顧潔
小學科學課程注重從整體上認識自然世界,旨在綜合發(fā)揮物質(zhì)科學、生命科學、地球與宇宙科學、技術與工程四個領域的教育功能,培養(yǎng)學生的核心素養(yǎng)。項目式學習作為一種新型教學模式,為小學科學四個領域的整合提供了有效途徑。本文以基于領域統(tǒng)整的項目式學習《水的重生》為例,探討項目式學習實現(xiàn)跨領域探究的應用,并對教學實踐提出思考。
近年來,項目式學習(Project-Based?Learning,PBL)引起了教育界的廣泛關注,這種教學模式倡導以學習者為中心,將學習融入真實、復雜的問題情境,通過團隊合作調(diào)查、探究、解決問題,內(nèi)化隱藏于任務背后的知識,提升學生的綜合素養(yǎng)。小學科學課程是一門綜合性課程,包括物質(zhì)科學、生命科學、地球與宇宙科學、技術與工程四個領域的學習內(nèi)容,四個領域是相互聯(lián)系、密不可分的,各領域所涵蓋的知識更是息息相關、融會貫通的。
基于領域統(tǒng)整的小學科學項目式學習,旨在將小學科學課程中物質(zhì)科學、生命科學、地球與宇宙科學、技術與工程四個領域?qū)崿F(xiàn)統(tǒng)整,打破領域之間的界限,改變碎片化、零散化、割裂式的學習方式,采用項目式學習方式實現(xiàn)領域內(nèi)容的有效滲透和聯(lián)系,發(fā)揮不同領域的教育功能和思維培養(yǎng)功能,提升學生的綜合素養(yǎng)。基于此,本文設計并開展了小學科學項目式學習活動《水的重生》。
一、項目式學習活動目標的制定
《水的重生》主要面向小學五六年級學生,教學內(nèi)容指向物質(zhì)科學領域和技術與工程領域。學生將通過項目式學習,綜合利用物質(zhì)科學領域和技術與工程領域的知識和方法,解決真實情境中的問題,實現(xiàn)以下目標。
科學知識:了解污水的凈化過程,知道可以用過濾和吸附的方法去除水中雜質(zhì);知道可以從顏色、濁度等方面來檢測水樣。
科學探究:根據(jù)要求繪制簡單的污水凈化器設計圖;按照設計圖制作簡易的污水凈化器,并進行測試;根據(jù)污水處理效果對裝置進行優(yōu)化。
科學態(tài)度:通過設計、改進,不斷增強工程設計信心與創(chuàng)新意識。
科學、技術、社會與環(huán)境:意識到水污染給人類和其他生物帶來的威脅,人的生活離不開水,具有環(huán)保和節(jié)約水資源的意識。
二、項目式學習的實施過程
(一)活動一:調(diào)查周邊的自然水域
為了了解生活污水與潔凈水的差別,從而探究污水的凈化方法,教師可以通過線上平臺,發(fā)布微課和課前學習任務單。課前學生以小組為單位,對周邊的自然水域進行實地考察,了解周邊水域的污染狀況并取適量水樣帶回。對比取回的水樣與自來水,通過多種方式的觀察和比較,學生發(fā)現(xiàn)大部分從周邊水域取回的水樣顏色偏黃,有的還有難聞的氣味,透明度不如自來水高,水面上有少許漂浮物,靜置后水底有沉淀物。
學生通過考察水域的親身經(jīng)歷,深刻意識到水污染給人類和其他生物造成的威脅。此活動不僅讓學生了解了生活污水的特點,還激發(fā)了他們進一步尋求凈化污水方法的興趣,為接下來將要開展的活動預熱。
(二)活動二:污水和污水的處理方法
對于污水的處理,學生很容易想到用撈網(wǎng)、濾網(wǎng)等工具將污水中的漂浮物和沉淀物過濾掉。然而簡單的過濾并不能完全凈化污水,我們可以通過觀看視頻,從自來水廠的凈水步驟中找尋靈感。通過討論總結,學生認為可以利用過濾和吸附的方法,一定程度上凈化污水。我們可以通過顏色、氣味、透明度、是否有漂浮物、是否有沉淀物、濁度這些方面來判斷水樣的過濾和吸附效果。
項目式學習提倡聯(lián)系學生日常生活經(jīng)驗,通過親身經(jīng)歷探究和實踐操作活動解決真實情境下的問題。因此,教師可以啟發(fā)學生從生活中尋找過濾材料,如:大石塊、小石子、細沙、脫脂棉、海綿、紗布,測試它們的過濾性能。在測試過程中,學生也發(fā)現(xiàn)了問題:用這些材料過濾下來的水,濁度比原先的水樣有明顯的降低,但顏色和透明度上還是有所欠缺。我們還有什么辦法能夠?qū)⑺M一步凈化呢?教師帶領學生認識了解活性炭:活性炭具有大量的細微孔,發(fā)達的孔隙結構可以吸附水中的雜質(zhì),顯著降低水樣的濁度。
這個活動將學生融入真實的問題情境,以問題驅(qū)動學習,啟發(fā)學生積極思維,通過小組探究,讓學生主動參與、動手動腦、積極體驗,發(fā)現(xiàn)并解決問題,內(nèi)化隱含在問題背后的科學知識。
(三)活動三:設計并制作簡易污水凈化器
學生通過觀看視頻,了解到在一些第三世界國家,很多人因為飲用不潔凈的水而患病??墒钱?shù)鼐用駴]有足夠的資金建造大型凈水廠,我們能幫助他們設計一個簡易的價格低廉的污水凈化器嗎?
