项目化学习让科学实验探究学习更精彩

【摘 要】科学实验探究是小学科学课的日常教学环节，大多数情况下，教师都会引导学生按部就班地实验：讨论实验器材的选择，实验步骤，教师在学生讨论的同时进行点拨，梳理出完整的实验过程，然后让学生开始动手做实验，最后让学生汇报实验结果，教师再总结。项目化学习是以训练学生的思维为主导，让学生通过自己的思考，逐步完成科学实验探究，以真实情境导入到问题的聚焦，一直到最后的问题迭代，逐步让学生通过探究，沉浸式地完成学习。

【关键词】项目化学习 科学实验探究 真实情境 问题聚焦

在科学课堂教学中，实验探究占据着很大的比重。但是在实验教学中往往会发现，很多学生对这种探究学习讨论的积极性不是太高，这就导致课堂教学的冷场，教师这时候就会出来救场，让课堂教学继续下去。《义务教育科学课程标准（2022年版）》（以下简称“新课标”）指出：从探究的角度看，适当的工具或实物模型有助于科学探究。用工程的方法和流程设计创作出的作品或实物模型，一方面在设计制作中需要应用科学原理，另一方面可以帮助学生更好地理解科学原理，使科学、技术、工程成为一个密切相关的整体。在现代教育中，STEM这个词是个热门词语。STEM学习就是使科学、技术、工程成为一个密切相关的整体。换成STEM学习—项目化学习的方式，可以让学生的实验探究学习变得更精彩，让每个学生在科学实验探究学习的过程中，成为“小小工程师”。

一、创设真实情境

新课标在教学策略建议中提出，创设符合学生年龄特点的真实情境，据此提出工程问题。在科学实验探究前，提出本节课需要研究的问题很重要，以前大多数情况下，都是教师提出当天需要研究的问题，学生缺乏学习的主动性。项目化学习就是创设真实的情境，结合学生的已有知识体系或相关经验，发现新的问题，从而增强学生学习的主动性。

教学片段一：

师：同学们请看一段视频。（视频略）

师：看完了这个视频，大家有没有什么想问的？

生1：小明扔进水里的物体，为什么有的漂在水面上，有的沉下去了呢？

生2：我发现小明扔进水里的物体，重的沉下去了，轻的漂在水面上了。

师：有的物体漂在水面，在科学中叫“浮在水面上”，有的物体会沉入水底，你在日常生活中有没有发现这些现象呢？

生：小鸭子玩具会浮在水面，肥皂会沉入水中。

项目化学习中回到现场就是发现学习机会。该教学片段中教师开始借助视频，再联系实际生活，让学生知道在日常生活中有很多学习的机会，科学课堂中的很多实验探究问题都可以从生活中发现，这样可以激发学生学习的兴趣。物体沉浮是生活中常见的现象，在学生的认知中，重的物体沉，轻的物体浮。但是对于具体的物体沉浮条件却没有一个明确的判定。结合学生生活创设情境，这样一开始就吸引了学生的眼球，激发了他们探究的兴趣。

二、聚焦问题

学生提出的问题，往往与要探究的问题有一定的差距，这个时候就需要教师进行引导，聚焦问题，使学生提出的探究问题更科学、更严谨、更具体。

教学片段二：

师：有同学提出了为什么有的物体会浮、有的物体会沉。那么，这节课我们是不是就研究这个问题呢？

生1：我认为应该研究物体的沉浮跟什么有关。

师：你说得对。下面大家讨论一下，物体的沉浮跟什么有关？

（学生讨论）

生2：我觉得物体的沉浮跟物体的质量有关。

师：你能说得具体点吗？

生2：我觉得质量越大的物体会下沉，质量越小的物体会上浮。

师：同学们，他的说法是否准确？他认为质量的大小会影响物体的沉浮。还有其他同学有不同的想法吗？

生3：老师，我认为物体的沉浮与物体的大小有关，物体越大，越容易浮在水面。

师：物体的大小就是物体的体积，你认为物体的沉浮与物体的体积有关。今天我们就分为两个大组来进行研究，一个大组研究物体的沉浮与物体的质量有关，另一个大组研究物体的沉浮与物体的体积有关。

项目化学习过程中，如何将原本的知识教学转换成做项目、转换成真实问题的解决，这是项目化学习助力科学素养提升的关键问题。驱动问题对项目化学习有一定的意义，如何将项目化学习的主题进行聚焦，形成驱动问题，这一过程需要教师引导。在该教学片段中，教师让学生聚集问题—物体的沉浮到底与什么有关？聚焦的具体的两个问题，与体积有关，与质量有关。把原本的“为什么有的物体可以沉，有的物体可以浮？”这个问题转化为可以进行科学探究的问题，让原本生活中的问题更具体、更聚焦。

三、方案预设

新课标提出本学科核心概念中的实践活动强调处理工程问题的规范和流程，而不是简单的动手操作。通过实践让学生了解：解决工程问题可以实施的方案。因此应从多种可能的方案中选出最合适的方案；为了实现这一目标，要对设计方案进行优化；按照设计方案完成作品。

