楊曉燕 謝寅波

【摘? ?要】科學(xué)課堂中開展項目化學(xué)習(xí)是培養(yǎng)與提升學(xué)生問題解決能力的重要途徑。在教科版《科學(xué)》五年級下冊第二單元“船的研究”的教學(xué)中，教師依托單元整體，從問題轉(zhuǎn)化、項目開發(fā)、實踐探究與總結(jié)反思這四個方面出發(fā)，讓學(xué)生經(jīng)歷問題解決的過程，提升理解、分析、推理、實踐、反思和表達等方面的能力。

【關(guān)鍵詞】項目化學(xué)習(xí)；問題解決能力；小學(xué)科學(xué)；單元整體

項目化學(xué)習(xí)注重創(chuàng)設(shè)真實情境，讓學(xué)生以具體任務(wù)為導(dǎo)向，指向具體問題解決能力的培養(yǎng)，不僅需要關(guān)注學(xué)生“動手做”，更需要關(guān)注他們在解決問題過程中的具體思維活動。［1］科學(xué)課堂中開展項目化學(xué)習(xí)是培養(yǎng)與提升學(xué)生問題解決能力的重要途徑。以教科版《科學(xué)》五年級下冊第二單元“船的研究”為例，教師可以從教材前后的聯(lián)系入手，整合教學(xué)內(nèi)容，實施單元整體教學(xué)，幫助學(xué)生在以“小船實踐家”為主題的項目化學(xué)習(xí)中有效提升問題解決能力。

一、問題轉(zhuǎn)化：分析單元整體教學(xué)背景

知識的獲得是學(xué)生能力形成的重要基礎(chǔ)。然而，從知識獲得到能力發(fā)展的過程轉(zhuǎn)化并不是一蹴而就的。教師需從單元整體的角度出發(fā)組織項目化學(xué)習(xí)，將理論知識學(xué)習(xí)融入需要學(xué)生參與的具體問題情境，以驅(qū)動性問題推動學(xué)習(xí)進程。

（一）分析教材內(nèi)容，促進問題理解

本單元共七課時，關(guān)注船的材料、結(jié)構(gòu)、動力等的發(fā)展和演變過程：第一課時以船的發(fā)展史為線索；第二至五課時引導(dǎo)學(xué)生認識船只，經(jīng)歷“浮的材料—沉的材料”“自然動力—機械動力”等的演化發(fā)展歷程；第六、七課時結(jié)合相關(guān)發(fā)展和演變過程，開展設(shè)計與制作船的實踐活動。教師在分析教材內(nèi)容后，把握教材編寫的內(nèi)部邏輯，為促進學(xué)生對“船的研究”單元的知識性學(xué)習(xí)打好基礎(chǔ)，為項目的開展做好理論鋪墊。

（二）梳理教學(xué)目標，明確問題指向

單元整體教學(xué)貫通學(xué)科核心概念與課時教學(xué)目標，起到承上啟下的作用。“船的研究”以船的材料、結(jié)構(gòu)、動力等的演變?yōu)閱卧壿?，每課時保持一定的獨立性，引導(dǎo)學(xué)生經(jīng)歷工程產(chǎn)品產(chǎn)生、發(fā)展的完整過程?；趩卧w教學(xué)，教師對本單元內(nèi)容的主要概念進行梳理，具體如下。

（1）人們?yōu)槭股a(chǎn)和生活更加便利、快捷、舒適，創(chuàng)造了豐富多彩的人工世界。

（2）技術(shù)的核心是發(fā)明，是人們對自然的利用和改造。

（3）工程的關(guān)鍵是設(shè)計，工程是運用科學(xué)和技術(shù)進行設(shè)計、解決實際問題和制造產(chǎn)品的活動。［2］

在梳理完教學(xué)目標后，教師明確本單元學(xué)生需要解決的幾個問題，在下一步驟中引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)問題厘清核心概念。

（三）厘清核心概念，設(shè)置問題層級

核心概念是反映學(xué)科核心內(nèi)容、本質(zhì)、任務(wù)，蘊含學(xué)科思想方法的關(guān)鍵概念。［3］在構(gòu)建單元整體教學(xué)的初始階段，教師結(jié)合學(xué)情，根據(jù)教學(xué)目標厘清核心概念，并將其分解為不同層級的相關(guān)概念。在概念設(shè)置中，外層是學(xué)生應(yīng)當熟悉的概念，即外層概念；中層是學(xué)生應(yīng)該掌握的重要概念，包括必備的知識技能；內(nèi)層是學(xué)生需要深入理解的核心概念。本單元的概念分層如圖1所示。

教師根據(jù)概念分層設(shè)置問題，如：根據(jù)外層概念，將問題設(shè)置為“如何選擇造船材料”“如何讓船載重量大”；根據(jù)中層概念，將問題設(shè)置為“如何讓船運動起來”；根據(jù)內(nèi)層概念，將問題設(shè)置為“如何設(shè)計和制作船”“如何測試與評估船的性能”。

