“船的研究与创意设计”项目化教学实践

项目化学习是一种以学生为中心的教学，它强调通过解决实际问题来促进学生的深度学习和核心素养的培养。这种学习方式不仅能够提高教学效率，还能促进教师的专业发展和教学模式的创新。[1]基于国家课程的项目化教学相比于传统教学而言，其蕴含更为多元化的内容和形式，将其与学科内容相连接，让学生在具体实践操作中，提升分析能力、合作能力及自主思考能力。[2]

一、构建跨学科学习框架，引领深度探索

在“船的研究与创意设计”项目中，教师首先从科学学科角度出发，以五年级“船的研究”单元为核心内容，引导学生探究船的基本原理、浮力、推进力等科学知识，为后续的学习奠定坚实基础，同时结合其他学科教学。教师要构建合适的学习框架，包含明确项目驱动性问题和衍生的子任务，明晰项目目标，提前设计多维度的评价标准。

1.核心驱动问题与子任务解构

项目化教学注重将学生置于真实或模拟的问题情境中，让他们在解决问题的过程中学习知识、技能和态度。[3]因此，本项目要明确一个核心驱动问题：如何设计一艘既实用又有创意的船？为了解答这一问题，教师将其分解为四个具体的子任务，以便更系统地进行活动设计。

首先，追溯船的历史与发展，了解从古代木筏到现代巨轮的演变过程。这一过程不仅帮助学生认识设计船的基本原则，还能为他们提供宝贵的灵感，以便在设计中融入经典元素的同时，也不失现代感。

其次，关注现代船的特点与技术应用。随着科技的不断进步，现代船在材料、动力、控制系统等方面都取得了显著的发展。了解这些特点和技术应用，有助于学生在设计中融入最新的科技成果，提高船只的性能和安全性。

再次，注重船的创意设计。在这一阶段，学生结合船的基本原理和构造，发挥想象力，探索多种创新的设计方案。学生将从船的外观、内部结构、航行方式等方面入手，力求打造出既实用又有创意的船。

最后，关注如何制作并宣传自己的船。制作环节将考验学生的动手能力和团队合作能力，他们将运用所学知识，把设计图纸转化为实体船模。宣传环节是学生展示成果、传递设计理念的重要途径，他们通过举办发布会、展览等方式，展示设计成果，并分享设计理念和经验。

2.明晰项目目标

本项目的核心目标在于，通过一系列精心设计的实践活动，让学生在真实的情境中感受科学的魅力，提升他们的动手能力，培养团队合作精神。学生将在科学实验中探索船的浮力、阻力和推进力原理，通过阅读和写作深入了解船的文化价值，用画笔和工具勾勒出船的设计蓝图，并运用数学知识优化设计方案。这些环节将使学生在项目化学习中，锻炼创新思维，提升综合素养，为他们未来的成长打下坚实的基础。

3.设计多维度评价

为了确保项目的有效实施和持续发展，教师应提前设计完善的评价量规和评价方案，对学生的参与情况、作品质量以及创新思维、表达能力等方面进行评价，及时给予他们反馈和指导。评价与反馈一定要及时，且贯穿于整个项目之中，做到教、学、评一体化，这样才能保证项目的质量，激发学生的学习热情和参与度。

教师结合过程性评价表，观察学生在团队中的互动、实验设计中的创新尝试以及数据收集和分析的严谨性，更全面地了解他们的能力和潜力。总结性评价侧重于对学生最终作品的评价，通过对船的设计图纸、制作的船模型、研究报告、展示的PPT等这些成果的评价，可以考查学生的审美能力、技术运用能力和表达能力。反思性评价可以引导学生回顾自己在项目中的表现，总结经验和教训，从而清晰地认识到自己的优点和不足。

二、跨学科合作，共同推进项目实施

在推进项目实施的过程中，要强化科学学科与其他学科教师之间的合作与交流。其他学科教师可以从主题中找到合适的切入点（见表1），共同培养学生的科学素养和跨学科学习能力。

语文教师为学生提供丰富的阅读材料，帮助他们深入了解船的历史、文化背景以及航海故事，这不仅激发了学生的学习兴趣和想象力，还提升了他们的文学鉴赏能力，使他们能够欣赏并尝试创作具有航海特色的作品。美术教师发挥其专业优势，指导学生进行创意设计，使船的外观不仅符合科学原理，更展现出独特的艺术美感。通过多视角绘制设计图，学生不仅提高了绘画技能，还学会了如何将科学与艺术相结合，使设计更具创新性。科学教师与数学教师的紧密合作，共同引导学生参与船体设计活动，这不仅使他们掌握了测量、计算等基本技能，还帮助他们理解这些技能在船体尺寸设计、重量估算等实际应用中的重要性，从而确保了设计的科学性和实用性。

