学习素养下的小学科学技术与工程项目式学习设计

杨茜

［摘要］ 《义务教育科学课程标准（2022年版）》对技术与工程项目式学习提出了新的要求。本文以苏教版小学科学六年级上册“蒸汽小船的设计与制作”为例，从学习素养的视角出发，分析技术与工程项目式学习设计的思路和方法，旨在寻找技术与工程教学中的突破口和操作点，转变学习方式，发展学生的学科核心素养。

［关键词］ 学习素养；项目式学习；小学科学；技术与工程

《义务教育科学课程标准（2022年版）》对技术与工程项目式学习提出了新的要求。对于技术与工程领域的学习而言，要促使学生综合运用科学知识，解决实际问题，体验科学技术对日常生活与社会发展的影响，并在此基础上引导学生认识技术与工程的特点，发展学生的学科核心素养。该领域内容反映了STEM教育的基本思想，倡导问题驱动下的跨学科整合学习。

一、基于学习素养视角的项目化学习

学习是学生获得生长性经验，再进行创造性运用的过程。学习素养是指学生在不同情境转换中灵活运用所学知识，在具身体验问题情境、迁移知识解决问题的过程中表现出来的学习能力和品质。

下面，就以苏教版小学科学六年级上册“像工程师那样……”专项学习为例，教师设计“蒸汽小船出海”这一活动，要求学生自制一艘能在80厘米长的航道上行驶到终点的蒸汽小船。学生查阅蒸汽船的工作原理等资料，尝试设计、开发并改进产品的一系列步骤和程序，最终完成作品。该活动从表面上看是项目式学习，有来自真实世界的驱动性问题，也有成果。但是，在这个项目式学习中，制作一艘蒸汽小船本身被当成了目的。学生对问题情境的分析和判断，过早地被固定在“做蒸汽小船”这个结果上，他们在活动中探究的可能性被窄化。仔细分析学生在这个情境中的已有认知，我们会发现，其背后隐藏着小学科学中的重要概念——物体运动与相互作用，相较学生已经学过的“力是改变物体运动状态的原因”，该活动是促进学生深刻理解物体运动与相互作用的契机。

实际上，学习素养本质上旨在充分促进学生心智的发展，这样的工程与技术项目式学习应具有以下过程：判断情境，准确界定问题——什么样的蒸汽小船最有可能赢得比赛？怎样让小船漂浮在水面上？怎样用蒸汽驱动小船？小船的运动速度与哪些因素有关？创造性解决问题——动手实践，验证选择的方案是否真正能够达到预期效果。反思与迁移应用——在这个过程中，我学到了什么？还可以用这种方法解决哪些类似问题？按照这样的标准衡量，很多STEM学习都不是学习素养视角下的项目式学习，因为其中的教学过程只是告诉学生要做什么、怎么做而已。学习素养视角下的技术与工程项目式学习不是为了产生一个表现性成果，而是引导学生在一段时间内调动自身的知识、能力、品质，对与技术工程相关的问题进行持续探究，在解决问题、形成公开成果的过程中，对核心知识和探究过程产生新的理解，并发生跨情境的迁移，最终促进学生形成创造性思维、批判性思维，有效培养学习素养。

二、技术与工程项目式学习设计要素

学习素养视角下的项目式学习设计要素：一是真实的驱动问题。包含有价值的內容，以真实世界中的情境作为锚点，让整个项目活动具有连贯性、一致性。二是以探究为核心的学习方式，并在过程中学习和应用学科思想。其中，重要的是学习如何采集证据，并利用证据进行推理和解释。三是发展学生的合作能力，在实施过程中充分进行集体交流与合作。四是创造作品与产生成果，学生在创造产品中重构自身的理解，在此过程中，学生的理解力得到发展。五是以评价推动学习的进程与结果的产出，要明确评价工具或手段，如日志、笔记、思维导图、项目学习档案、作品范例等，并指向相应的学习目标，鼓励学生开展自评与互评，探索表现性评价的方法。

三、小学科学项目式学习的案例

对于“蒸汽小船的设计与制作”项目式学习而言，本项目可以适当改进加工，融入其他元素，通过组织学生设计、制作一艘合格的“龙舟”，参加模拟“龙舟”竞赛，引导学生深入思考龙舟在水面上行驶既快又稳的原因，探究“龙舟”行驶的秘密，让学生在设计、制作、测试、评价与修正等过程中，深刻理解物体运动与相互作用的关系，理解结构与功能、稳定与变化、系统与模型等跨学科概念，并形成相应的研究报告。具体探究过程如下：

问题识别，搭建阶梯。（1）请学生整理关于龙舟的各种资料，了解龙舟的结构、特点及行驶原理，形成个人调查报告；6人一组，组成项目小组并讨论、商定项目过程计划表。（2）头脑风暴：什么样的蒸汽“龙舟”最可能赢得比赛？怎样让“龙舟”漂浮在水面上？基于这些驱动性问题，让学生探究“龙舟”保持平稳的原因，并形成研究报告。

小组合作，设计方案。项目小组通过开展合作，给出“龙舟”设计方案，画出动力装置及船体设计草图，标出所需的制作材料，并说明设计意图和创意点，经教师确认，设计合理的小组可将设计变成现实，按照设计图开展制作，教师巡视并记录整个制作过程。

实践迭代，修改方案。以项目小组为单位，进行“龙舟”下水测试，看看大家的龙舟能不能在水面上平稳行驶。教师进行组内评价，提出修改意见。之后，组织班级“龙舟”积分赛，根据测试表现与优化结果，每组选择两艘“龙舟”参赛，教师进行活动评价与表彰。

成果展示与结果评价。学生以小组为单位，带着自己制作的“龙舟”及相关设计图稿、研究报告、演示文稿等布置科学展览，向参观展台的师生介绍项目并展示作品。本次活动采取结果性和过程性兼具、多元主体参与的评价方法。评价结果以分数的形式进行表征，并制作出项目活动的综合评价量表。

工程与技术项目式学习的成果偏重于设计方案、实际作品的形式，过程中会用到更多的程序性知识。为实现技能和程序化知识的迁移，将普通的项目式学习变成学习素养视角下的项目式学习，首先要确定项目和程序背后的核心概念和本质问题。项目式学习指向核心概念的再构建，缺少学科或跨学科的核心概念，会使得整个项目的设计较为零散、项目深度不够。而核心概念要经过问题框架设计，以问题的方式表现出来。所以，要对问题框架进行重点设计，聚焦学科核心概念。同时，成果设计也要指向核心概念，实现项目式学习的教、学、评一致性。

［参考文献］

［1］胡卫平.深入理解科学思维 有效实施课程标准[J].课程·教材·教法，2022（08）.

［2］管光海.美国新一代《技术与工程素养标准》：加强STEM教育中的T（技术）与E（工程）[J].上海教育，2022（24）.

［3］学习基础素养项目组.素养何以在课堂中生长[M].上海：华东师范大学出版社，2017.

［4］齐家新.深化实践育人：义务教育科学课程标准的主要特征与实施建议[J].中小学班主任，2022（16）.

［5］夏雪梅.项目化学习设计：学习素养视角下的国际与本土实践[M].北京：教育科学出版社，2018.