小学科学工程类课程微项目教学策略研究

摘 要 针对小学科学教师在工程类课程项目化教学过程中遇到的项目内容开发困难、项目体量大、实施时间不足、课程缺少思维含量等问题，开发以核心素养为导向的微项目学习，通过对教材的挖掘、迭代和创生，设计现实性微项目、体验性微项目、虚拟性微项目，使学生在产品优化过程中完成对科学概念的创建和探究，达成认知链与素养链的并进，实现做思共生。

关  键  词 小学科学；工程类课程；微项目学习；跨学科融合；做思共生

引用格式 王幼华.小学科学工程类课程微项目教学策略研究[J].教学与管理，2024（02）：54-57.

《义务教育科学课程标准（2022年版）》首次将工程设计与物化列为学科核心概念之一，并且指出科学课程要培养的学生核心素养，而项目化学习是一种很好的可以养成科学课程核心素养的课程样态[1]。实践探索表明：借鉴项目化学习的要素进行教学，可以改进课堂教学，促进学生思维的发展和实践能力的发展，也可以促进教师教学方法的丰富和评价手段的改进[2]。但是教师在实施项目化教学的过程中，遇到了项目内容开发困难、项目体量大、实施时间不足、课程缺少思维含量等问题。项目化学习遭遇形式大于内涵之困。

一、小学科学工程类课程项目化学习的现状剖析

1.“假”情境，“弱”驱动，项目难落地

项目化学习是有利于问题解决的学习，问题本身就是项目化学习的内容。有意义的学习，问题本身的真实性和挑战性成为关键特征。因此，设计适切的情境至关重要。而在实际教学过程中，由于缺少对教材内容资源的开发，教师往往会设计一个教材之外的项目。同时，由于缺少对学生已有知识、经验和技能的充分了解，设计的情境或远离学生的生活，或对学生的能力要求过高（过低），或空设假情境，使其成为空中楼阁。导致学生因知识储备不足或任务过于简单，抑或不感兴趣，而难以被驱动，最终使课堂走向无趣、低效，流于形式。

2.“虚”探究，“浅”思维，项目难深入

科学思维的培养是科学课的“灵魂”所在。而目前许多项目化学习重视学生的实践，忽略了对学生科学思维的培养，关注了动手却忽略了动脑，科学味不足，使科学课变为劳技课或综合实践课。究其原因，是教师缺少对教材资源的系统开发，在开发时没有将项目化学习和探究式教学有机结合起来，使学生浮于浅层次的探究，没有推动学生思维进一步发展，这本质是一种低阶学习[3]。

3.“重”产品，“轻”作品，项目难提质

在项目化学习中，教师往往认为更有利于展示的物化的工程产品才是成果。但在项目化学习中，学生所追求的问题、活动、成果和表现，都要协同服务于真正重要的理智的目的，而不是作为传统课程后的一个展示、表演、附加实践或作为例证的部分[4]。因此，成果的形式也应多元，学生的思维成果可以不局限于物化的产品，也可以是虚拟的作品、创作等。

二、微项目学习融通工程设计的做思共生之路

在将核心素养作为科学教育要点的当下，科学学习更关注学生学习核心概念的方式与关键能力养成的融合性发展。经对县域内的学生学习需求与教师教学调查发现，学生在科学学习中更愿意在适切的情境任务驱动下，完成一项微小的项目，在此过程中主动学习与此任务相关的科学概念。因此，可以将严密的科学概念与工程实践进行融合，体量较小的微项目学习样态将成为培育学生科学思维的可行方案。

1.微项目学习“做中创思”聚心学习

微項目学习力图打破传统的理想且良构的学习样态，撬动学生学习方式的变革，引入现实生活中真实的情境或案例，学生通过学习活动的探究来解决问题、创造产品，并在此过程中建构新的知识体系。这是典型的由内驱力主导的学习行为，实现在真实任务情境中由物品创造思维，让学生全身心沉浸式聚心于学习。

2.微项目学习“做中促思”聚智学习

微项目学习将知识与实践深度关联。教师在实践中借助各种物品，作为学生操作、学习的中介工具（如科学史料、实物、模型、视频、实验工具等），通过对各种资源的统筹协调、交互使用、合理分配，让学生在实践中寻求最优的工程解决方案，习得核心概念，促进思维的发展，聚智于学习。

