《热辐射》实验课中的项目式学习

陈文静

〔摘    要〕  项目式学习是有思维含量和思维发展意义的学习。本文以《热辐射》一课为例，从“聚焦问题”“情境创设”“任务驱动”“测试评价”这四点分解教材活动，围绕“简易太阳灶”展开研究，从而一步步完成项目式学习教学探索，对于学生巩固知识、培养习惯、提升能力，对于教师检测教学效果、精准分析学情、改进教学方法，均具有重要的推动价值。

〔关键词〕  小学科学；项目式学习；热辐射

〔中图分类号〕  G424                〔文献标识码〕  A         〔文章编号〕  1674-6317    （2024）  10    073-075

素养培养视角下的项目式学习是学生在一段时间内通过对真实的、有挑战性的问题进行持续探究，实现对核心知识的再建构和思维迁移的目的。《热辐射》一课借助对生活中常见现象的分析解读，旨在让学生知道热还可以直接向周围发射，从而进一步认识热辐射。本文研究的项目式学习，是对教材热辐射活动的进一步优化。笔者认为，活动可以从以下几个方面展开。

一、问题聚焦

在项目式学习中，核心问题是支撑起学习内容和结构的脚手架。一个项目式问题的出现，必然要以真实的问题为依托，以问题为导向，从真实情境切入，在研究中体现它的价值。而在日常小学科学作业的设计中，要把准科学学科的基础性，过多、过难的作业反而不符合小学生的年龄特点与层次。

本文所研究的课题《热辐射》，是苏教版小学科学五年级上册第二单元“热传递”单元的第3课，与前两课呈并列关系，同时也是对前两课的总结与延续。单元主题与生活实际息息相关，有大量生活事例作为学习素材。本课借助对生活中常见现象的依序分析解读，旨在让学生知道热还可以直接向周围发射，从而进一步认识热辐射。针对五年级学生，教师可以将《热辐射》一课中的活动问题聚焦于研究玻璃管中水热得快慢的影响因素。

例如，聚焦辐射现象了解概念后，教师提出核心问题“玻璃管中水热得快慢与什么因素有关？”学生有依据地进行猜想并讨论，再在班级由小组之间两两合作进行对比实验，完成实验记录单，汇报分享。当然，小小简易太阳灶里影响热辐射的因素有很多，如太阳灶的形状、大小，反光板聚焦的位置，受热物体颜色的深浅，等等。教师在设计聚焦问题时，要充分考虑学生的差异性，根据五年级学生大体的水平层次，调整问题的难度。由于课堂时间有限，各班级风格不同，课堂上暂时只围绕其中几种师生共同挑选确定的因素展开研究，将学生对其他因素的探究兴趣保留到课后继续完成。

在项目式学习中，一个好的问题能够提供广阔的探索空间。一定程度上，它既能激发学生的学习欲望，帮助其获取新知，还能让学生在探究过程中通过问题的研究获得学科知识，从而提升科学核心素养。

二、情境创设

我们不难发现，《热辐射》一课的活动内容偏工程实践类，“不好上”程度让许多年轻教师发愁。《义务教育科学课程标准》（2022年版）中提到，“技术、工程与社会”和“工程设计与物化”也属学科课程内容。那么，究竟如何处理教材中的此类环节，又如何在小学科学课堂上巧妙穿插实践活动呢？项目式学习于是应运而生。

项目式学习不同于传统的课堂知识传授，它将广阔的生活、学习等各种专业活动场所都纳入课堂的范畴中，更具有开放性。现实生活中，大多数活动都与我们学习到的知识息息相关。在我看来，要将所学知識与现实生活紧密联系在一起，可以考虑教学情境的创设，尤其是利用一些已有的资源。

通过本单元的学习，学生依次认识了热传导、热对流和热辐射三个科学概念，知道热传递有传导、对流、辐射三种形式。热的传递有一定的媒介，同时，热也可以不依靠任何物质传递，即使是在真空中也能进行，这就是本课所学的“热辐射”。在学习探究过程中，学生也认识到不同材料的导热性能不同。但是，一节科学课只有40分钟，留给学生自主学习的时间有限，他们难以在实际生活中应用热传递单元所学感性认知，更别提在设计和制作中综合运用了。这时，我们可以结合项目式学习的理念，为学生创设一种真实的情境：在班级开展简易太阳灶设计大赛，引导学生从选择材料、画设计图、测试制作、对比优化的过程中深度感知热辐射的特点。