在明確任務之后,學生通過討論總結出兩點:(1)我們簡易的污水凈化器主要采用過濾和吸附兩種方式凈化污水;(2)凈化污水時先過濾大顆粒雜質(zhì),再過濾中等顆粒雜質(zhì),最后過濾小顆粒雜質(zhì)。對于凈水裝置,很多學生想到用礦泉水瓶,這是個很好的辦法,教師也鼓勵學生有更多的材料選擇。教師進一步明確污水凈化器的設計要求:選擇合適的材料,設計并制作一個簡易污水凈化器,在成本(如表1)不高于12元、凈化時間不超過一分半鐘的條件內(nèi),爭取最佳凈化效果。
(四)活動四:污水凈化器的測試與優(yōu)化
對于自制的污水凈化器,我們可以通過對比水樣凈化前后的顏色、氣味、濁度等方面對污水凈化器進行測試,并結合凈化時間綜合評估凈化效果,記錄檢測數(shù)據(jù)。針對測試結果,同學們一定還能提出很多優(yōu)化改進的措施,例如:將凈化后的水反復通過污水凈化器,進行二次、三次凈化,效果如何?水樣中的細菌等微生物如何去除?如何改進污水凈化器的“外殼”,使之能便捷、重復使用呢?
任何合格的產(chǎn)品都是經(jīng)過反復測試優(yōu)化后獲得的,正是在這個不斷發(fā)現(xiàn)問題、優(yōu)化作品的過程中,學生運用所學的各方面知識,創(chuàng)造性地提出修改意見,發(fā)散了科學思維,鍛煉提升了動手實踐能力和小組合作能力。
(五)活動五:污水凈化器的展示與評價
這個活動中,我們可以采用產(chǎn)品展銷會的形式,以小組為單位,對設計制作的污水凈化器進行展示與介紹,也可增加一些當下流行的方式,如直播帶貨,在活躍的課堂氛圍中激發(fā)學生的學習興趣。AFF0A036-B80C-4562-8286-3D557337B314
《義務教育科學課程標準》要求建立一個包括過程性評價和終結性評價的評價體系。本項目式學習的過程性評價主要從學習和教學的視角審視,由學生和教師一同開展;終結性評價主要以是否達到凈化要求來檢測學生學習所達到的水平。
(六)拓展與應用
我們制作的污水凈化器在一定程度上可以將水中的雜質(zhì)去除,這樣凈化出來的水已經(jīng)可以用在生活中的很多地方了。若想要在第三世界國家廣泛應用,課后我們還可以繼續(xù)深入地從以下幾個方面進行研究:(1)污水蒸餾凈化工藝現(xiàn)已大力發(fā)展,利用身邊常見的材料,將我們凈化后的水進行蒸餾凈化,這樣得到的蒸餾水基本可以滿足人類的飲用標準;(2)更換具有特殊性能的活性炭,如載銀活性炭,能一定程度上起到殺滅水中細菌的作用;(3)課堂上制作的污水凈化器容量較小,一次可以凈化的水量較少,若要大規(guī)模使用還需繼續(xù)優(yōu)化。
三、教學實踐的反思
(一)打破領域界限
項目式學習為小學科學教材中物質(zhì)科學、生命科學、地球與宇宙科學、技術與工程四個領域的整合提供了有效途徑?!八闹厣边@一項目式學習跨物質(zhì)科學、技術與工程兩大領域,圍繞各領域涉及的核心概念進行教學設計,加強了知識間的內(nèi)在關聯(lián),促進了知識的結構化,體現(xiàn)了小學科學綜合性的特點。例如,學生在選擇過濾材料的活動過程中,既要運用到物質(zhì)科學領域中分離混合物的方法,同時又要分析經(jīng)濟成本、考慮材料順序,則涉及技術與工程領域中設計、制作、測試等方面的核心概念。學生在這樣的項目式學習活動中,不再是獨自、分別、零碎地學習,而需要綜合運用不同領域的知識和方法,這對提高學生綜合運用知識、解決問題的能力大有裨益,也為學生綜合素養(yǎng)的發(fā)展奠定基礎。
(二)課程有序遞進
基于領域統(tǒng)整的項目式學習將學習內(nèi)容和學習活動有機整合,設計螺旋上升的課程結構?!八闹厣备鶕?jù)學生的知識經(jīng)驗和思維水平,先設計了“調(diào)查周邊的自然水域”“污水和污水的處理方法”兩個活動,在學生掌握了基本的污水處理方法后,教師再引導學生進行污水凈化器的設計制作、測試優(yōu)化以及展示評價,學習內(nèi)容由淺入深、由易到難,學習活動從簡單的探究活動到綜合的探究和實踐活動。這樣的教學模式有助于激發(fā)學生的學習興趣,以探究和實踐為主的多樣化學習方式,通過層層遞進的活動,讓學生主動參與、積極體驗,形成知識的一步步內(nèi)化。
(三)緊抓核心素養(yǎng)
小學科學課程旨在培養(yǎng)學生的核心素養(yǎng),主要包括科學觀念、科學思維、探究實踐、態(tài)度責任四個方面,為學生的終身發(fā)展奠定基礎。“水的重生”這一項目式學習將核心素養(yǎng)的培養(yǎng)有機融入了教學目標。學生通過學習能形成基本的科學觀念,了解污水的凈化過程,會利用常見的材料制作簡易的污水凈化器;具有初步的科學思維能力,會利用分析與綜合、比較與分類等基本思維方法設計污水凈化器,并在提出意見、修改優(yōu)化的過程中培養(yǎng)創(chuàng)造性思維;具有初步的探究實踐能力,經(jīng)歷污水凈化器的構思、設計、制作、測試、優(yōu)化等過程;樹立基本的科學態(tài)度,增強工程設計信心與創(chuàng)新意識,具有環(huán)保和節(jié)約水資源的意識。AFF0A036-B80C-4562-8286-3D557337B314