基于项目式理念教学“土壤”

湖北省宜昌市伍家岗区实验小学中南校区有一处科学实验基地，结合基地芦荟发黄腐烂这个真实的生活情境，我引导学生通过前期猜想、确定研究方向、采集土壤，从土壤黏性、渗水性和外观特征三个方面开展了科学研究活动，形成了完整的研究报告，通过课堂答辩研讨，最后确定芦荟适宜生长在渗水性好、黏性差的砂质土里，并为实验田种植芦荟的土壤找到了改良的办法。在这个过程中，学生经历了一次较完整的项目式学习。

一、基于生活情境，提出探究问题

教师在教学过程中结合生活实际创设教学情境，有利于激发学生的学习兴趣，让他们主动发现并提出问题，将被动学习转化为主动学习。

学校科学实验基地在春季种了很多库拉索芦荟，学生在日常养护的过程中，发现芦荟叶尖出现了发黄、腐烂的现象，由此引发他们的好奇心：这种现象是什么原因造成的呢？于是，我引导学生进行了初步推测，有的认为是气温不适宜，有的认为是降雨量过多，还有的认为是土壤不合适等。

结合学习主题“岩石与土壤”，学生选择了其中一种可能因素——土壤来进行研究。究竟芦荟适合种植在什么样的土壤里呢？学生经过上网查询得知，芦荟在渗水性好、黏性差的土壤里长得更好。哪里的土壤具备这样的特征呢？为了一探究竟，我带领学生到长江边、运河公园和学校实验基地三处采集土壤样本，希望找到更适宜芦荟生长的土壤，理由是这三个地方生长的植物存在较大差异：运河公园生长着许多高大的树木，长江边的植物大多比较矮小，实验基地的植物种类繁多。

我利用真实的生活情境，为学生创造了一种沉浸式学习的体验感，引发他们自主探索的欲望，使他们在学习的过程中获得求知、探索的乐趣。

二、选择研究方向，设计研究报告

制订研究方案是开展科学探究活动的重要环节，有助于确保探究的有序性和科学性，提高探究的质量。确定了研究方向，我让学生自主设计研究报告，进一步培养他们的科学思维和实践能力。

在前面探究的基础上，学生继续提出问题：采集的三份土壤样本有什么不同呢？哪种土壤满足芦荟的生长条件呢？通过集体讨论，学生确定了土壤黏性、渗水性和外观特征三个研究方向，每个小组选择一个方向开展探究活动。各小组确定小组长、实验记录员和实验操作员等人员，并设计包含研究主题、实验材料、实验方法、实验现象和实验结论等要素的研究报告。

1.比较土壤的外观特征

小组长：我们组就以“比较外观特征”作为研究主题吧！请大家想一想，我们采用什么研究方法比较合适呢？

生：我觉得应该运用观察法，因为比较三种土壤的外观特征需要运用我们的感官。

小组长：我们需要准备哪些实验材料呢？

生：我们需要准备三种不同的干燥土壤，还要一个放大镜，观察土壤的颜色和颗粒大小。

生：我们还可以运用闻一闻的方法比较土壤的气味。

生：我们也可以用手触摸土壤，感知土壤的软硬度和粗糙程度。

2.比较土壤的黏性

小组长：关于比较三种土壤的黏性，大家有没有什么好的想法？

生：我觉得可以采用团球的方法。我们取三种不同的湿润土壤，用手团一团，看能不能团成球，能团成球说明这种土壤的黏性好，不能团成球说明这种土壤的黏性差。

小组长：你们推测哪种土壤的黏性好一些？哪种土壤的黏性差一些？

生：从外观上看，我觉得运河公园的土壤黏性好，长江边的土壤黏性差，实验基地的土壤黏性适中，具体情况还是要通过实验才能确定。

3.比较土壤的渗水性

小组长：渗水性是什么意思？有同学可以解释一下吗？

生：我觉得是指水从土壤中透过去的能力。

小组长：我们怎样比较三种土壤的渗水性呢？

生：我们需要准备三种等量的干燥土壤、三杯等量的水、三个大小相同的简易漏斗，将三种土壤全部倒入三个漏斗中，保持漏斗内土壤高度相同，然后同时加入等量的水，看哪个漏斗中的水漏得更快。

