微项目化主题教学 助力科学思维进阶

黄晶

【摘要】本文论述的是通过规划微小项目，以实验方式进行探究活动，提升学生学科核心素养的项目化学习方式。通过挖掘当地生活实际素材，从问题驱动调查、实验验证猜想、项目对比辨析、问题解决延伸等四步教学法组织学生开展微项目化主题学习，从而实现学生的分析思维、实践思维、批判思维和创新思维等四种高阶思维进阶发展，有效整体提高项目化学习教学效果。

【关键词】微项目化  主题教学  思维进阶

【基金项目】本文系2023年宁德市普通教育课程与课堂教学改革“小学科学中年级单元结构化教学实践研究”中期成果，课题编号：2023XD027。

【中图分类号】G623   【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2024）06-0145-03

2022版小学科学新课标中首次提出综合性学习倡议，开展主题化、项目式学习，促进学生构建知识结构化。课标要求改变教学内容、过程及结果“碎片化”现状，从学生的认知结构出发，整合单元学习资源，形成结构化教学内容，进行结构化设计与组织，关联系列学习任务，有效提高教学效果，实现学生科学高阶思维进阶。本人对科学教学中融入项目式学习与主题化学习进行了探讨，形成微项目化主题学习。微项目化主题学习是学生通过规划微小项目，以实验方式进行探究活动，提升学生学科核心素养的项目化学习方式。它是“基于项目的学习”模式的延伸和发展，既保留了“基于项目学习”的原有优势，又克服了“基于项目学习”中时间长、跨度大、实施难、评价难等问题，具有使用灵活、易解决、用时短、见效快等特点，有望在项目研究过程中逐步发展学生科学思维能力。

教师在实施过程中，注重微项目的设计与实践，做好内容分析和学情分析的基础上引导学生并与学生一同进入真实问题情境中，立足课标，构建与新课标相适应的新型教学方式，推进微项目化主题学习，从而实现从知识本位走向核心素养本位的教学转型，促进学生高阶思维的发展。从问题情境引发项目任务、以探究活动形式完成项目实施、以成果交流展示的形式进行项目评价（如图1 ） 。该模式将学习镶嵌在有意义的、真实的主题情境中，推动抽象知识学习向基于项目的具身学习转变，帮助学生开展深度学习，实现“学”与 “教”深度融合，使学生的学习增值。

六年级下册《物质的变化》单元中涉及物质变化与化学变化，物质反应的变幻莫测与神秘色彩深深地吸引孩子们，尤其在《地球家园的化学变化》一课中涉及的化学变化现象更是多样，学生总在生活里找寻实验研究的机会。正值住在学校附近的学生反映亿利城小区第一期商品房中多套房子楼板出现长两、三米的惯穿性裂缝，该情况引起孩子们的恐慌。孩子们通过家长及小区物业管理处了解到可能是海砂造房所引起的质量问题。于是，一场围绕“东侨沿海填海区域海沙造房是否宜居”的交流会展开了。本人制定了沿海发展区盐碱化土壤研究创意活动方案，围绕生活中物质的变化这个主项目课题，开展5个子项目微项目化主题课程研究（如图2），每个微项目分别对应教学重点与课时安排。

本案例主题是项目中的第3个微课程“海砂与建筑”，课程以我区沿海海砂为样本设计与组织教学，开发沿海区土壤研究创意活动校本课程，带领学生开展以高阶思维训练为主的项目化学习研究。

一、问题驱动调查，提升分析思维力度

分析思维是成功获取知识、处理信息的关键，更是培养其他高阶思维的能力基础。教师创设生活化问题情境，启发学生基于已有的经验发现问题，关注知识的形成过程，根据知识逻辑设计问题，引发自主开展调查研究的兴趣，引导学生经历思维加工过程，如：课前组织学生观看我区亿利城一期房子墙体开裂视频资料与图片介绍，提出问题：是什么原因造成墙体开裂？我们可以做些什么呢？以上问题可以驱动学生的调查兴趣与探究欲望，他们纷纷加入项目研究队伍。

