循问题促思维倚项目筑能力

关键词：小学科学 项目式学习 问题情境

当前，课程改革不断深化，学科教学更加注重学生学科核心素养和关键能力的培养。小学科学课程教学也是如此，一线教师更加注重推进基于学科核心素养和关键能力的有效教学，努力转变教与学的方式，拓展学生学习的空间。但因种种原因，我们发现在小学科学课程教学中，课堂教学方式还是略显传统和枯燥，学生在科学学习时主动性不高，也缺乏改进和创新的能力。

科学课程学习的本质是学生获取科学知识、提升科学素养、形成科学技能和能力的一种思维活动。思考和创新是学生学习科学认知过程的本质特点。因此，小学科学教师需要及时转变教学方式，创设有趣、生活化的教学情境，努力引导学生主动思考问题，推进学生科学思维和能力的培养。

笔者经过几年实践发现，巧妙应用课堂生成资源，借助学生自己在学习中实际遇到的具体疑难问题情境参与教学，对于提升学生的科学素养有明显效果。本文以老教科版小学5年级《科学》“怎样得到更多的光和热”一课疑难实验的创新优化为例，具体阐述实践过程。

一、小学科学课程基于问题项目的教学理解

“知识的获得来源于对问题的认识和解决的过程。”小学科学课程教学注重学生的实践过程，鼓励学生在实践中获得新知。项目式学习是一种较为实用的教学模式，它是一种在实践、体验、探索、创新中获得较为完整的知识、形成专门技能的实践活动。项目式学习让学生凭借自身能力和已有知识，独立或小组合作完成一个项目。从认知神经科学等多元视角看，好的项目会促进学生大脑发育，让学生学习更专注、更具有主动性，同时让学生对关键概念的理解更为透彻、持久。虽然近几年项目式学习才开始在国内流行，但已经有很多教师开始尝试利用项目式学习理念辅助课堂教学，让学生在真实的情境中自然地进行科学课程学习。

科学疑难实验情境的主体是学生在实验过程中遇到的问题项目，但其本质却是科学基础知识和科学思想。问题项目将实际、具体的问题作为科学知识的载体，符合小学生的心理特征和认知水平，能最大限度地激发学生的学习兴趣，让其自然而然地进行深刻的科学思考与探究。它有别于传统的科学课程教学方式，是一种新型的教学资源。项目式学习在国内目前还处于探索阶段，有待小学科学教师在实际教学中不断实践、探讨、总结，完善成一套成熟完备的教学机制，提高小学科学教学深度。

二、问题项目情境教学促进科学课程学习的实践与策略

在小学科学课程教学中结合真实、有意义的问题情境，能够大大加深学生探究的兴趣和分析、解决问题的主动性，从而促进科学课程学习效果和思维能力的发展。

学生在小学科学课程项目式学习中扮演的是专家的角色，教师应该尽可能引导学生像真正的科学家那样对自己遇到的真实问题进行思考、分析和解决。这意味着学生在项目探究中要经历几个阶段：在真实世界中观察与调查，提出问题；与以往所学的知识建立联系，建构理解或运用推理、批判性思考和模型进行设计；形成相关模型或解释并进行验证；讨论这种模型、解释、设计的适用性，进行修订与完善（具体如表1）。

1.把握资源，选择问题，建立教学与项目的关系

生活中处处皆有科学，尤其小学阶段倡导以生活中的科学为逻辑起点，所以在项目主题确定、情境设计和驱动问题的设置方面，最好能同时把学生的真实生活与学科知识紧密联系起来。

教师可以合理利用课堂生成资源，将学生在实际学习中遇到的问题作为驱动性问题建立项目，这样的项目更真实和生活化，也让学生更有兴趣和挑战欲。学生在学习中遇到问题，问题本身推动了解决问题和推理技能的应用，同时也激发了学生自己查找信息、学习关于此问题的知识和结构，以及解决问题的方法。