二、項目開發(fā)：設(shè)計單元整體教學(xué)方案

學(xué)生的問題解決能力與真實情境有著密切的聯(lián)系，項目化學(xué)習(xí)強調(diào)解決真實情境中的問題，情境必須具備真實且具體的特點。

圍繞“船的研究”單元，教師設(shè)計了“小船實踐家”項目，該項目的安排與單元課時安排一致，七課時的內(nèi)容圍繞驅(qū)動性問題展開。教師基于單元整體教學(xué)，適時延伸項目化學(xué)習(xí)時空，為提升學(xué)生問題解決能力設(shè)計合理且操作性強的教學(xué)方案。

（一）沉浸真實情境，設(shè)置問題驅(qū)動

教師運用驅(qū)動性問題，讓學(xué)生沉浸在真實情境中解決真實問題。本項目中，教師圍繞核心概念，提煉了相關(guān)驅(qū)動性問題（如圖2），并設(shè)置學(xué)習(xí)任務(wù)。

（二）基于單元整體，確定問題方案

教師結(jié)合核心概念與教材原有活動，以“造船材料、船的結(jié)構(gòu)和動力系統(tǒng)”為探究內(nèi)容，以“設(shè)計制作并測試評估小船”為核心任務(wù)，設(shè)計了“小船實踐家”項目化學(xué)習(xí)方案（如表1）。

需要注意的是，項目化學(xué)習(xí)的開展不僅要在課堂、校內(nèi)進行，還應(yīng)延伸到課外、校外。知識不僅來自教師，還可來自家長、書籍和網(wǎng)絡(luò)。

三、實踐探究：實施單元整體教學(xué)

項目化學(xué)習(xí)中，學(xué)生在真正的探究活動中解決具體問題。具體可以按以下步驟展開。

（一）有序推進：突破技術(shù)難點

在項目化學(xué)習(xí)的實施過程中，通常會有若干技術(shù)難點需要突破。“小船實踐家”項目中，選材問題、載重問題、動力問題等的解決需要教師有序推進，引導(dǎo)學(xué)生突破技術(shù)難點，提升問題解決能力。

1.選材問題：精選結(jié)構(gòu)材料

學(xué)生在第一課時了解“船的歷史”后，帶著“小船實踐家”這一驅(qū)動性任務(wù)進入第二課時的學(xué)習(xí)，解決“如何選擇合適的材料造船 ”這一問題，即船的“選材”問題?！坝酶〉牟牧显齑薄坝贸恋牟牧显齑笔潜菊n的主要活動，學(xué)生借助學(xué)習(xí)單（如表2），運用對比思維選擇合適的材料造船。

溫馨提醒：1.測試過程中，需要考慮船的穩(wěn)定性。2.橡皮泥和鋁箔紙在水中都會下沉，先想辦法讓它們漂浮在水面上，再分別測試它們最多能承受多少個墊圈。

學(xué)生基于實驗數(shù)據(jù)，重構(gòu)思維模式，在活動中體會到浮的材料和沉的材料都可以造船，需要根據(jù)制作需求選擇合適的結(jié)構(gòu)性材料。該教學(xué)目標的落實，為制作合適的船提供了材料保障。

2.載重問題：探究船載重量

學(xué)生在研究造船材料后，思維還停留在“讓船浮在水面上”，對“制作船用來滿足實際需求”還沒有深入的理解。怎樣利用有限的材料，增加船的載重量？“制作并測試載重量大的船”對應(yīng)教材《增加船的載重量》一課。

教材要求學(xué)生用邊長為12厘米的正方形鋁箔紙設(shè)計、制作并測試船。學(xué)生通過設(shè)計制作不同體積的船，用墊圈測試船的載重量。學(xué)生通過收集、分析實驗數(shù)據(jù)，尋找影響船載重量大小的因素——底面積和船舷的高度，并利用數(shù)學(xué)模型算出“當船弦高為2厘米時，船的體積最大，載重量最大”，如圖3所示。

3.動力問題：優(yōu)選動力方式

通過第一課時對“船的歷史”的學(xué)習(xí)，學(xué)生了解到驅(qū)動船前進的動力是多種多樣的，動力系統(tǒng)的發(fā)展也是一個不斷改進和完善的過程——從人力逐漸過渡到自然力再到機械力。

學(xué)生根據(jù)已有的材料——風(fēng)力裝置、蒸汽裝置和電力裝置，選擇一種裝置進行組裝，讓船運動起來。通過實驗測試，學(xué)生了解到風(fēng)力作為動力具有不穩(wěn)定的特點，而蒸汽裝置和電力裝置能提供持續(xù)的動力。

（二）實踐運用：設(shè)計制作船只

學(xué)生像工程師一樣，在經(jīng)歷較為完整的工程設(shè)計階段后選擇材料完成作品，并進行交流分享。他們認識到“解決問題需要運用多種學(xué)科知識”。

（三）評估改進：測試評價性能

第六課時的主要任務(wù)是在明確測評方法后按測評單測試船的各項性能。實踐中，學(xué)生制作的小船很難一次性完全達標，所以測試、評估、改進常常是循環(huán)往復(fù)的。測評單如下。

