进学生对科学知识的深入理解,提高他们的科学学科核心素养。在项目式学习中,教师需要设定具有挑战性和有意义的学习任务,并为学生提供有效的指导和支持,使学生通过主动思考和探究完成任务,从而发展他们的学科核心素养。通过项目式学习,学生将在实践活动中学习并应用科学知识,体会科学在日常生活中的实用价值。随着项目式学习的深入和完善,学生将积累在实践活动中学习的经验,提高学习能力,真正培养核心素养。