小學(xué)科學(xué)工程類課程微項(xiàng)目教學(xué)策略研究

摘要針對(duì)小學(xué)科學(xué)教師在工程類課程項(xiàng)目化教學(xué)過程中遇到的項(xiàng)目內(nèi)容開發(fā)困難、項(xiàng)目體量大、實(shí)施時(shí)間不足、課程缺少思維含量等問題，開發(fā)以核心素養(yǎng)為導(dǎo)向的微項(xiàng)目學(xué)習(xí)，通過對(duì)教材的挖掘、迭代和創(chuàng)生，設(shè)計(jì)現(xiàn)實(shí)性微項(xiàng)目、體驗(yàn)性微項(xiàng)目、虛擬性微項(xiàng)目，使學(xué)生在產(chǎn)品優(yōu)化過程中完成對(duì)科學(xué)概念的創(chuàng)建和探究，達(dá)成認(rèn)知鏈與素養(yǎng)鏈的并進(jìn)，實(shí)現(xiàn)做思共生。關(guān)鍵詞小學(xué)科學(xué)；工程類課程；微項(xiàng)目學(xué)習(xí)；跨學(xué)科融合；做思共生《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》首次將工程設(shè)計(jì)與物化列為學(xué)科核心概念之一，并且指出科學(xué)課程要培養(yǎng)的學(xué)生核心素養(yǎng)，而項(xiàng)目化學(xué)習(xí)是一種很好的可以養(yǎng)成科學(xué)課程核心素養(yǎng)的課程樣態(tài)[1]。實(shí)踐探索表明：借鑒項(xiàng)目化學(xué)習(xí)的要素進(jìn)行教學(xué)，可以改進(jìn)課堂教學(xué)，促進(jìn)學(xué)生思維的發(fā)展和實(shí)踐能力的發(fā)展，也可以促進(jìn)教師教學(xué)方法的豐富和評(píng)價(jià)手段的改進(jìn)[2]。但是教師在實(shí)施項(xiàng)目化教學(xué)的過程中，遇到了項(xiàng)目內(nèi)容開發(fā)困難、項(xiàng)目體量大、實(shí)施時(shí)間不足、課程缺少思維含量等問題。項(xiàng)目化學(xué)習(xí)遭遇形式大于內(nèi)涵之困。一、小學(xué)科學(xué)工程類課程項(xiàng)目化學(xué)習(xí)的現(xiàn)狀剖析1.“假”情境，“弱”驅(qū)動(dòng)，項(xiàng)目難落地項(xiàng)目化學(xué)習(xí)是有利于問題解決的學(xué)習(xí)，問題本身就是項(xiàng)目化學(xué)習(xí)的內(nèi)容。有意義的學(xué)習(xí)，問題本身的真實(shí)性和挑戰(zhàn)性成為關(guān)鍵特征。因此，設(shè)計(jì)適切的情境至關(guān)重要。而在實(shí)際教學(xué)過程中，由于缺少對(duì)教材內(nèi)容資源的開發(fā)，教師往往會(huì)設(shè)計(jì)一個(gè)教材之外的項(xiàng)目。同時(shí)，由于缺少對(duì)學(xué)生已有知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)和技能的充分了解，設(shè)計(jì)的情境或遠(yuǎn)離學(xué)生的生活，或?qū)W(xué)生的能力要求過高（過低），或空設(shè)假情境，使其成為空中樓閣。導(dǎo)致學(xué)生因知識(shí)儲(chǔ)備不足或任務(wù)過于簡單，抑或不感興趣，而難以被驅(qū)動(dòng)，最終使課堂走向無趣、低效，流于形式。2.“虛”探究，“淺”思維，項(xiàng)目難深入科學(xué)思維的培養(yǎng)是科學(xué)課的“靈魂”所在。而目前許多項(xiàng)目化學(xué)習(xí)重視學(xué)生的實(shí)踐，忽略了對(duì)學(xué)生科學(xué)思維的培養(yǎng)，關(guān)注了動(dòng)手卻忽略了動(dòng)腦，科學(xué)味不足，使科學(xué)課變?yōu)閯诩颊n或綜合實(shí)踐課。究其原因，是教師缺少對(duì)教材資源的系統(tǒng)開發(fā)，在開發(fā)時(shí)沒有將項(xiàng)目化學(xué)習(xí)和探究式教學(xué)有機(jī)結(jié)合起來，使學(xué)生浮于淺層次的探究，沒有推動(dòng)學(xué)生思維進(jìn)一步發(fā)展，這本質(zhì)是一種低階學(xué)習(xí)[3]。3.“重”產(chǎn)品，“輕”作品，項(xiàng)目難提質(zhì)在項(xiàng)目化學(xué)習(xí)中，教師往往認(rèn)為更有利于展示的物化的工程產(chǎn)品才是成果。但在項(xiàng)目化學(xué)習(xí)中，學(xué)生所追求的問題、活動(dòng)、成果和表現(xiàn)，都要協(xié)同服務(wù)于真正重要的理智的目的，而不是作為傳統(tǒng)課程后的一個(gè)展示、表演、附加實(shí)踐或作為例證的部分[4]。因此，成果的形式也應(yīng)多元，學(xué)生的思維成果可以不局限于物化的產(chǎn)品，也可以是虛擬的作品、創(chuàng)作等。