“不同動力系統(tǒng)的小船”測評單

第_______組

?測評方法：

①按順序?qū)?艘小船分別放入平靜的水面進行測試，每次只能測試1艘小船。

②小船全部測試完畢后，從多個方面評價不同動力系統(tǒng)的小船的行駛效果，進行排序。

③給出測評建議，選擇最優(yōu)動力。

?測評記錄：

?測評建議：

我們準備選擇用_____動力參加造船比賽，理由是（至少寫出兩點）：

①________________________________________________________

②________________________________________________________

③________________________________________________________

問題解決的過程是多種認知活動共同參與的過程，如分析、綜合、判斷、推理等。在此過程中，學(xué)生的思維極為活躍。

四、總結(jié)反思：開展單元整體教學(xué)評價

評價與反思是問題解決能力的重要組成部分，學(xué)生在解決一定的問題后，對問題解決的過程、方法和結(jié)果進行積極的總結(jié)與歸納。這一評價反思的過程是發(fā)展學(xué)生問題解決能力的重要渠道。［4］

（一）確定評價形式，反饋教學(xué)效果

教師應(yīng)以學(xué)生問題解決的過程與水平為依據(jù)，進行評價量規(guī)的設(shè)計。評價以表現(xiàn)性、形成性評價為主，具有連續(xù)性和真實性特點，有助于教學(xué)策略的動態(tài)調(diào)整。本項目的評價秉持過程和結(jié)果并重的原則，采用自評、互評等手段，涉及學(xué)習(xí)態(tài)度、產(chǎn)品質(zhì)量等維度（如表3）。

單元整體教學(xué)是一個有機的整體，著眼學(xué)生學(xué)習(xí)力的深度發(fā)展，注重活動過程的檢測和診斷。教師需要進行實時與量化的多元評價。如以活動評價表為向?qū)?，協(xié)助學(xué)生對小組成果展開實時監(jiān)控，內(nèi)嵌競速評價、講演評價等多時段、多主體的評價活動，使學(xué)生向優(yōu)秀等級靠攏。

（二）度量實踐評價，促進能力發(fā)展

本項目在“分析—設(shè)計—開發(fā)—實施—評價—反思—完善”的推進過程中幫助學(xué)生實現(xiàn)了思維的進階和產(chǎn)品的迭代。評價在各個節(jié)點反復(fù)出現(xiàn)，給予產(chǎn)品和思維在創(chuàng)新機制上的保障。評價過程也是發(fā)現(xiàn)證據(jù)、升華思維的過程。

根據(jù)產(chǎn)品與學(xué)生素養(yǎng)兩個視角，教師開發(fā)了適合本項目的評價工具，用實踐參與度量表提供保障，給學(xué)生反思的機會，改善學(xué)生的學(xué)習(xí)效果（如表4）。在問題解決的過程中，教師允許學(xué)生犯錯，引導(dǎo)學(xué)生將錯誤轉(zhuǎn)化為資源，對照度量表，進一步提升解決問題的能力。

（三）基于實踐反思，創(chuàng)新教學(xué)路徑

項目化學(xué)習(xí)以學(xué)生對核心概念的理解為前提，教師提出與核心概念相關(guān)的驅(qū)動性問題鏈，鼓勵學(xué)生自主解決問題。在長時間的探究中，學(xué)生經(jīng)歷“分析問題—任務(wù)細化—設(shè)計發(fā)布—實施產(chǎn)出—評價迭代”的完整學(xué)習(xí)過程。

“小船實踐家”項目化學(xué)習(xí)貫穿整個單元，為單元整體教學(xué)提供了路徑。教師整合單元知識，設(shè)計教學(xué)活動，打破了原有教學(xué)中的單課落實形式，使學(xué)習(xí)具有延續(xù)性、創(chuàng)新性。學(xué)生親歷動手動腦的實踐活動，體驗科學(xué)知識與生活的聯(lián)系，最終達成解決真實問題的學(xué)習(xí)目標。當然，實施過程中也存在一些不足之處，如項目階段性跟蹤監(jiān)控后的跟進、小組合作分工的合理性和實際效果的有效性不足，各小組學(xué)生能力差異較大導(dǎo)致部分小組積極性缺失，希望在未來的研究中能夠改進。

參考文獻：

［1］伍遠岳，謝偉琦.問題解決能力：內(nèi)涵、結(jié)構(gòu)及其培養(yǎng)［J］.教育研究與實驗，2013（4）：48-51.

［2］胡雪涵.基于項目式學(xué)習(xí)的小學(xué)STEM課程開發(fā)研究［D］.重慶：西南大學(xué)，2021.

［3］蕭順歡.基于STEM教育的小學(xué)科學(xué)課堂實施技術(shù)與工程教學(xué)的有效策略研究［J］.新課程（小學(xué)），2019（6）：134-135.

［4］司徒敏.聚焦問題解決，構(gòu)建科學(xué)智慧教學(xué)新路徑［J］.課程教學(xué)研究，2022（8）：31-34.

（1.浙江省建德市明鏡小學(xué)?2.浙江省建德市壽昌第一小學(xué)）