第一手资料收集是关键的一环，其来源应具有真实性和典型性。项目组收集商品房墙体起皮泛碱开裂的图文资料和相关媒体介绍，对小区居民和物业管理人员进行调查访谈了解情况，得知在建造过程中使用海砂作为原料，其海砂未经淡化处理或处理中未达到淡化标准就作为建造材料，导致小区地下室承重柱有裂缝和水泥块脱落的情况，他们进而走访宁德市住房和城市建设局了解到当前海砂用于建筑的基本标准及采取的基础修复措施。学生们对海砂造成建筑物质量影响有了十分直观深刻的认识。真实的生活情境激发了学生思维发展的自觉性，由现象过渡到本质的探究，学生在经历知识加工的过程中发展了高阶思维，让思维有了一定的力度。

二、实验验证猜想，拓宽实践思维广度

“实践是检验真理的唯一标准”。在具体问题情境中，能做出决策、设计并实施实验、收集证据是实践思维的基本表现，观察和实验是科学研究的基本方法，是获取感性材料、探索科学规律的基本手段。根据前期调查聚焦项目主题：海砂房质量问题主要为海砂与钢筋的化学反应引起质量问题。引导学生自行设计该项目两组对比实验，驱动主动实验意愿。

实验一：84消毒液与钢筋的奇妙反应短期模拟实验。84消毒液中浸入新钢筋，每天观察钢筋表面发生的变化，连续观察7天，填写实验现象并做出分析。观察实验现象分析得出结论：海砂含盐分高，含氯也多，将钢筋腐蚀，水体颜色变化、铁锈脱落等情况。实验二：钢筋入泥土长周期观察变化实验。将石子、水泥分别与海砂及河砂按1：2：3比例配制，加水搅拌均匀，分别装入透明塑料桶，中间插入50cm长的规格型号直径为10mm的钢筋，压实，每隔20天，持续3个月观察接触面的颜色变化和外部特征改变，填写观察实验记录单。分析数据结合现象观察得出结论：河砂配制的混凝土不腐蚀钢筋，使用海砂配制的混凝土具有腐蚀钢筋能力，以致钢筋变细变小，承重能力下降，和混泥土不会粘连。海砂中的氯离子短期会使墙面渗出白色的痕渍，即俗称的壁癌。随着钢筋生锈后体积膨胀，把周围的混凝土胀开产生裂缝，严重时甚至导致表面混凝土脱落。以上短期实验直观可视，学生感悟化学实验的神奇魅力；长期实验模拟现实情况，更具有科学研究的真实性和严谨性。

科学实验的精准观察也离不开实验器材的研究。“海砂造房的质量问题除了与砂有关，是否和钢筋也有一定的关系？”“为什么钢筋表面要设计成月牙形？”学生对新钢筋表面进行细致观察，发现工程建筑为了实现材料最优化，钢筋设计成月牙形状是为了更好地和混泥土固定在一起，不容易脱落。而海砂使钢筋生锈，致月牙纹路被破坏，钢筋就不容易被固定，性能大大降低，造成极大危险。

在开放的实验设计中，学生得以在决策中实验，在实验中收集，在收集中应用，充分开放了思维空间，有效解决了新问题，真正培养了实践思维，拓宽了思维的广度。

三、项目对比辨析，打磨批判思维深度

基于对事实比较的基础上敢于提出质疑，做出合理判断和理性评价，是学生必备的重要核心素养。教师要重视实验内涵，坚持实事求是，鼓励学生敢于挑战权威。六年级学生对物质的观察已经掌握足够的基础操作与使用方法，他们对物质特征的比对水平也在不断的丰富中。继而提出项目研究任务：既然海砂与河砂运用于建筑的效果完全不同，“如何区分海砂与河砂以识别不法商人的利欲熏心呢？”学生取三都澳水域海砂和普通河沙进行分组观察，学生用看、闻、尝、摸等方法结合镊子和放大镜观察。小组共同总结出六个方面进行区分，如表1。