整个活动过程中，我将探究的主动权交给学生，让他们主动参与、积极思考、与他人合作，感受自主学习带来的乐趣。在这样的课堂中，学生真正成为学习的主人，教师则是适时出现的引导者。

三、动手实验，讨论操作细节

学生对周围的世界有着天然的好奇心，教师在科学课上开展实验，可以很好地激发他们的好奇心和探究欲。通过实验，学生可以更好地理解自然现象和科学问题，探索未知领域和发现新知识，从而提升科学核心素养。

相对来说，比较土壤的黏性和外观特征这两个实验操作难度较小，实验过程比较顺利，问题主要体现在学生观察土壤的外观特征时操作方法不当，如不能正确使用放大镜、扇闻方式不对等。通过针对性指导，学生的操作问题及时得到了解决。而比较土壤渗水性的实验属于典型的对比实验，控制变量非常关键，学生对于此类实验操作经验较少，很容易出现问题。于是，我录制了其中一组的实验过程，让全班同学观看并分析存在的问题。

师：通过观看视频，大家发现了什么问题？

生：有的土壤洒出来了，导致三种土壤的量不一样了。

生：加水的时间不一致，实验不公平。

生：我觉得加完土壤后可以将漏斗轻轻摇晃一下，保证漏斗内的土壤高度相同。

生：加入的水量也要保持相同。

师：看来同学们已经关注到了，在这个实验中有些条件是要保持不变的，需要改变的条件是什么呢？

生：土壤的种类。

师：像这样只改变一个条件，其他条件保持不变的实验称为对比实验。刚才这个小组的实验没有遵循对比实验的规则，影响了实验结论的准确性。接下来我们就运用对比实验的方法，重新比较这三种土壤的渗水性。

我给学生演示了操作细节，指导他们如何控制变量，从而比较三种土壤的渗水性。接着全班分组开展二次实验，通过观察分析实验现象，学生会认识到三种土壤性质的区别，从而为寻找适宜芦荟生长的土壤提供了可靠的依据。

四、交流研讨，汇报研究成果

传统的科学课堂，在进行交流研讨时往往采用的是“教师提问—学生回答”的模式。这种“一问一答”的研讨方式本质上仍然是以教师为主体，抑制了学生的主观能动性和创造力。在课堂上进行答辩式研讨，能将课堂真正还给学生，教师则从“主讲者”转变为“主持人”。我让学生通过答辩研讨的形式进行交流，经过前期提出问题、规划方案和动手实验，各小组形成了相对完整的研究成果。

生：我们小组研究的主题是“比较三种土壤的黏性”，通过实验我们发现，运河公园的土壤能团成球，说明这种土壤的黏性好；实验基地的土壤能团成球，但容易散，说明这种土壤的黏性适中；长江边的土壤不能团成球，说明这种土壤的黏性差。

生：我们小组研究的主题是“比较三种土壤的渗水性”，通过实验我们发现，相同时间内，运河公园的土壤渗出水量少，说明这种土壤渗水性差；实验基地的土壤渗出水量适中，说明这种土壤渗水性较好；长江边的土壤渗出水量多，说明这种土壤渗水性好。

师：这三种土壤的黏性和渗水性差异这么大，是什么原因造成的呢？

生：我们小组研究的是三种土壤的外观特征有什么不同，下面就由我们小组来为大家答疑解惑吧！

生：实验中我们发现，运河公园的土壤颗粒最小，没有明显的气味，摸起来很细腻；实验基地的土壤颗粒较大，没有明显的气味，比较粗糙、颗粒较硬；长江边的土壤颗粒最大，带一点土腥味，很粗糙、颗粒很硬。

生：通过观察，我们认为颗粒大小是影响土壤渗水性和黏性的关键因素，我们用小的不规则图形表示小颗粒土壤，用大的不规则图形表示大颗粒土壤。通过图示我们可以发现，土壤颗粒越大，颗粒之间的空隙也越大，水更容易从空隙之间流走，因此大颗粒土壤渗水性更好一些。我们还发现，土壤颗粒越大，颗粒之间的距离也越远，土壤颗粒很难紧密地贴合在一起，因此大颗粒的土壤黏性会差一些。