3.微项目学习“做中显思”聚力学习

微项目学习以学科的本源性问题为项目化学习的驱动力，学生通过产品制作、模型展示、艺术表演等形式显示其思维的探究成果。发展学生学科融合运用能力，提升其精神和品格，触发多项关键能力的协同生长，聚力于学习过程之中。

三、小学科学工程类课程微项目教学策略的架构

微项目学习可以作为一种操作性较强的课程样态，使项目化学习在现实课堂里真实发生，让尽可能多的学生自由地发展科学课核心素养。基于对小学科学教学中实施项目化学习存在问题的分析，结合微项目学习的关键要素，研究者对教材进行挖掘、迭代、创生，提出现实性微项目、体验性微项目和虚拟性微项目三种设计和实施样态，从而解决项目化学习体量大、思维含量低、难以与教材融合等问题，试图构建适合小学科学学科特点的项目化学习基本要素和实施样态，为一线教师提供可以借鉴的设计思路和典型案例。

1.挖掘：现实性微项目联结学习样态

现实性微项目是指利用工程与技术的方法解决现实世界正在真实发生的问题。这一类问题一般较为复杂，干扰因素较多，此时，教师需要去繁从简，建立与本课教学相关联的较为轻盈、凝练的问题模型。研究者按其探究任务将其分为“工程产品类微项目”和“生活物品类微项目”两类。

（1）挖掘现实性微项目

①工程产品类微项目。这一类微项目大多以设计、制作工程类产品为驱动任务，如设计制作太阳能滴灌装置、净水装置、塔台等。学生为完成工程产品，必须自主学习科学概念，完成实验探究，得出实验结论。在活动过程中思维通过产品这一媒介得以逐步创建和展示，用高阶思维包裹低阶程序性知识，以工程产品为载体创造科学思维。

②生活物品类微项目。这一类微项目联结生活实际，从学生熟悉的环境着手，凝练生活问题，以制作、改良或发明生活物品为驱动任务，如设计制作防滑鞋、改良灭蚊灯、发明运水神器等。学生用良构环境下的实验结论链接生活实际，以解决生活中的问题，完成产品的制作。

（2）创生联结学习样态

①入项活动：联结现实性问题情境。现实性微项目与现实生活联结，可以实现知识的学习、思维的创建。在入项前，密切联系学生的实际生活，利用身边的事物与现象作为科学探索的对象，了解学生已有的生活经验和生活中感兴趣的话题，梳理学生的关注点和兴趣点，继而转化为微项目活动的主题，设计各种探究活动，不断激活、提升学生的生活经验。如“雪天如何防滑”“非洲人民怎样便捷运水？” “车窗如何除雾？”等联结摩擦力、水的三态变化等知识的现实性问题情境。

②研项活动：创造社会性产品主题。微项目学习与单一的劳动制作最大的不同之处在于蕴含有层级的、进阶的科学思维。在研项活动中，学生常常会出现思维瓶颈，对此教师要利用有结构的材料设计“步步为营”的思维支架帮助学生聚焦与突破。利用进阶式任务支架、锦囊式资料支架、多维度问题支架帮助学生完成探究，从而完成社会产品的创造。

③出项活动：现实性产品路演。现实性微项目产品的展示，可以通过路演的形式，即在校园的科技广场上向路过的同学展示、大声地演说、互动、答辩，针对老师、同学提出的意见再次进行设计、制作与完善。通过这样的方式，学生既完成了思维的输出，又获得了思维的碰撞，是展示亦是评价。

2.迭代：体验性微项目迁移学习样态

体验性问题聚焦于现实生活中的一个点或几个点进行迁移性探究，是建立在真实世界中问题的凝练，凸显了思维的可迁移性。迁移是知识的应用，是“知识—真实世界”的迁移，是更高层次的思维发展。体验性微项目借助作品进行科学实践、探究，促进思维的生长。

（1）迭代体验性微项目

①音乐排演类微项目。在“声音”“身体结构”等相关内容的学习中，可实施音乐排演类微项目，以呈现一定要求的表演作为驱动任务。在此过程中，学生完成如“声音高低、强弱”“骨、关节、肌肉的协同运动”等相关内容的探究，并将探究结果迁移运用至“小演员”的体验活动中，实现音乐与科学的融合。

