小学科学跨学科项目式学习设计与实践研究

摘 要：自从2021年“双减”政策实施以来，学生作业量和完成时长大幅度降低。学生作业压力减小，有了更多的课外时间，如何丰富学生课余时间成为教育领域面临的新挑战。与此同时，新课标也提出以“设立跨学科学习、组织主题教育、加强各学科联系”为目标的新要求。基于此，文章以小学科学课程内容为研究基础，详细阐述项目式学习优势和要点，并探究“跨学科”教学的要点；然后基于实际教学知识点设计“跨学科项目式学习”方案；最后从实践角度阐述小学科学推进“跨学科项目式学习”模式的优势和可行性。

关键词：小学科学；跨学科；项目式学习；教学案例设计；实践验证

中图分类号：G623.6 文献标识码：A 文章编号：1673-8918（2024）35-0007-06

随着教育改革的深入开展，“跨学科”“项目式学习”得到大范围应用，上述教学模式突破学科限制，可以实现知识点整合，更符合新时期学生学习需求，因此，深受一线教师青睐。与此同时，项目式学习中，教师角色定位也发生转变，不再是传统的知识灌输者，而是作为引导者和合作伙伴出现，这种方式可以更好地激发学生热情，引导其形成积极向上的学习态度。通过小学科学跨学科项目式学习的设计与实践，有望培养出更具综合素养和创新思维的学生，为其未来的学习和生活奠定坚实基础。基于此，文章探究小学科学跨学科项目式学习的设计与实践有实际意义。

一、 研究背景阐述

进入21世纪，科技改变世界成为时代主题，科技教育的重要性进一步凸显。此时，综合科学课程体系建设得到关注，更多应用科学和信息技术基础知识融入其中。且教育相关文件中，着重突出“科学教育”的重要作用。2017年《义务教育小学科学课程标准》明确提出：“早期的科学教育对科学素养形成有重要意义，科学教育可以促使学生体验科学探究过程等。”随着教育改革的推进，科学教育在实践中积累更多经验，2022年的《义务教育小学科学课程标准》中就科学教育提出更详细的指导，并将多种项目研究案例融入其中。

二、 小学科学跨学科项目式学习方案设计

（一）跨学科及项目式学习内涵

跨学科学习强调不拘泥于单一学科的界限，而是将不同学科的知识、理念和方法相互融合，形成更全面、综合的理解体系。这样的学习方式可以促进跨学科思维，培养学生解决问题的综合能力。

项目式学习是以实际项目为基础，通过实践性的任务来推动学生学习。这种学习方式注重问题解决和团队协作，让学生在真实场景中应用所学知识，提高他们的实际操作能力。

（二）教学目标设立

文章以教科版小学六年级科学中02txWUsaM8EQV27schWqxqN8VcP1T9Kyqgfp4oB7ODg=的“微小世界”这个单元为例，设计教学方案。主要教学目标如下：

1. 科学观念

（1）具有放大效果的物体都具有“凸”“透”两个特点。

（2）两个凸透镜有效组合在一起可以增加放大倍数。

（3）光学显微镜主要由目镜、物镜组合起来决定放大作用。

2. 科学思维

能利用材料和工具，通过口述、绘制设计草图等方式表达自己的想法。

3. 探究实践

利用身边的材料和简单工具动手完成设计并制作一个简易显微镜，能发现作品中存在的问题并尝试提出解决方案。

能在教师的指导下完成观察各种微小事物任务，进行总结反思，初步养成良好的学习习惯。

4. 态度责任

体会展示作品的喜悦感和成就感，形成尊重他人、愿意倾听他人的想法，乐于分享和表达自己的想法。

（三）教学思路

以项目式学习理论为基础，结合小学学生身心特点和知识掌握水平，梳理教学知识点，总结知识重点、难点，提出项目探究问题和项目设计实践内容，确定整体教学步骤。一般情况下，项目式学习模式设计整体思路如图1所示。

图1 项目式学习模式设计主要内容图示

结合图1来看，教学方案思考要点如下：第一，前段设计。主要目的是确定教学内容，然后思考跨学科项目式教学思路，结合学生知识掌握情况、能力素养水平，计划教学进度。第二，实践设计，该部分包括两方面内容，①单元教学。围绕新课程标准、教材等，思考项目式教学方案，确定每一小节重难点和教学目标，并再次确定设计的活动具备可行性，可以在教师带领下，引导学生进行实践。②教学过程的细化。教师围绕学生兴趣，设置驱动性问题，确保调动学生积极性，引导其主动参与其中。第三，设计多元化评价体系。传统评价方式过于死板，且难以对学生进行多方面评价，对培养学生思维能力存在限制，基于此，在设计项目式教学方案的同时，设立多方面评价体系，将创新思维、创意能力、动手实践能力等纳入评价指标体系，并突破传统教师评价思维限制，实现“学生评价+教师评价”这一目标，设立多元化评价体系，确保评价过程可以进一步辅助项目式教学目标实现。