教学片段三：

师：下面我们来讨论如何针对两个问题进行研究，即应该如何选择材料，研究时应注意的事项。

（学生讨论）

生1：我们研究的是物体的沉浮与其质量有关，我们认为选两个物体，一个质量大，一个质量小，将它们放入水中，看看沉浮情况。

师：这两个物体是什么样的物体，在以前的实验探究中，我们学过要研究一个条件，必须保持其他条件不变。还有谁来补充说明？

生2：我们认为，应该选择两个大小不同的物体，一个质量大，一个质量小，再把它们放入水中，观察沉浮情况。

师：说得太对了。要选择体积相同、质量不同的物体进行研究。准备研究物体的沉浮与物体体积有关的小组，谁来说说你们是怎么研究的？

生3：我们认为应该选择两个质量相同的物体，一个体积大，一个体积小，将它们放入水中，看看沉浮情况。

师：说得很好。老师为两组同学准备了材料，研究质量的小组，有三个空心球，大小相同，还有一些橡皮泥，怎么确定质量不同呢？

生4：给三个球分别放质量不同的橡皮泥，就能有质量大、中、小三种球了。

师：你真的很聪明。研究物体沉浮与体积有关的小组，老师也准备了三个体积大、中、小的球，橡皮泥，电子秤。怎么确定质量相同呢？

生5：把橡皮泥放入球中，用电子秤称出相同的质量。这样就能保证质量相同，体积可以分为大、中、小三个球。

师：同学们的思维真的很活跃，每个组都知道了该如何研究自己的问题。下面请大家看看研究的表格，把你的研究结果写在表格中，下面小组讨论分工。

学生讨论。讨论结束后，上台领取实验材料。

方案预设，是让学生在项目化学习中，自主地讨论并确定研究的方案，再进行小组分工，明确各自在实验探究中的角色，做到人人参与实验，人人有任务。这样，可以培养学生的探究能力及团队合作能力。当然，在实际组织学生探究科学课堂的项目时，教师要主动地参与学生操作项目的过程，帮助学生一起解决遇到的难题，以便推动项目顺利完成。

四、项目研究

项目研究，是项目化学习中，学生对自己的想法进行验证的过程，教师不能仅仅作为旁观者，而是要在制作过程中，观察每个学生的表现，发现他们感兴趣的地方。项目研究是对学生探究学习能力的培养，教师要发挥指导的作用，不仅让学生动手，还要让学生学会通过动手来验证自己的想法，解决自己想研究的问题。

五、展示与交流

新课标提出在展示交流中，展示交流的形式可以丰富多样，如展示台、展示橱窗、发布会、舞台表演、戏剧演出、博览会等。在科学实验课上，我们用得最多的就是展示台。学生在上台展示的过程中，把他们小组的实验结果如实展示，既锻炼了表达能力，又展示了综合素质。在展示交流的过程中，可以让小组全员展示，既展示小组的研究成果，又展示团队的合作能力。

教学片段四：

师：大家的探究活动已经结束了，下面哪个小组的同学想上台汇报一下你们的探究成果？

学生上台展示，在展示的过程中，其他小组的学生可以指出他们探究过程中好的方面与不好的方面。教师也作相应的评价。

师：两个大组都得出了自己的研究结果，我们来总结一下：物体的沉浮与物体的质量有关。体积相同，质量越大越容易沉。物体的沉浮与物体的体积有关，物体质量相同的情况下，体积越小，越容易沉入水中。

项目化学习成果就是指学生在项目化学习中产生的作品、报告等，在本课实验探究中，项目化学习成果就是学生探究的数据和总结的结果。学生在项目化学习中得出的结果很重要，同时学生在项目化学习中自己与团队成员深入理解与探究的过程也很重要，这样的展示更能激发学生的学习兴趣和获得学习的成就感。

六、问题迭代

问题迭代，在项目化学习中运用已经学过的知识去验证生活中新的问题，对问题作迭代研究，科学课堂不是仅仅教会学生通过实验探究问题，而是要教会学生用学习探究的方法，解决生活中的问题，提升学生的科学素养。在科学探究过程中，从一开始的方案设计，就可以进行迭代。在设计方案的过程中，通过不断讨论，找出方案中的不足，保证实验过程中的精确度和科学严谨性，这一过程就是迭代。在探究结束后还可以针对今天研究的问题，进行深化研究或者拓展研究，这也是迭代。比如在人教版科学四年级上册“浮力”一课中，探究结束后，教师可以提出：在生活中，大家有没有发现这样的现象，有的物体在水中既没有沉入水底，又没有浮在水面上，这是什么原因呢？这也是个迭代问题，可以让学有余力或者感兴趣的学生对课外知识作更深入的研究，能充分提高学生的科学探究能力和科学素养。

科学课堂注重培养学生的综合能力，应让学生像工程师一样探究学习，可以采取项目化学习的方式。对比原来的科学探究方式，项目化学习能充分调动学生学习的积极性，锻炼学生的动手能力、小组合作能力。项目化学习旨在让学生在生活中发现问题，发现学习的机会。通过问题的聚焦，采取方案预设、项目研究、展示交流等手段，解决问题，锻炼学生的动手能力和合作能力，这与在科学课堂上培养学生的科学素养的理念不谋而合。借助项目化学习的方式作科学实验探究，能充分发挥学生学习的主动性，培养学生的科学素养，让科学探究课堂更高效。

[参考文献]

[1]张丰.重新定义学习：项目化学习15例[M].北京：教育科学出版社，2020.

[2]夏雪梅.项目化学习设计：学习素养视角下的国际与本土实践[M].上海：华东师范大学出版社，2018.

注：本文系江苏省教育科学“十四五”规划重点课题“科技思想引领下乡村儿童创造型劳动实践活动的开发研究”（课题编号： B/2022/03/07）的阶段性成果。