（学生在小组长的组织下，分组上台汇报研究成果，汇报完毕后进行答辩，接受来自全班同学的质疑和提问，在激烈的思维碰撞中引发大家对适宜芦荟生长环境的思考。）

师：通过刚才同学们的集体汇报交流，大家觉得芦荟更适宜种植在哪种土壤里呢？

生：我觉得更适宜种植在长江边的土壤里，因为长江边的土壤黏性最差，渗水性最好。

师：大家同意他的观点吗？

生：同意，我们后来通过上网查询得知，芦荟在渗水性好、黏性差的土壤里长得更好。

在小组汇报顺序上，我进行了调整。土壤的黏性、渗水性和外观特征（颗粒大小），三者之间存在着一种逻辑关系，土壤的颗粒大小实际上是影响土壤黏性和渗水性的关键因素。但在实际教学中发现，学生难以理解土壤的颗粒大小与黏性之间的关系，小学阶段也不便拓展探究水的表面张力对土壤黏性的影响。因此，在教学环节的设计上，我让研究黏性和渗水性的小组先汇报，学生发现这三种土壤的黏性和渗水性差异很大，是什么原因造成的呢？强烈的求知欲立刻将学生的思维聚焦，接下来由研究外观特征的小组回答，帮助其他组突破理解难点，发现隐藏的奥秘所在，从而形成思维的有序进阶。

五、联系生活，解决实际问题

科学源于生活，最终服务于生活。经过前面的答辩研讨，学生对土壤的种类和植物生长的环境有了初步的认识，但这种认识是有局限性的，尚未与生活实际建立联系。因此，我设计了以下问题。

问题1：如何对这三种土壤进行分类？通过师生谈话，我适时出示“与科学家对话”资料卡，基于学生的认知水平，帮助他们初步掌握土壤的分类方法：运河公园的土壤，沙粒少，颗粒细，我们称之为黏质土；长江边的土壤，沙粒多，颗粒粗，我们称之为砂质土；实验基地的土壤，沙粒含量与颗粒一般，我们称之为壤质土。

问题2：学生在三个土壤采集地发现了哪些植物？这些植物对生长环境有什么要求？该环节由学生结合前期拍摄的照片上台进行介绍：运河公园以水杉居多，这种植物喜欢生活在潮湿的黏质土中；长江边的土壤主要是砂质土，随处可见天蓝苜蓿的身影；学校实验基地的壤质土肥沃疏松，像紫叶李这样的植物在这里生长得很好。通过交流，学生认识到不同的植物要生长在不同的土壤中，只有适宜的生长环境才能使植物茂盛生长。

问题3：如果我们想把芦荟继续种在学校的实验基地，大家有什么好的建议？结合本课所学，有的学生认为可以将基地土壤全部换成砂质土，有的认为可以在基地土壤里掺沙来改良土壤，通过这个环节引导学生将理论与实际相结合，学会用科学知识解决实际问题。

问题4：学生的建议是否实用呢？花农遇到此类问题是如何解决的？我适时出示微课，帮助学生认识到生活中花农往往采用土壤掺沙这种改良土壤的办法，这样更加经济、高效。

阶梯式的现实问题，引导学生进一步建构概念，灵活运用科学知识，使他们在获取知识和技能的过程中，实现核心素养的发展。

结语

项目式学习强调做中学、用中学、创中学，开展项目式学习的关键在于要给学生创造一个良好的实践环境。实践环境可以是实物的，如学校建立的科学实验基地；也可以是虚拟的，如融合信息化教学，让学生在实践过程中发现问题，提出问题，解决问题。在这样一个相对开放、自由的环境里，教师通过恰当的组织和引导，充分激发学生的好奇心、想象力和探求欲，培养他们的学习能力、表达交往能力、社会责任感和团队合作精神。

（作者单位：湖北省宜昌市伍家岗区实验小学中南校区）