例如在老教科版《科学》5年级上册“光”单元的第6课“怎样得到更多的光和热”中有一个实验探究活动，让学生了解物体受阳光照射角度不同与吸热的关系，知道物体与阳光垂直比倾斜吸热快。实验是在3个相同的黑纸袋中间插入温度计，再将它们按与地面水平、垂直，以及与太阳光垂直3个不同的角度摆放，通过一段时间后3支温度计的不同变化，探究纸袋吸热与光照角度的关系。

在开展这个探究活动时，学生遇到了如下困难：①连绵的雨天让这节课一再推迟；②“和太阳光垂直”这个角度很难把握；③活动时间长，阳光强弱等不受控制，影响实验效果（图1）。

课后笔者思考，可不可以利用这个课堂生成的资源，将学生在学习中自己遇到、分析、发现的问题引入问题情境，创设项目，引导学生利用已学的各科知识逐步改进实验，快捷高效地探究并培养他们的创新思维和实践动手能力呢？有了这个想法后，笔者组织发现问题的学生成立了科学探究小组，探究新的问题项目“‘怎样得到更多的光和热’实验优化”。

很多时候驱动性问题决定了一个科学项目的价值，挑选好的问题情境十分重要，课堂中自然生成的问题更能激发学生的探究欲和挑战欲，对学生掌握课内知识、突破重难点有益。

2.任务设计，分工合作，确定教学与项目分工

确定主题后，为了让探究项目高效有序地进行，教师要在项目中渗透计划和分工的合作理念，引导学生确定项目目标、任务和评价标准，并在学生制订计划和分工时给予全方位指导，随时跟踪学生的进展，及时进行帮助。

3.项目探究，活动准备，确认教学与项目方案

科学领域的知识是伴随科学家的观察和探究而来的，教师教学时应关注对知识的解释和传播，在项目学习活动设计时教师应着重关注活动探究，这将有助于促进学生对科学知识的理解和运用。教师在这个环节要进行过程性指导，指导学生与活动对象进行联系；指导学生合作交往；指导学生做好活动记录；指导学生及时发现并解决活动中的问题；指导学生有效利用工具和技术；指导学生有效利用社会和家庭资源。

在“怎样得到更多的光和热”实验创新项目中，学生在项目探究环节经历了确定方案、图纸设计和材料准备3个环节。①围绕活动目的，学生各抒己见，交流自己的想法和创意，再不断完善，明确制作活动如何展开。优化后的实验主要会用到一个“物体吸热与光照角度关系演示装置”，其主要分为3个部分（如图2）。②根据大家逐步完善的想法和创意，研究小组绘制了初步的设计图草稿，再一起甄选能实现预想的合适材料（要求价格不高、简单易得），然后完善设计图（如图3）。③研究小组在学校和家里收集到了1个375瓦的红外线灯、一些小铝片、电子测温计等制作材料与工具。

4.产品制作，模型形成，进行教学与项目实践

项目式学习并不是简单地让学生完成活动、做出成果，而是要让学生经历有意义的学习实践历程。依据项目主题和内容，学生可以设计出各种个性化的产品。项目式学习要锻炼和培育的是学生在复杂情境中的灵活的心智转换，是一种包含知识、行动和态度的实习实践。学生在这个环节会经历探究—遇到问题—多次改进实践—解决困难—成功制作产品或模型—获得经验的过程。教师在这个环节引导得当可以有效促进学生科学思维，提升学生的科学素养。

在“怎样得到更多的光和热”实验创新项目中，探究小组遇到了很多难题，比如红外线灯容易滚动且易烫到手、感温片很难固定导致角度不准确、测温计的线路缠绕看起来比较乱等，但多次受挫的经历并没有让孩子们失去信心，反而越挫越勇。每遇到一个问题，并不需要教师多加指导，在小组成员激烈的讨论中，他们总能很快商量出解决办法，一步步改进设计，一次次努力实践。