这种跨学科的合作模式不仅极大地提高了教学效果，使学生在多个学科领域获得全面发展，还促进了教师的专业成长。它充分体现了当前教育理论中强调的“综合性学习”和“跨学科融合”的教学理念，为学生的全面发展奠定了坚实基础。

三、实践活动为主，提升学生综合能力

教师设计并实施了一系列以实践活动为主的教学项目（如图1），旨在通过学生的深度参与，激发他们的学习兴趣，培养他们的创新精神和实践能力。这个项目以“我想拥有一艘怎样的船”为导入活动，引导学生从航行的故事分享、航行者角色扮演等趣味盎然的环节入手，逐步深入探索船的历史与发展、现代船的特点与技术应用、船的创意设计以及制作与宣传等多个方面。

1.我想拥有一艘怎样的船

导入活动“我想拥有一艘怎样的船”精心策划了一系列互动环节，旨在激发学生对航行与船舶设计的浓厚兴趣与创造力。活动伊始，通过航行故事的分享，学生沉浸于一个个充满冒险与梦想的海上传奇中，不仅领略了航行文化的魅力，更在情感上与航行产生了深刻共鸣，为后续探索埋下伏笔。紧接着，航行者角色扮演活动让学生化身为勇敢的探索者，从航行者的视角出发，深入思考航行目的、理想船只类型及其功能需求，主动构建研究问题。

例如，学生A以探险家的视角思考，明白他的航行目的是探索未知的海域，寻找并标记新的陆地，为国家和民族带来新的资源和荣誉。于是他倾向于制作一艘坚固耐用的木制帆船，既能承受狂风巨浪，又能在长时间航行中保持稳定。这艘船需要足够的储物空间来存放食物、淡水和探险工具；同时，它还应具备良好的导航设备和武器系统，以应对未知海域中的危险和挑战。根据这样的功能需求，学生A主动构建的研究问题包括：“如何设计一艘既能高效航行又具备强大防御能力的帆船”或者“如何优化船体结构以提高航行稳定性和载重量”，这有效提升了他们的批判性思维和问题解决能力。

在此基础上，学生根据自己对航行和船的兴趣点，寻找志同道合的伙伴，每组控制在4～6人，确保每个团队都有足够的资源和能力完成后续任务，组内成员共同制订目标、明确分工。学生A作为探险家角色的代表，在确定了“寻找传说中的新大陆”的航行目的后，开始寻找对航行和船只设计同样感兴趣的同学组成团队。通过自由组队的方式，他找到了学生B（擅长导航与地图绘制）、学生C（对帆船建造有浓厚兴趣）、学生D（擅长物资筹备与收纳）和学生E（具有丰富的海洋生物知识）。五人组成了名为“新大陆探索者”的探险队，确定团队的总目标为：设计并建造一艘能够高效航行、具备强大防御能力且能适应长时间海上航行的帆船，以完成对新大陆的探索任务。这一过程不仅强化了学生的合作意识，还为后续的创意设计与实践研究奠定了基础。

整个导入活动设计通过情感激发、问题导向与团队合作的有机结合，全面促进了学生的综合素质发展。然而，在活动过程中，教师也遇到了学生知识储备有限和合作意愿不强等问题。为应对这些挑战，教师提供丰富的航行资料，激发学生对航行和船只的好奇心，引导他们开展头脑风暴，分享各自的初步想法，增强学生的合作意愿，确保每位学生都能在活动中充分发挥自己的潜力。

2.了解船的历史与发展

“了解船的历史与发展”为子任务1，以生动的背景介绍和视频资料为引子，激发学生对这一主题的浓厚兴趣，为后续学习铺设了积极的情感基调。随后，学生分组展开资料的收集与整理工作，利用多元资源深入挖掘船的历史脉络、技术进步、类型演变及功能应用。

紧接着，学生将收集到的资料转化为数字展板。数字展板是利用数字屏幕或投影仪展示展览内容的一种现代展示方式，具有灵活多变、修改便捷等优点，能够提升观者的参与度和体验感，学生利用手中的iPad即可制作。数字展板内容可以时间轴的形式呈现，配以关键时期的船只图片和简短文字说明，帮助学生直观理解船的发展历史背景；也可通过图表、对比图和动画等形式，详细介绍不同历史时期船只技术的重大突破，如船体材料的改进（从木材到钢铁、复合材料）、动力系统的革新（从人力、风力到蒸汽、电力、核动力）、导航技术的发展（从天文导航到GPS定位）等直观展示技术进步对船只性能的影响。这一创意环节考验了学生的知识整理与逻辑思维能力，同时促进了团队内部的协作与沟通。