主要内容和设计思路如下：

以坊间出现一批2019年版的10元假币，与正版唯一的区别在背景溪流中小船，此部分肉眼难以分辨，需要用观察工具进一步核实为背景，出示工程任务设计并制作一个简易显微镜，最后观察10元人民币上小船的方式进行性能测试。通过鉴别人民币的实际问题链接科学概念。根据任务要求，进行头脑风暴，确定最终的评价标准及需要的知识。通过探索学习必备的科学知识：具有放大图像的物体的特点、组合两个凸透镜增强放大效果的方法。在设计环节提供有格子的绘图纸、两块凸透镜，其余材料通过自主寻找，让学生在已知显微镜结构的基础上，发挥创造力，利用不同的材料实现特定的功能。根据设计图，课余时间讨论、制作。遇到问题时，相互讨论解决，并记录于项目日志。通过检验再检验，以评价标准为依据，在交流讨论的基础上对自制显微镜不断进行测试、调整、优化，最终制作完成一个能观察人民币的简易光学显微镜。

（四）主要教学方法

以小组合作方式为基础推动项目式学习方式进行。首先，设立真实的教学情境，以实际现象为引，调动学生探究热情。其次，案例设计中以问题为基础，通过合作探究，了解显微镜的主要构造。并且以问题为基础引入下一环节，带领学生基于驱动式问题，在合作探究中完成实验观察，记录相关数据。最后，在实验基础上，通过深入分析，提出解决策略。

（五）方案设计主要内容

随着科学、技术、工程与数学的整合教育，在当下的科学教育中培养小学生的工程实践能力至关重要。以显微镜作为原型，借助建模的方式展开教学，以提高学生的设计和创造能力。自制显微镜这样的活动操作难度适中，材料易得，学生可以在发明创造的过程中收获成功的喜悦。整体设计方案如下。

1. 基于跨学科理念明确学习任务

借助多媒体、教室教学用具等营造教学情境。通过视频引导学生提出问题，然后以问题为导入，明确工程任务：设计并制作一个简易显微镜，最后观察10元人民币上的小船进行性能测试。

2. 全员参与，科学分组

研究案例设计5人为一个小组，项目从7月中旬正式进行教学，到8月初进行项目展示，并收集实验记录表、记录单等内容，8月中旬确保项目汇报和反思活动全部完成。实验活动以小组为单位，每一小组收集一套完整的实验数据即可（需要保证数据充足、翔实），数据收集情况会影响小组考评分数。最后，展示汇报阶段也以小组为单位，小组可以自行安排汇报展示环节每个人的具体任务。

3. 自主设计，激发学习兴趣

小学科学的教学目标之一是培养学生的科学学习兴趣，促使其形成科学思维。基于此，教学方案设计中，为学生提供足够的空间，允许其自行探究、自主思考是一大亮点。案例中教师围绕学生学习兴趣，在规定的教学大纲和教学计划前提下，允许学生基于自身掌握的知识点和自主学习成果，通过合作、探究、沟通方式，设计小组实验方案。在自主思考设计过程中，学生会掌握更多课外知识。

4. 构建多元评价体系，鼓励学生自主探究

传统的单一式评价方式难以满足新时期的教学需求，基于此，研究案例结合现代化教育目标，提出多元评价方案。该评价模式以“过程性评价、总结性评价、表现性评价”三大内容为基础，评价组成如表1所示。

结合表1可知，多元评价体系的构建，可以尽可能公平、公正地做出评价，并且从多个角度评价学生能力。上述应用的KWEL表格主要是一种用于激发学生学习兴趣、引导他们思考和记录知识的工具。“KWL”代表三个阶段的关键词：Know（知道）、Want to know（想知道）、Learned（已学到）。同时，现场展示环节，为了更为细致、全面对学生的表现做出评价，制订如表2所示标准，辅助对学生做出评价。

（六）实践教学

结合上文对教学方案主要内容的详细阐述，以教学进度和教学计划为依据，明确实践教学各阶段学习任务。

结合教材中的“放大镜”“怎样放得更大”等几节课程内容，引导学生在项目式学习中深入了解显微镜的构造，最后以“显微镜的制作”实践活动为基础，总结整体学习过程。

在跨学科项目式学习之前，做好准备工作。结合心理学知识、数学核心素养等，挖掘学生兴趣点，确保构建的教学方案可以调动学生的参与热情。项目式学习过程中，教师发挥指引者和合作者的作用，尽可能为学生提供自主探究平台和空间，从而为培养学生科学核心素养、跨学科知识整合能力等奠定基础。