研究小组找来1块厚度适当的木板，根据红外线灯的尺寸在木板上用小木条固定灯的位置，为防止被烫伤，组长还提议给它做了一个“灯罩”（图4）。接着，小组根据感温片的尺寸在木板上划刻小口，量好长度，将3块感温铝片一部分穿过小口到木板下方，调整好角度，用胶枪将其固定在木板上（图5）。之后小组发现测温计的线在装置表面实在太乱了，于是在木板上钻了小孔，把线在木板的后方整理好并固定（图6），还把3只电子测温计也一起用胶枪倾斜固定在木板上，方便读数。

在经历多次遇阻、讨论、创新、改进与实践后，研究小组成功制作了创新实验产品“物体吸热与光照角度关系演示器”（图7）。演示器左边是光照区，放置了1个375瓦的红外线灯，用来代替太阳发光发热，光和热会均匀地照射到中间的3块感温铝片上面；中间是感热区，3块大小、形状、材料完全相同的铝片分别按照与光照成0°、45°和90°3个角度放置，面向光源的一面涂黑，便于吸热；右边是测温区，3只电子测温计分别与3块感温片相连，只要感温片的温度有微小的变化，电子测温计都可以精确地测量到。

5.成果展示，交流评价，感受教学与项目的效果

项目式学习成果是指在项目式学习过程中产生的作品、产品、报告等。项目式学习中成果的重要性并不亚于驱动性问题，设计者在设计时要考虑可能的成果方向和评价要点，但不要一开始就给学生一个成果样子供学生模仿或参考，这会限制学生的思考和想象。关于成果，有以下几个重要特点：①成果指向驱动性问题，具有思维的真实性。②成果包括个人成果和团队成果。③成果要指向对核心知识的深度理解。④成果应同时包含做出来的和怎么做出来的说明。

“怎样得到更多的光和热”实验创新项目的成果是团队成果，包括创新装置“物体吸热与光照角度关系演示器”和学生研究报告。研究报告由学生研究小组撰写，详细记录了学生的思考设计、探究过程、遇到的困难和解决方法，以及产品使用方法和优缺点等。

交流环节是科学课程的重点和难点，项目式学习最终的成果是要公开的，可以通过展示或交流的方式进行。公开展示自己的作品不仅可以让学生的学习变得更有动力，还可以让学生再次回顾自己的项目历程，促进学生反思。成果展示要展现学生对所学概念的理解和把握，同时庆祝学生团队共同完成了富有挑战性的任务，让学生有仪式感和获得感。而成果本身是否符合成人的要求不是最重要的，也不能作为主要的评判标准。在“怎样得到更多的光和热”实验创新项目中，笔者用一节科学课开展了项目成果展，让科学研究小组对项目进行自主展示、分享，与全班同学进行交流与评价。在展示过程中，学生一开始还有些紧张，但是也很兴奋，他们作了充足的准备，展示效果超过预期。在获得成果展示的成功体验后，学生的学习兴趣和自信明显提升。

教师可以创设有仪式感的成果展示，大胆让学生自主交流，这样能为学生留下终生难忘的印象，还可以有效提升学生的表达欲望和交流能力。在这个环节教师还可以引导学生对项目进行评价小结，让整个项目的效果得到深化。

三、小结

此次项目式学习活动后，学生对于科学学科的学习兴趣、创新精神、实践动手能力都有明显提高。学生对于难题的挑战兴致也明显比之前高。在1年多的时间里，2个班级大部分学生都乐于参加创新大赛、研究性学习、综合实践活动等各种比赛和活动，并有不少孩子取得了绍兴市研究性学习活动二等奖，绍兴市科技创新成果二、三等奖，诸暨市科技创新实践活动一、二、三等奖，诸暨市科技创新作文一等奖等优异成绩。

引导学生进行小学科学疑难实验优化的项目非常有意义，项目合理利用学生在课堂探究中遇到的困难，创设项目情境，引导学生运用科学、技术、工程、数学、艺术各科知识自主解决问题，不仅可以培养学生的探究兴趣和学习主动性，还能促使学生在科学课程学习中更深入地思考和解决问题，让他们的创新能力、合作能力和思维能力都得到发展。