船的研究

李溯源

《义务教育科学课程标准（2022 年版）》指出：“义务教育科学课程是一门体现科学本质的综合性基础课程，具有实践性。”[1] 项目式学习是落实学生核心素养培养、体现学习本质的教学模式。“船的研究”是小学《科学》（教科版）新增内容，对应技术与工程领域，采用大单元组织形式，以船的发展史为主线，符合项目式学习的切入与实施[2]。如何引导孩子在真实問题情境中运用科学思维和方法持续探究，做思结合，建立科学观念呢？笔者认为可以打造“三链六阶二迭代”学习模型，开展项目式学习，实现学习进阶，培养科学素养。

教材解读、学情分析与目标定位

教材解读

船是常见且重要的交通工具，船的发展史是人类科技进步史的一部分，体现了人类发现问题、解决问题的过程，蕴含丰富的科学资源和教育价值。新的领域带来新的结构，以船的材料、构造、动力等演化节点为单元逻辑，呈现“产生问题—设计产品—完成项目”的发展过程，在提升船稳定性、载重量和动力性能的情境中，运用科学、技术、工程和数学等工具，在设计、制作、测评中动手优化工程模型，“做中学，做中悟”的特征更加明显（见图1）。

学情分析

本单元实施前，教师要设计表格，做好学情调查。从调查结果（见表1）可以看出，学生对船的了解不多，想研究的问题比较多，但不尽一致。学生原有认知经验有限，教学定位需适切学生学习水平。教师要把握学生的认知基础和前概念类型，找准教学起点，做到无缝对接。

目标定位

“船的研究”属于技术与工程领域，对应课标的学习内容如下：

● 12.1 技术与工程创造了人造物，技术的核心是发明，工程的核心是建造；

● 12.2 技术与工程改变了人们的生产和生活；

● 12.3 科学、技术、工程相互影响与促进。

对应的学科核心概念有两个：一是“技术、工程与社会”；二是“工程设计与物化”。

跨学科概念有“系统与模型”和“结构与功能”两个。

其科学素养目标分解如下。

科学观念 ①理解工程技术的内涵，理解科学本质，让学生经历“问题—设计—制作—测试—优化”船的研究过程；②建立人的需求、科学技术推动船的发展和人类文明进程的观念。

科学思维 尝试将人的需求转化为具体的工程技术问题，综合运用科学、数学、技术、工程等知识，提升比较与分类、分析与综合的科学思维，形成“设计的改进、制作的优化、评价中认识进阶”的迭代思想。

探究实践 ①针对具体任务，按照“六进阶”的基本步骤设计与制作；②能将自己简单的创意转化为设计图、模型、实物和测试评价。

态度责任 包括愿景认同、责任分担和协商共赢。①体验“造船”的成功与乐趣，激发运用科学、技术与工程研究和解决问题的兴趣；②在“造船”中愿意沟通交流，综合考虑小组成员的意见，形成集体的观念；③培养实事求是、乐于探究和实践的科学态度，具备可持续发展的社会责任感。

“三链六阶二迭代”项目式学习模型的界定与特点

界定

“三链六阶二迭代”项目式学习（见图2），“三链”是指问题链、活动链、思维链，以活动链为载体，问题链为动力，思维链为目标。“六阶”是指让学生经历“任务驱动—量规前置—多元设计—制作模型—检测改进—展示评价”6个阶段，促进科学观念、科学实践、科学思维和态度责任协同发展。其中，“检测改进”环节会促进前置量规的完善。“二迭代”是指项目式学习要经历两次迭代，一次在“多元设计”环节，优化设计草图，属于设计思维的迭代；第二次在“检测改进”与“展示评价”环节，优化船型作品，属于工程思维的迭代，二者相互依存，相互促进。

问题链——精准提问，“问”到好处 问题链，即问题成链，通常具有“做什么—什么要求—怎么想—怎么说—怎么测—怎么评”的推进路径。

活动链——结构探究，“探”显逻辑 科学探究是以活动为载体，设置成6 个环节，形成活动链：①任务驱动，指向研究对象；②制订量规，明确评价标准；③多元设计，暴露原有认知；④制作模型，完成物化雏形；⑤检测改进，提出调整建议；⑥展示评价，优化产品结构。

思维链——激活思维，“思”达深度 思维链以问题链为指向，抓住科学的本质特征，进行深度思考，以评促行。

特点

进阶上升 经历“提出问题—分析问题—解决问题”典型认识活动，实现学习进阶。

协同发展 问题链驱动活动链，活动链促进思维链，思维链衍生新的问题链。三者相互依存，相互促进，螺旋上升，协同发展。

实施：制作“真实产品”，体现工程迭代

任务驱动，指向研究对象

感知 第1 课“船的历史”从观看视频入手，通过观察发现船的发展经历了“舟筏时代、帆船时代、蒸汽机船时代、燃油机船时代……”的过程，丰富学生认知。

疑惑 观察完毕，让学生交流船的发展史，提出感兴趣的问题，如船的内部结构怎样？船为什么可以浮在水面上？船的制作方法有哪些？船的运行原理是怎样的？

发布 任务聚焦应符合学生的日常生活，将比较抽象的深奥的本质问题转为驱动性问题，形成学习动力。

“小小造船师”项目围绕“人们是怎么造船的？造船的过程中需要用到哪些技术？你想自己设计并制作一艘小船吗？”的驱动性问题展开，符合学生的年龄特点，适切学生研究水平，引起学生的探究热情，迸发思维火花。

