初中科学课程项目化学习的实践与反思——以“多层次探索太阳系”为例

郑林明

项目化学习（简称PBL，Project-based Learning），倡导组织学生开展以建构主义理论为基础、以科学技术与合作为支撑、以学生为主导的科学探究活动，注重创设真实情境，以问题为驱动。将科学课程与项目式学习有机结合，是学校开展科技创新活动的重要路径。为了让青少年深入了解中国航天事业的发展，激发青少年崇尚科学、探索未知、敢于创新的热情，我校依托《义务教育科学课程标准（2022年版）》，以项目化学习为载体，于七年级开设“多层次探索太阳系”等科创项目式课程。下面，笔者将以此为例，进行具体阐述。

一、“多层次探索太阳系”项目的设计与实施

1.设计思想

以“太阳系”为核心概念，通过开展基于项目的“实验探究+模型制作+科普/科幻阅读”等系列活动，逐渐加深学生对太阳系的基本认知，发展学生的建模思维、空间想象等能力，养成严谨、细致的实验态度和探究精神。

2.学情与课时安排

对于青少年来说，浩瀚的宇宙具有无穷的魅力。七年级学生需要纠正宇宙是虚无缥缈的错误认识，从宏观角度和系统层面来认识和了解宇宙的结构，建立正确的太阳系概念。本项目活动利用校本选修课时间开展，总计12课时，每周三授课，具体教学任务及课时安排见下页表1。

表1 “多层次探索太阳系”项目规划

3.具体实施过程

观看视频《宇宙到底有多大》后，教师提出问题：假如你是一名星际探险家，你喜欢追求刺激的体验，在探险过程中，你从不知道你下一次会在什么样的星球着陆，这些星球有些很冷，有些很烫，有些昼夜温差可以达到上千度。为了适应这样的极端环境，你应该带上什么样的装备？你的航空服和庇护所应该是什么材质的？

任务1：“日—地—月”建模

活动内容：（1）阅读日、地、月的相关资料，了解三者的基本特征；（2）了解日、地、月三者的关系及运动规律，并按等比例建立“日—地—月”模型。

【设计意图】“日—地—月”是学生较为熟知的，也是太阳系中的三类主要天体——恒星、行星和卫星。三者的运动是太阳系天体运动的主要方式，通过数据换算、建模，学生可初步感知天体的大小，培养学生的空间想象能力，为后面太阳系建模做铺垫。

任务2：“太阳系”建模

活动内容：（1）阅读太阳系资料，初步建立太阳系的科学概念；（2）通过比例换算，动手实践，建立太阳系距离模型或者大小模型；（3）阅读资料，了解八大行星的典型特征及发现历史，了解太阳系的其他天体。

【设计意图】在此过程中，教师可引导学生利用信息技术中的Excel表格函数进行等比例换算，为动手设计并制作太阳系模型提供数据支撑；选择合适的参照物进行建模，帮助学生制定设计方案。学生通过计算、建构太阳系模型，使抽象的概念具象化。

任务3：太空探险

活动内容：（1）了解地球大气层的作用和地球大气层的垂直分布规律及特点；（2）实验探究——体验大气压强（见表2）；（3）对八大行星的环境分析、比较（自转周期和公转周期均以地球时间表示）。

表2 体验大气压强

【设计意图】对于七年级学生来说，“大气压强”是抽象的，较难理解。在本环节的教学中，教师设置三个有趣的实验探究，让学生亲身体验并感知大气压强。教师可引导学生自主查找相关资料，经历科学探究的过程，迁移和运用所学知识，去类比、了解和分析八大行星的环境。

任务4：航天工具

活动内容：播放视频《飞天之箭》，展示中国古代的火箭，让学生学习火箭的发展史。在此基础上引出演示实验“饮水桶中酒精燃烧实验”（见图1），模拟火箭发射的原理。（见图2）

（图1）

（图2）

【设计意图】在此环节中学生可观察到酒精燃烧，产生淡蓝色的火焰，释放大量的热和气体，从桶口排出，饮水桶向上冲去。此时教师告知学生这是反作用力的效果，说明此化学反应的本质是乙醇+氧气→二氧化碳+水蒸气。此实验模拟火箭发射原理，使学生进一步了解火箭的内部结构及发射原理：火箭发动机点火以后，推进剂在发动机燃烧室里燃烧，产生大量高压气体；高压气体从发动机喷管高速喷出，对火箭产生的反作用力使火箭沿气体喷射的反方向前进。

任务5：成果交流——“探索太阳系”发布会

活动内容：学生分小组进行设计，选择自己所要登陆的星球，并自主选择喜欢的方式进行展示、交流与评价（可建议学生采用科幻写作、科幻画、科普剧、微电影、模型展示等方式）。

【设计意图】开放性、多样化的项目成果表达方式，促进了学生创新思维的发展，充分尊重了学生在课堂上的主体地位。

二、科学课程项目化学习的整合与反思

1.改变教与学的模式

在以“项目化学习”为载体的科学课堂中，注重科学探究，提倡学习方式多样化。通过实验探究、自主阅读、交流讨论，鼓励学生的行为参与、思维参与，充分体现学生在教学中的主体作用，使学生从具体的探究活动中获得体验，培养其严谨、细致的实验态度和批判质疑的精神。

2.发展高阶思维能力

项目化学习不仅有助于学生对科学概念的深度理解与迁移运用，更能增强他们对整体知识的融会贯通。“太阳系”这一科学概念对于七年级学生来说是抽象的。建立等比例太阳系模型，使学生经历材料的选择、参照物的选取等过程，培养和提高了学生的问题解决能力和创新能力。另外，在分析、比较八大行星的环境时，学生能迁移和运用已有的关于“地球大气层”和“大气压强”的知识，也促进了对已学知识的深度理解，发展了学生的高阶思维能力。

3.注重多元化评价

第一，主体多元化。在“日—地—月”建模活动中，学生首先进行自评和互评，不同组别之间进行他评。自评对于学生来说是一种自我反思，互评则有助于激发学生思维，进一步优化或改进模型。第二，方式多样化。教师要灵活运用即时性评价和延时评价。即时性评价能够给予学生肯定和鼓励，纠正学生的不当之处；延时评价则更多体现了师生之间的平等、友爱和尊重。第三，多维度评价。针对整个项目活动，最后通过创意写作或科幻画、科普情景剧等多种形式展示，给予学生更多自主选择的空间。

在开展项目化学习活动时，教师要将科学知识一个个零散的点形成问题串或任务链，以真实情境为背景，让学生参与复杂的任务，在这个过程中提高学生的问题解决能力和科学素养。