基于项目式学习理解“结构与功能”

项目式学习中，学生通过项目活动跨越多学科领域，把学科知识和技能整合并将其应用于实际问题的解决，深入理解和运用跨学科概念。在开展自然笔记时，我们研究如何通过项目式学习实现学生对“结构与功能”这一跨学科概念的理解，发展他们系统思考和综合分析的能力，提升他们的跨学科综合能力。

一、自然笔记涉及的“结构与功能”

自然笔记指的是生物学家在研究动植物的过程中记录的笔记，一般由绘画和文字描述组成。这些笔记内容包括动植物的形态特征、生长环境、生长状况等各种细节。以自然笔记为主题的项目式学习，是一种以实践为基础的教学模式，目的是在项目主题的指引下，学生带着一定的任务实地观察绘制、收集整理和思考分析动植物的相关信息，从而更深入了解动植物的结构、生长和繁殖等方面的知识以及它们对人类和环境的重要性。同时，在将学科知识融入实践的过程中，有利于学生跨学科能力的提高，促进他们综合能力的发展。

“结构与功能”是自然笔记中涉及的重要跨学科概念。例如，在自然笔记作品《凤仙花的叶》中（如图1），凤仙花的叶子在茎上以交互生长的方式分布。这意味着每一层叶子都会平展开并且交错排列，形成了一种层次分明的结构。由于叶子以交互生长的方式排列，每一片叶子都能够最大限度地接受阳光照射，从而进行光合作用，制造出更多的有机物，为植物的生存提供充足的养分。学生通过实地观察和记录凤仙花的叶在茎上的生长规律，更深入地了解叶子作为植物的营养器官，其生长结构和功能之间的关系。学生在制作自然笔记的过程中，不仅得到实践经验，也提高实验记录能力、观察能力和绘画能力。

二、自然笔记的课程建构

1.选择项目主题

围绕科学课程标准中涉及的生命科学领域的核心概念，自然笔记可以选择的项目主题非常丰富，包括：动植物具有特定功能的结构；具有代表性的不同种类的动植物的比较；同种动植物在不同环境下的特征比较；动植物的生长环境、生长繁殖方式、与人类生活的关系等。表1列举了一部分与核心概念对应的主题。

教师精心设计了一项以观察和解剖草莓为主题的活动。由于草莓是学生熟悉的水果，他们在活动中展现出高度的参与热情和浓厚的学习兴趣。学生深入探究草莓的果实、花朵以及整个植株的基本构造，并采用绘制精细图样的手法，将观察到的特征画出来，完成了自然笔记作品《草莓》（如图2）。为了加深对草莓各组成部分功能的理解，学生积极查询相关资料，获得了关于草莓不同器官的基础知识。

2.制订学习目标

围绕科学观念、科学思维、探究实践、态度责任等科学核心素养，教师在开展自然笔记时可以制订相应的学习目标（见表2），帮助学生更好地理解跨学科概念“结构与功能”。

结合自然笔记作品《草莓》，教师可以设计如下的学习目标：

科学观念：通过观察和剖析草莓，了解并描述草莓果实、花朵以及整个植株的基本构造，从而认识植物结构的复杂性和各部分的功能；理解植物结构与功能的相互关系，如草莓的果实是如何作为营养储存和繁殖工具的。

科学思维：采用绘制图样的手法，将观察到的生物特征形象地记录下来；学习如实记录的技巧；通过查询资料和讨论，加深对草莓各器官功能的理解，发展批判性思维和信息分析能力。

探究实践：通过解剖草莓的活动，探究其内部结构，体验科学探究的过程；利用多种工具（如放大镜、显微镜）和技术详细观察，提高实验操作能力和数据收集能力。

态度责任：意识到要尊重生命和保护环境，认识到保护植物多样性的重要性，并付诸实践；学习如何合理利用草莓等植物资源，思考人类如何在不破坏生态平衡的前提下利用自然资源，实现可持续发展。

3.设计活动内容

以自然笔记为主题的项目式学习可以围绕以下科学实践开展教学活动（见表3）。将自然笔记活动与野外考察、生物实验、田间操作、标本制作等活动相结合，让学生掌握学科核心概念和探究实践技能，更好地理解“结构与功能”等跨学科概念，并激发他们的好奇心和创造力，加深他们对相关科学知识的理解。

以野外观察麻雀为例，首先，学生细致地观察了麻雀的外形特征，包括其喙、羽毛和爪子的结构。然后，通过小组讨论、教师讲解以及查阅相关资料等方式，逐步揭示了麻雀身体特定结构的功能，并进一步认识到野生动物的身体结构、功能与其生存环境之间的关系。最后，完成自然笔记作品《观察麻雀》（如图3）。该活动不仅加深了学生对麻雀特征的了解，也使他们对生物多样性和生态适应性有了更深层次的认知。

4.制订项目评价表

教师通过制订项目评价表（见表4），可以更全面地评估学生在自然笔记项目中的学习效果和主要表现，有利于他们综合素质的提高。同时，该评价表也可以帮助教师更好地调整教学策略，提升教学效果。

三、自然笔记的作业设计

1.过程性作业

教师设计过程性作业时，要加强指导性和探究性，让学生按照科学的探究方法，有目的地开展活动并记录下来。同时，过程性作业也体现了观察和记录动植物生长变化的阶段性和连续性。例如，教师让学生创作自然笔记作品《观察绿豆种子发芽》前，设计了一个记录表，引导学生有目的地开展观察活动，并记录了种子从播种到萌发的变化过程。学生每隔几天观察和记录植物根、茎、叶等结构的变化，这不仅有助于他们更好地理解植物生长的过程，也有助于他们主动通过科学探究发现这些结构所对应的功能。过程性作业体现了动植物生长变化的阶段性和连续性，让学生不仅可以学习到自然科学知识，还发展了学习能力、科学探究能力和核心素养。

2.总结性作业

教师可以基于学科融合的理念，开展科学与美术学科的协同教学，制作微课视频向学生介绍总结性作业——自然笔记手抄报。例如，在创作自然笔记作品《观察不同植物的种子》的过程中，学生通过记录各种各样种子的外形特征（如大小、形状等）来研究植物。然而，这些记录往往停留在表面描述，学生缺乏对种子结构和其传播方式之间关系的深入理解。例如，学生可能注意到某些种子具有翅膀或气囊，但不一定知道这些特征是如何帮助种子通过风或水进行传播的。为了提高学生的理解能力，总结性作业不仅要求他们通过文字和图片记录种子的外形特征，还要求他们通过比较和分析不同种子的生存环境来探索种子结构与其传播方式之间的关系，从而加深他们对种子结构与功能关系的理解。在手抄报的制作过程中，学生不仅通过观察了解了不同种子的传播方式，将这些信息以图文并茂的形式呈现出来，还通过绘图和标注来展示种子的不同结构，并解释这些结构是如何适应种子传播的。例如，学生可以画带有翅膀的种子，解释这种结构如何使种子在空中飘浮。通过这种方式，学生的总结性作业将不再是简单的信息罗列，而是有机整合、逻辑清晰地展示知识。

（作者单位：华中师范大学附属小学）

参考文献

[1]约瑟夫·S.科瑞柴科，查琳·M.克泽尼亚克.中小学科学教学（项目式学习的方法与策略）[M].北京：北京师范大学出版社，2021.

[2]喻伯军.义务教育课程标准（2022年版）课例式解读：科学[M].北京：教育科学出版社，2022.