②天体模型类微项目。在“天体”“宇宙”一类的科学学习中，由于此类内容远离学生的生活经验，因此较为抽象、枯燥。对此，教师可以设置天体模型类微项目，借助详实的数据信息，使学生经历“数据处理—模型设计—模型制作—模型展示”的过程，从而促进他们对宇宙等宏大世界的思维感知。同时，多元的模型呈现还可以实现美术与科学的融合。

（2）创设迁移学习样态

①入项活动：迁移体验性问题情境。苏霍姆林斯基曾说：“儿童就其天性来讲，是富有探索精神的探索者，是世界的发现者。”在科学学习中，很多内容学生无法获得具身的经验，但是可以从学生感兴趣的问题出发，用类似的体验激发学生的探究心理。如举办“班级演唱会”“个人模型展”等体验性活动，帮助学生卷入情境。

②研项活动：创作艺术性作品主题。在微项目任务的驱动下，学生经历“科学探究—小组合作—创意发挥”等研项过程，通过与现实情境相似的体验性活动，将实验结论进行迁移运用，最终通过艺术作品的呈现，运用跨学科思维，将科学与艺术融合起来。

③出项活动：艺术性作品展演。根据微项目情境，设置相应的艺术作品展演。如各小组利用发声材料演奏以“强—强—弱”为基调的乐曲、展出地球海陆分布模型等作品。学科融合作品的展示是学生综合素养的体现。

3.创生：虚拟性微项目演绎学习样态

虚拟性问题情境适用条件为受多种条件限制，学生无法在实景中进行实践探究，因而创设虚拟情境，促使学生的角色代入，学生角色的“卷入”即思维方式的沉入。

（1）创生虚拟性微项目

①设计投标类微项目。在“小小工程师”等工程设计类单元的学习中，可以召开模拟“投标会”，创设“甲方”和“乙方”等虚拟情境。在设计阶段，学生代入的角色为“工程师”，用的是“乙方思维”解决问题；而在展示评价阶段，台下的学生又代入“老板”的角色，用“甲方思维”给台上的“工程师”提出问题和需求。这样的角色切换，大大提升情境的代入感，使学生“卷入”角色，更为全面地考虑问题，真正感受工程的复杂性和系统性。

②角色扮演类微项目。在“食物营养”“人体神经传递机制”等课程的学习中，可以设置角色扮演类微项目。学生通过扮演“专家”“某一人体器官”等角色，将较为隐性的知识内化，并以显性、直观的方式演绎出来。

（2）创建演绎学习样态

①入项活动：演绎虚拟性问题情境。儿童的学习是以直接经验为基础，在游戏和日常活动中进行的。在进行抽象内容的学习时，可以转化成学生更易接受、更形象的角色演绎来显示思维过程。虚拟性问题情境多为促进学生的角色代入、角色互换，角色的“卷入”即思维方式的沉入。

②研项活动：角色卷入项目主题。将学生代入“专家”“老板”“营养师”等角色，学生为匹配该角色，必须经历对此项目的深入探究，卷入式的研项活动培养学生的专家思维，演绎的呈现方式又将思维转化为显性呈现。

③出项活动：虚拟性角色表演。在工程类项目中，学生可演绎甲乙双方思维的博弈；在食物营养类项目中，学生可演绎专业的营养学家给大众答疑解惑；在神经的传递项目中，小组学生可以共同演绎神经系统之间的协同配合工作机理。将隐性的知识内化，并将思维成果转化为显性的表达。

工程领域的微项目教学不仅是一种新的教学组织形式，更是教与学范式的迭代升级。学生以产品创制或作品创作为载体，展开对科学知识的探究学习，将知识融合在技术运用与创新中，经历“任务驱动—制作物品—调动思维—发展能力—完成作品—思维生长”的学习过程，自主习得核心概念，发展关键能力，实现思维的创生和增长。教师在项目设计和改造的过程中，要从教材、校园、学生生活等方面入手，关注真实问题，帮助学生建立起真实世界与抽象知识之间的关联，挖掘、迭代、创生出微项目学习与课程之间的最佳生发点。

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（2022年版）[S].北京：北京师范大学出版社，2022.

[2] 陈如平，李佩宁.美国STEM课例设计[M].北京：教育科学出版社，2018.

[3] 謝小立.工程实验：指向知识与实践融合的学程再造[J].教学月刊·小学版（综合），2022（Z2）：51-54.

[4] 夏雪梅.PBL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，2021.

[责任编辑：陈国庆]