在这项作业中，学生能否缜密思考选择合适的材料，能否把自己的设计用纸笔的方式清晰描述，又能否使用材料顺利完成简易太阳灶的制作……这些都是考验。五年级学生刚步入高年段，竞争意识初显，在班级开展这样的设计大赛让他们颇有兴趣。这就是项目式学习，是有思维含量和思维发展意义的学习。作为体现素养发展取向的学习方式，要让学生透过问题的情境看到问题的本质，在实际问题的探究和解决中，调动和激活相关知识，形成可迁移的思维方式，并在项目的完成中实现对学科知识的深度理解。从这个意义上说，项目式学习是创造条件让学生不断迸发思维火花、产生精彩观念的过程。它突出了学生的主体地位，借助身边资源创设了良好的学习情境，在问题的探究中激发学生积极思维。

三、任务驱动

教师在遵循新课改要求的前提下，还可针对“制作太阳灶模型”活动开展个性化激励，多倾听学生的奇思妙想，以此尽可能充分地开发和挖掘学生潜能，为后续的科技创新与发明创造奠定基础。

在《热辐射》一课中，简易太阳灶的制作说起来简单，但背后的学问也不少。我们可以结合项目式学习，把它设计成一个个性化活动：改进简易太阳灶，也就是该项目式学习的驱动型任务。不可否认，学生在身体素质、智力水平、性格等方面都有所不同，学生的个体差异性是客观存在的。教师应从实际出发，尊重每个学生的差异，才能促进每个学生和谐发展，把新课改落到实处，切实推进素质教育。这份作业难度较大，富有挑战性，教师可以挑选部分学生开展。

教材中，活动是使用身边的纸板材料，逐步折叠粘贴制成一个方形纸框，再将装有水的玻璃管固定在支架上，测量管内水的温度变化。然而，我在实际教学过程中遇到了几个问题：纸质支架轻，易倒，无法稳定立在桌面上；取暖器倾斜放置，支架高度不足以较好地接收热辐射；器材众多不便于移动，且不美观；温度计数据有误差。项目式学习的重要使命之一，就是要让学生拥有真实的问题解决经历，成为积极的行动者，调动已有的知识经验、能力基础，创造性地解决真实情境中的问题。因此，针对以上几点不足，鼓励学生开动脑筋，想方设法改进热辐射实验装置教具。开展此项任务后，班级学生纷纷对不足表示认同，讨论得很热烈，我惊喜地收到了很多来自学生的改进方法，生动而富有创意。但这种口头的表达可能并不能完全表明学生设计的亮点之处，因此，教师需提供相应的设计图纸，让学生把自己的设计画出来，同时标注出关键信息数据。

四、测试评价

项目式学习并不是简单地让学生完成活动产生成果，而是要让学生经历有意义的学习实践历程，做到知、行、思三位一体。要让简易太阳灶变得更“简易”，就得“心动不如行动”，必须做做看。

首先，要让装置稳重，选择用铁架子代替方形纸框。纸框放置在托盘上，因此制作铁架前还需测算垫了托盘后的纸框各个边的数据，用设计图表明。铁架总高15.5cm，两侧有15cm长的底边支撑，总宽为12cm，上下两端有圆形钻孔用于盛放玻璃管。测量与设计结束后，这样一个铁架怎么做出来呢？学生的力量是有限的，教师个人的能力也受专业所限，这时，聘请专家的必要性显而易见。为保证终身教育视域下项目式学习的有序开展，需充分发挥教师的引领作用，构建专兼结合、多渠道共建的项目式学习课程研发师资队伍。鉴于现实生活中的问题大多十分复杂，所以一个项目式学习活动需要有一个团队或者各自具备不同领域专长的一群人共同解决。这里，我们需请专业人士进行焊接制作。其次，考虑到多方面因素，温度计往往测量得不够精准，改进时我们选择采用温度传感器代替，将玻璃管塞子用剪刀戳一个小孔，使温度传感器可以直接测量玻璃管内水的温度。项目式学习最重要的价值是对问题持续不断加以探究，这是学习的本质。从工程实践来说，项目式学习解决的是真实世界的复杂问题，因此实施的关键在于让学生考虑现实限制条件。通过上述的简易太阳灶活动，我们发现学生能通过反复尝试，最终找到适合制作的、最佳的材料，从而有效激发潜能，完善制作，发扬了项目式学习的优点。