1. 课中知识内化

基于项目式学习模式，将相关课程内容进行知识整合，以主题“显微镜的制作”为基础进行整合，展示两张真假人民币，帮助学生如何辨别人民币的真伪，由此通过视频和图片了解大有来头的人民币，展示人民币上的“暗迹”。通过用鉴别人民币的实际问题链接科学概念。根据任务要求进行头脑风暴，确定最终的评价标准及需要的知识。

2. 具体实践

整体活动分为四个阶段：第一阶段，科学知识储备；第二阶段，方案的制订与实施；第三阶段，产品展示与汇报评估；第四阶段，拓展延伸，课外实践。

（1）第一阶段

教师给每组提供金属片、木片、玻璃片、纸片、大半球贴片等结构化实验材料，学生用这些物体观察文字，找出能放大图像的物品。在探索中得出结论：具有中间厚边缘薄、透明这两个特点的物体都有放大图像的功能。接着故事导入：詹森偶然把两个凸透镜片放入同一根管子中，发现看到的图像变得更大了，引发学生思考并进行动手实践探究，找到放大本领更强的物体。

（2）第二阶段

有了科学知识储备，在设计环节提供有格子的绘图纸、提示学生需要按比例尺规作图。学生的空间想象能力有限，没能绘制完整的三视图，故要求把各部分结构及其材料标注上，更有利于制作。仅提供凸透镜片，其余材料通过自主寻找，让学生在已知显微镜结构的基础上，发挥创造力，利用不同的材料实现特定的功能。

本工程制作需要的时间较长，故设置相应的项目日志提供给学生填写、记录、回顾，增强学生的合作意识，作为过程性的评价标准之一。学生根据设计图寻找材料，初步建构本组自制显微镜的框架。

（3）第三阶段

学生小组合作对设计图、实物图进行解说：整体结构、各部分材料及连接方法、使用方法。让学生通过交流提问，明晰改进的方向。相互学习，确定优化策略，产品不断向最终的评价标准靠近。

（4）第四阶段

结合评价表自评，学生可以对自己参加的各个活动进行总结和反思。通过他评，学生间可以获得更多的思考和灵感。

三、 小学科学跨学科项目式学习实践分析

文章研究的教学案例在××市某小学2班得到应用，1班采用其他教学方法完成教学。以学生课堂表现、参与度、学生兴趣、成绩为指标，探究跨学科项目式学习教学方式的实践应用价值。

第一，课堂表现。以课堂表现量表为定量指标，通过手机记录课堂视频的方式，完成课堂表现观察。最终结果如下：2班学生共回答16个问题，其中各类问题占比如图2所示。所有问题中设计类、推理类问题是重点，且学生参与度较高，每次探究几乎都是全员参与。

图2 实验班级课堂观察统计结果

但相对而言，1班学生在回答问题方面略显不足，总共回答问题12个，且部分问题学生参与积极性不高。学生思维活跃度方面、学习热情方面难以与2班比较。

第二，课堂成绩方面。2班相关单元课堂作业平均错题量为1.2个，且大多数学生成绩超过平均值，所占比例接近78%。1班成绩则略显差距，学生平均错题量为2.1个，且仅有64%的学生成绩超过平均值。

第三，课堂参与度。为了便于对比，对两个班的课堂教学进行视频记录，并统计两个班的作业情况，最终发现2班上课阶段，多数学生可以跟随教师完成教学任务，且学生不容易出现“溜号”现象，但1班学生则不时出现思维涣散、不认真听课的情况。

第四，学习兴趣。以实践活动为基础，通过统计两个班级学生实践参与情况、实践完成情况，对其学习兴趣做出评估。最终结果表明：2班学生实践活动参与度为100%，且89%的学生在实践中提出个人意见或者实验建议，92%的学生参与交流讨论。1班学生实践参与度为100%，但仅有78%的学生在实践中表达个人意见或者提出建议，83%的学生参与交流讨论。相对而言，2班学生的学习兴趣更浓郁。

综上，应用跨学科项目式学习方案之后，可以有效调动学生学习热情，助力教师进行教学。

四、 助推小学科学跨学科项目式学习发挥效用的策略分析

基于上文分析阐述，在此提出四点建议，助推小学科学教学充分发挥跨学科项目式学习方法优势，辅助教师提高教学质量和教学效率。

（一）以跨学科概念统领项目进程

跨学科概念在项目进程中起到统领作用，有助于学生深入学习相关学科知识，提高综合素质和解决实际问题的能力。为确保其统领作用，需关注以下内容：第一，教师在项目开始前需明确跨学科概念；第二，深度整合学科内容，确保学生在解决问题的过程中能综合运用不同学科知识；第三，确保项目任务与跨学科概念对齐，使学生在解决问题时深入学习相关知识；第四，设立明确的各学科学习目标，指导学生深入学习学科知识和培养跨学科思维；第五，以跨学科概念为指导，鼓励学生探究实践学习，培养探究能力；第六，及时提供反馈，帮助学生纠正错误和加深对跨学科概念的理解。通过这些策略，使项目式学习更具有针对性和实用性，为达成学习目标奠定基础。