前置量规，明确评价要求

拆解 制造一艘船是一个系统工程，包括船的结构、动力、载重、稳定等子系统，需要拆解任务，分项设计，统筹考虑。

定标 项目式学习可以采用逆向设计的方法。发布任务后，需要学生参与量规的制订。

量规可以从内容维度、内容标准、表现指标和等级评定展开（见表2）。①科学观念（船的结构、船的功能与学科联结）；②科学思维（推理论证与创新思维）；③科学探究（方案设计、产品制作、修正完善与评价反思）；④科学态度（分工合作与个人贡献）。有了量规，就可以做到教、学、评一致。

权衡 前置项目量规帮助学生明晰项目任务，激发团队合作积极性，保证项目的顺利实施，规避后期评价时“走过场”的情况。在“小小造船师”项目实施前教师呈现清晰的活动任务标准，让学生不仅知道做什么，也明白要怎么做与做成什么样，突出本项目的针对性与进阶性。

多元设计，暴露原有認知

创意 发布任务，引导学生初步设计想要制作的小船，渗透创新思维、设计思维、工程思维。

抛出“你想设计怎样的小船”的问题，学生畅所欲言，奇思妙想，发散思维，有的小组想制作双体帆船，有的小组想制作能够坐人的小船，还有的小组想用家乡百丈的竹子制作竹筏……

制图 按照识别问题与需要设计草图，列明材料清单与成本，要求设计图有尺寸及对应的材料标注，绘图比例合理。以“虎虎生威”

小组为例，一开始他们并没有用直尺，也没有标注设计的尺寸与细节说明，设计图经历了多次迭代以后显得非常清楚，学生对技术与工程的认识、分析的习惯和能力得到显著提升（见图3）。

阐述 举行设计交流会，结合图片交流小组的设计方案，进行自由组队讨论设计。通过集思广益，“FMVP”小组在第2 次设计小船时在两侧增加2 个大矿泉水瓶，提高稳定性（见图4）。

模型制作，完成物化雏形

选材 根据制作要求与设计图，综合成本、属性等因素，选择最优材料。以“FMVP”组为例，组员对比了塑料袋、广告纸、透明胶、泡沫胶等材料，最后选择了广告纸、透明胶，突破小船防水的难点。

制作 基于设计图的模型尺寸，制作真实船模，尽可能达到模型与设计图的“复刻”。

“FMVP”组组员严格按照设计图将泡沫板裁剪成尖形船首，用硬纸板对船进行加固，经过通力合作，完成了小船实物模型（见图5）。

诊断 模型与设计图的相似度是诊断的关键。“FMVP”组组员通过对实物模型进行诊断，发现模型的尺寸、结构确实严格按照设计图进行，模型与设计图的相似度极高。

ÂÂ 检验评估，提出调整建议测试 学生自主进行多次测试并记录，搜集各项测试的真实参数，强调公平、公正。以“扬帆起航”组为例，小组成员对制作的双体帆船进行了3 次测试，测试情况见表3。

甄别 客观分析数据内涵，加深理解量规的意义，甄别所遇问题，以便对症下药。

调整 针对问题，作出改进（见表4）。

改进完善，优化产品结构

评判 组织船模交流会，汇报者结合前期问题，清晰表达数据分析后的设计，展示并详述船模的效果。教师应着重关注学生之间的合作与交流，适时提醒学生倾听，明白交流者的意思，在倾听完整表述后进行回应。其他学生担任评委，进行综合评判打分（见图6 和表5）。

推介 团队进一步修改设计图，并按照最新设计图制作，使船模最优化，迭代模型，凸显科学思维，最终推介成品。

提升 横向比较团队与个人综合表现，提升技术与工程实践能力、自我反思能力，形成乐于接受新挑战的品质。不少学生回顾了设计制作船的过程与经历，明白这并不是一蹴而就的，如果有需要改进的地方，就要修改方案重新设计图纸，再进行制作测试，从中体会到了工程技术的“不简单”。

此外，将实践成果以科技小论文等形式进行发表，再一次感受技术与工程的魅力，实现多学科的相互融合与渗透（见图7）。

总结与启示：拓宽科学视野，强化学科融合

量化能力进阶

依托前置的评分量表，监测学生能力的提升，实现学习进阶，使评价更具科学性。为避免组内自评误差，可结合学生互评与教师评价，减少误差几率，引导学生进行自我监控，促进客观公正。此外，还可运用雷达图分析，多维度对比、分析、综合学生主体能力（见图8）。

强化研究推广

● 依托“学校—家庭—社会”一体化关联，打破课堂时空壁垒，进一步拓宽思维型项目式学习的实施渠道与场域。

● 积极将项目式学习整理成案例报告，申报地方精品课程，促进案例走向成熟，引导更多的学生更具创造性地展开实践活动。

综上所述，“三链六阶二迭代”项目式学习是一种理想的学习模型，体现素养导向下的教学理念，指向核心问题，助力实证探究，促进科学思维，最终培养学生的科学核心素养。

参考文献

[1] 中华人民共和国教育部．义务教育科学课程标准[M]．北京：北京师范大学出版社，2022.4．

[2] 夏雪梅．项目化学习设计：学习素养视角下地国际与本土实践[M]．北京：教育科学出版社，2021.3．

专家点评

本文完整呈现了“船的研究”这个小学《科学》（教科版）新增内容的案例。案例以建构主义理论为指导，通过问卷调查准确全面地了解学生的学情，在对教材与课程标准分析的基础上，设定了详细的教学目标。案例中设计了“三链六阶二迭代”的项目式学习模型，让整个探究活动更加有逻辑、有深度。本文写作线索清晰，内容翔实，语言简练，值得推荐。