一个有效的项目式学习活动是怎样的？如何通过项目式学习提高学生的素养？这些都离不开即时有效的评价。我们使用改进后的实验装置再次开展教学活动，把对比实验时间统一控制在5分钟内。在小组实验中发现：小组研究的变量是与热源之间的距离。距离近的玻璃管初始温度为21.0℃，变化了12.6℃，即温度传感器显示为33.6℃；另一玻璃管放置较远，记录的初始温度为23.2℃，5分钟后温度为30.4℃，上升了7.2℃。小组成员经计算比较得知“近距离升温快”。在全班实时投屏分享数据后，其他同学无异议，因此可以得出结论：靠热源越近，温度升得越快；靠热源越远，温度升得越慢。同样的，另一小组在对比实验中改变了“受热物体颜色深浅”条件，他们的玻璃管一只包有黑纸，玻璃管中水的初始温度为21.1℃，另一只玻璃管没有黑纸覆盖，初始温度为25.3℃。5分钟后再次记录温度。经计算发现，包了黑纸的试管温度上升了7.8℃，无黑纸玻璃管中的水温上升了6.2℃。分析数据发现，受热物体颜色较深时温度上升得较快。评价引领教学，种种数据表明，学生在实验中有发现有收获，实现了《热辐射》一课的教学目标层次。可以说，改进后的实验装置美观简便，较好地解决了上述遇到的问题，大大提高了课堂实验效率。

项目式学习激发了學生的创意，同时维持了其对教材的兴趣与思考，也能巩固所学知识。这些学生聪明机灵，富有创造力，令人欣喜。在项目式学习活动开展期间，他们好奇，富有求知欲，创新意识不断提升。同时，活动中也能培养学生的质疑精神，鼓励学生大胆地想象和尝试，从而获得持续的、浓厚的学习兴趣。学生在一次次思维碰撞中突破思维定式，把发散思维和聚合思维有机结合，从而获得创新方法，逐步培养了创新精神。其实，这些成绩也要归功于平时，我校的科技小发明社团就是培养学生创意的基础。每周三下午是阳光活动时间，师生开展圆桌讨论，在讨论中分享难题，在讨论中互相支招，在讨论中形成小发明、小研究。为了捕鱼后快速测量鱼的重量，我们发明组装了可称重抄渔网；为了让冬小麦增产，我们用数据验证了“盖被法”的可行性；为了完善课堂实验，我们改进了简易太阳灶实验装置……科技发明社团为学生提供了发现、实践、探究、再发现的一系列学习机会，有利于学生在真实的情境中解决问题并建构自己的知识体系。

在新课改理念的指导下，开展项目式学习活动，能够有效促进学生综合能力的发展。一方面，学生通过运用热辐射核心概念与知识解决驱动性问题与任务，科学学科素养与问题解决能力得到培养。另一方面，学生为解决驱动性问题而形成简易太阳灶装置的过程，是一个新事物的创造过程，这对于培养学生的创新能力和创新精神是有益处的。在项目式学习过程中，学生随时迸发出的一丝丝想法都可以和教师交流反馈。有了学生过程性的表现，教师就可以适当做出调整，找到问题所在并适时地提供相应的学习支架，师生之间增强了交互，很有效果。

综上所述，在科学课程学业质量标准下的小学科学教学与项目式学习的融合还需不断地实践、检测与改进。教师要以学生为中心，精心设计出有趣味、有思考、有提升的项目式学习活动，真正实现学生科学素养的提升。

【本文系江苏省教育科学“十四五”规划重点课题“科技思想引领下乡村儿童创造型劳动实践活动的开发研究”的阶段性成果，编号：B/2022-03-07】

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.

[2]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.