（二）以真实情境引发问题驱动

通过真实情境引发问题驱动，可以增加项目的吸引力，激发学生的自主学习动力，并提高他们解决实际问题的能力。因此，在项目式学习中，选择与学生生活密切相关的真实情境作为项目背景，能够激发学生的兴趣和好奇心。同时，将学科知识融入真实情境中，使学生在解决问题的过程中能够应用相关学科知识，有助于提高学科知识的实际应用能力。另外，在真实情境中设立具有挑战性的任务，要求学生运用多学科知识来解决问题，通过驱动式问题引导学生完成任务，有助于培养学生解决问题的能力和团队协作能力。总之，合理运用情境可以调动学生的学习积极性，加深他们对知识的理解。

（三）以高阶认知带动学习实践

以高阶认知驱动学习实践，能增加项目的深度和挑战性，激发学生深入理解和创造性运用学科知识。具体做法包括：在项目式学习中引入深度思考问题，促进学生实践探索；设计复杂问题，培养学生的批判性思维和解决问题的能力；组织学科知识基础上的交流讨论，培养学生的专业性；引导学生进行信息搜集和整合的研究性学习；提倡学生创新性表达，如设计试验方案、提出新颖观点等，培养学生的知识整合能力和创造性思维。这些策略有助于提高学生的综合素质。

（四）以公开成果反馈学习效果

通过公开成果反馈学习效果，可以激发学生对学科的兴趣，提高学科表达和沟通能力。鼓励学生在班级展示项目成果，有助于提升责任感、成就感和自信心。为确保公正反馈，需设立教师主导的评审机制，学生、家长等也可参与。推动学生互评，促进合作与共同进步。教师利用现代教学系统提供更广泛的展示平台，提升学生成就感和对科学的兴趣。发挥公开成果展示的优势，有助于项目式学习模式的优势发挥，增强学生学习自信心。

五、 结论

把握“技术与工程”实践的课程目标，将工程实践与科学探究紧密结合起来，以跨学科的理念引导学生在解决问题的过程中培养学生的工程实践能力和创新能力。小学科学跨学科项目式学习的设计与实践是一个既有挑战性又富有创造力的教育过程。通过融合不同学科的知识、激发学生的实际问题解决能力和培养跨学科思维，我们为学生创造了一个更为综合、实践性的学习环境。文章结合实际案例，探究跨学科项目式学习方案设计要点，并通过实践应用，验证该教学方案的应用价值。希望本研究可以为小学科学教学一线教师提供更多借鉴，助力其打造“良性互动、融洽交流”课堂，为培养学生科学核心素养提供更多参考。

参考文献：

［1］孟妍妍，但璐，刘男.小学信息科技项目式跨学科学习的原则和路径［J］.教学与管理，2023，40（32）：26-29.

［2］翁英相，师高翔，薛峰.中小学创客与STEAM教育区域协同发展实践研究［J］.中国教育信息化，2023，29（10）：66-72.

［3］刘航宇.聚焦小学数学核心素养下的学科活动开发与设计［J］.吉林省教育学院学报，2023，39（4）：116-120.

［4］李桂荣，孙志伟.跨学科项目式学习在小学语文教学中的实践探索［J］.河南教育（教师教育），2023，18（3）：87.

［5］徐旭辉，黄剑锋.项目式学习在小学STEM教学中的实践研究——以“制作橡皮筋动力车”项目为例［J］.中国现代教育装备，2022，25（14）：25-27，31.

［6］马勇军，赵雨佳，宋俊楠.小学教师跨学科教育素养：内涵、结构与培养［J］.湖南第一师范学院学报，2022，22（1）：20-25.

［7］张文兰，苏瑞.农村小规模学校如何开展项目式学习——在地教育理念下的案例分析与启示［J］.中国电化教育，2021，42（4）：35-44.

［8］谢莹，宋红兵.依托小学科学教材设计STEM项目式学习的有效策略——基于“制作小乐器”的个例分析［J］.教育观察，2021，10（11）：79-82.

［9］陈宇.基于项目式学习的信息意识培养研究——以小学智能机器人教学为例［J］.电脑与电信，2020，26（12）：45-48.

［10］侯岩，赵健如，王颖，等.基于STSE理念的小学科学项目式学习教学流程构建［J］.中国教育技术装备，2020，34（19）：84-86.