随着研究的深入，学生发现资料记录中描述有“海沙”与“海砂”两词，到底“沙”与“砂”是同一种物质吗？通过查阅《现代汉语词典》与《新华字典》等，发现“沙”是形容比较细粒径的砂，多用于书面及文学中，如“沙漠”“沙漏”“飞沙走石”等。而“砂”是指粒径较大一点的砂，多用于较严谨的科研中，如土木工程中混凝土拌和用“砂”。颗粒度大一点的为砂，颗粒径小一点的为沙，两者都是天然存在的，经过海水不断的冲击、打磨而形成的。

继续搜索网络资料发现：海砂用途非常多，其中最主要的用途之一就是作为工程建设的原材料，尤其是大型建设的填海造陆环节。未经淡化处理的海砂对建造的房子影响很大，存在安全隐患。河砂是河流底部经过河水长年累月冲刷形成的天然砂，对于河流有着非常重要的作用。河砂的形成需要很久时间，成为河流生态的一部分。大量采取河砂会导致河流改道、河流生态圈环境剧变等负面影响。目前，国家也已经全面禁止私自开采，如私自开采会以非法采矿罪定罪处罚。小小物质里居然蕴含这么深刻的大学问。长见识的不仅仅是学生们，项目团队教师也得到相应知识性科普，学生的思维在碰撞交流中得到打磨。

四、问题解决延伸，增强创新思维厚度

假设与预测是创新的基础，想象和创造是创新思维的进一步深化。学习至此，学生对物质的认识与了解比以往的教材分课时有更深刻的体会，似乎学习已近尾声，学生突发奇想：“沙漠中的沙子取之不尽、用之不竭，能填补目前的用沙荒吗？”燃起学生再次探究兴趣，学生们展开激烈的讨论研究。基于多种数据，学生们打消了沙漠沙子造房的念头。

“海砂造房危害已经发生，除了政府监管外，我们有什么办法可以进行补救呢？”学生们组织深入东侨连城新区新楼盘请教建筑工程师，从中了解到可以使用弹性腻子或者是柔性砂浆修正，恢复原样，并有效抑制裂缝继续增大；也可涂刷混凝土保养剂或采用刚性乳液用于补救。“难道没有什么材料可以代替河砂，成为高楼大厦的黏合剂吗？”学生的思维闸门再被打开，纷纷运用多种方式进行资料查询，发现目前针对河砂替代的应用较多的是机制砂（石块经过碎石机械破碎加工以及筛分水洗处理，得到粒径在5.00mm以下的碎石微粒）。为解决河砂匮乏及成本过高的问题，部分学生提出发明一种新型材料来代替沙（砂）的建房；甚至提出沿海区域建筑需要前期整体规划的创新方案。如此，引导学生在假设中想象、在想象中预测、在预测中创造，提供充分的事实依据，鼓励学生大胆做出假设预测结果，引导学生创造性地解决问题，以此增强思维的厚度。

“海砂与建筑”项目研究引导学生高度参与活动过程，运用证据推理的思维方式，在自评、互评、家长和教师的评价中引导学生自主建构“奇妙的物质变化”的认识模型。在全程跟踪评价中，学生思维从多点结构到关联结构再到拓展创新结构的四种高阶思维进阶，既培养了科学探究精神与创新意识，实现了学科统整，又促进了学生深度学习。在问题串中学生逐步形成看待物质世界的全面视角和解决问题的基本思路，不断运用知识、内化知识，从而创造出新知识，开启智慧人生！

参考文献：

[1]吴锦鑫.基于小学科学项目式学习的科学语言能力培养[J].考试周刊，2022（3）：13-16.

[2]梁东红.线上线下融合的小学科学项目式学习实践[J].中小学数字化教学，2022（1）：14-16.

[3]雷丽玄.项目学习在小学科学教学中的应用[J]. 快乐阅读，2021（24）：50-51.

[4]黄申友.小学科学项目式学习设计及优化策略 ——以“创意小乐器”项目为例[J].科教导刊，2021（36）：61-63.