最终，成果展示与班级交流成为检验学习成效、促进思想碰撞的舞台，学生不仅展示了各自的研究成果，更在互动中拓宽了视野，激发了新的创意火花。整个教学活动设计以学生为中心，旨在通过自主探究与合作学习，全面提升他们的信息素养、逻辑思维及团队协作能力。

3.了解现代船的特点与技术应用

子任务2围绕现代船技术的深度探索与创新应用展开，旨在通过理论与实践的紧密结合，全面提升学生的专业素养与创新能力。首先，教师详尽剖析了现代船技术的核心特点与技术原理，特别是智能化、环保、高效等方面的突破性进展，为学生构建了坚实的知识基础。随后，学生根据个人兴趣与能力，分组深入研究动力、导航、通信、环保等多个领域的技术应用，通过专题研究的方式深化了对现代船技术的理解。

在教学过程中，为了深化学生对所选船只技术点的理解，充分发挥他们的主体性，教师组织了多次小型项目实验活动，如船的载重量与什么因素有关、哪种形状的船运行得更快等。这一环节至关重要，教师需充分引导学生明确实验目的，梳理实验步骤，确保设计既具创新性又科学合理。随后，进入实验活动实施与数据分析阶段，学生亲手操作，记录每一项实验数据。

以“探索船体形状对航行速度的影响”实验为例，教师充分发挥引导作用。首先，通过详尽的讲解和讨论，帮助学生明确实验的目的：探究不同船体形状（流线型、平底型、V型等多种船体形状）如何影响航行速度，并理解背后的流体动力学原理。然后，引导学生逐步梳理实验步骤，从准备阶段的器材检查、水槽设置，到实验设计阶段的参数确定、方案制订，每一步都力求详尽且科学合理。在实验设计阶段，教师特别鼓励学生发挥创新思维，提出对于实验变量控制（如船体质量、马达功率、航行距离等）、数据收集方法的见解。同时，教师也严格把关，确保每组的实验设计既具创新性又符合科学原则，能够有效地揭示船体形状与航行速度之间的关系。接着，实验活动进入实施阶段。学生亲自动手，按照预定的实验步骤，小心地放置模型船、启动马达、记录时间。在每一次模型船从起跑线冲向终点的过程中，学生都全神贯注，生怕错过任何一个细节。他们不仅记录了航行时间，还细致观察了模型船在水中的运行状态，为后续的数据分析提供了丰富的素材。最后，在数据分析阶段，学生认真整理实验数据，运用所学知识计算平均航行速度，并通过图表、对比等方式直观地展示了不同形状模型船的航行性能差异。在教师的引导下，学生还深入探讨了形状与速度之间的关联机制，提出了自己的见解和假设。整个实验过程中，教师始终扮演着引导者和支持者的角色，既充分尊重学生的主体性和创造性，又确保实验活动的顺利进行和实验结果的科学有效。

面对实验过程中可能出现的设计不合理或操作失误的情况，教师及时介入，通过一对一指导或小组讨论的形式，帮助学生调整实验方案，确保实验能够安全、有效地进行。同时，教师还提供了充足的实验器材和专用实验场地，为学生的探索之旅保驾护航。实验结束后，学生对收集到的数据进行深入分析，提炼出有价值的结论，并在班级中展示自己的研究报告。这一过程不仅加深了他们对技术原理的理解，也促进了他们批判性思维和问题解决能力的提升。

4.进行船的创意设计

为激发学生的创意设计潜能，子任务3围绕船只的多样化类型、独特功能及未来感外观，鼓励学生展开自由想象与思维碰撞。

（1）设计思路分享

活动初始，通过设计思路的分享环节，学生小组内相互启发，汇聚成创意，为后续设计奠定了丰富的创意基础。例如，学生F的分享：“我设想的是未来水上城市探索船，它不仅仅是一艘船，还是一个移动的生态系统。船体采用可降解的生物复合材料，能够吸收海水中的养分促进船体表面的藻类生长，为船上的居民提供氧气和食物来源。更重要的是，这艘船拥有智能变形的能力，可以根据水域环境自动调整船体形状，从而减少航行阻力，提高能效。最厉害的是它的能源系统——利用潮汐能和太阳能的混合发电装置，几乎实现了自给自足，零排放。”学生G受到启发，回应：“听到F同学的创意，我受到很大启发。我在想，如果我们的探索船还能融入社交互动的新概念呢？比如，在船体上设置可伸缩的空中花园和透明的水下观景舱，让居民和游客不仅能享受自然之美，还能在水上举办各种文化交流活动。同时，利用AR技术，在船舱内模拟不同地域的自然景观，让人仿佛置身于世界各地的美景之中，实现‘一船游世界’。” 这样的分享环节不仅展示了学生丰富的想象力和创新意识，还让他们通过相互启发，生成更多创意火花。