二、微項(xiàng)目學(xué)習(xí)融通工程設(shè)計(jì)的做思共生之路在將核心素養(yǎng)作為科學(xué)教育要點(diǎn)的當(dāng)下，科學(xué)學(xué)習(xí)更關(guān)注學(xué)生學(xué)習(xí)核心概念的方式與關(guān)鍵能力養(yǎng)成的融合性發(fā)展。經(jīng)對(duì)縣域內(nèi)的學(xué)生學(xué)習(xí)需求與教師教學(xué)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，學(xué)生在科學(xué)學(xué)習(xí)中更愿意在適切的情境任務(wù)驅(qū)動(dòng)下，完成一項(xiàng)微小的項(xiàng)目，在此過程中主動(dòng)學(xué)習(xí)與此任務(wù)相關(guān)的科學(xué)概念。因此，可以將嚴(yán)密的科學(xué)概念與工程實(shí)踐進(jìn)行融合，體量較小的微項(xiàng)目學(xué)習(xí)樣態(tài)將成為培育學(xué)生科學(xué)思維的可行方案。1.微項(xiàng)目學(xué)習(xí)“做中創(chuàng)思”聚心學(xué)習(xí)微項(xiàng)目學(xué)習(xí)力圖打破傳統(tǒng)的理想且良構(gòu)的學(xué)習(xí)樣態(tài)，撬動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)方式的變革，引入現(xiàn)實(shí)生活中真實(shí)的情境或案例，學(xué)生通過學(xué)習(xí)活動(dòng)的探究來解決問題、創(chuàng)造產(chǎn)品，并在此過程中建構(gòu)新的知識(shí)體系。這是典型的由內(nèi)驅(qū)力主導(dǎo)的學(xué)習(xí)行為，實(shí)現(xiàn)在真實(shí)任務(wù)情境中由物品創(chuàng)造思維，讓學(xué)生全身心沉浸式聚心于學(xué)習(xí)。2.微項(xiàng)目學(xué)習(xí)“做中促思”聚智學(xué)習(xí)微項(xiàng)目學(xué)習(xí)將知識(shí)與實(shí)踐深度關(guān)聯(lián)。教師在實(shí)踐中借助各種物品，作為學(xué)生操作、學(xué)習(xí)的中介工具（如科學(xué)史料、實(shí)物、模型、視頻、實(shí)驗(yàn)工具等），通過對(duì)各種資源的統(tǒng)籌協(xié)調(diào)、交互使用、合理分配，讓學(xué)生在實(shí)踐中尋求最優(yōu)的工程解決方案，習(xí)得核心概念，促進(jìn)思維的發(fā)展，聚智于學(xué)習(xí)。3.微項(xiàng)目學(xué)習(xí)“做中顯思”聚力學(xué)習(xí)微項(xiàng)目學(xué)習(xí)以學(xué)科的本源性問題為項(xiàng)目化學(xué)習(xí)的驅(qū)動(dòng)力，學(xué)生通過產(chǎn)品制作、模型展示、藝術(shù)表演等形式顯示其思維的探究成果。發(fā)展學(xué)生學(xué)科融合運(yùn)用能力，提升其精神和品格，觸發(fā)多項(xiàng)關(guān)鍵能力的協(xié)同生長，聚力于學(xué)習(xí)過程之中。三、小學(xué)科學(xué)工程類課程微項(xiàng)目教學(xué)策略的架構(gòu)微項(xiàng)目學(xué)習(xí)可以作為一種操作性較強(qiáng)的課程樣態(tài)，使項(xiàng)目化學(xué)習(xí)在現(xiàn)實(shí)課堂里真實(shí)發(fā)生，讓盡可能多的學(xué)生自由地發(fā)展科學(xué)課核心素養(yǎng)?；趯?duì)小學(xué)科學(xué)教學(xué)中實(shí)施項(xiàng)目化學(xué)習(xí)存在問題的分析，結(jié)合微項(xiàng)目學(xué)習(xí)的關(guān)鍵要素，研究者對(duì)教材進(jìn)行挖掘、迭代、創(chuàng)生，提出現(xiàn)實(shí)性微項(xiàng)目、體驗(yàn)性微項(xiàng)目和虛擬性微項(xiàng)目三種設(shè)計(jì)和實(shí)施樣態(tài)，從而解決項(xiàng)目化學(xué)習(xí)體量大、思維含量低、難以與教材融合等問題，試圖構(gòu)建適合小學(xué)科學(xué)學(xué)科特點(diǎn)的項(xiàng)目化學(xué)習(xí)基本要素和實(shí)施樣態(tài)，為一線教師提供可以借鑒的設(shè)計(jì)思路和典型案例。1.挖掘：現(xiàn)實(shí)性微項(xiàng)目聯(lián)結(jié)學(xué)習(xí)樣態(tài)現(xiàn)實(shí)性微項(xiàng)目是指利用工程與技術(shù)的方法解決現(xiàn)實(shí)世界正在真實(shí)發(fā)生的問題。這一類問題一般較為復(fù)雜，干擾因素較多，此時(shí)，教師需要去繁從簡，建立與本課教學(xué)相關(guān)聯(lián)的較為輕盈、凝練的問題模型。研究者按其探究任務(wù)將其分為“工程產(chǎn)品類微項(xiàng)目”和“生活物品類微項(xiàng)目”兩類。（1）挖掘現(xiàn)實(shí)性微項(xiàng)目①工程產(chǎn)品類微項(xiàng)目。這一類微項(xiàng)目大多以設(shè)計(jì)、制作工程類產(chǎn)品為驅(qū)動(dòng)任務(wù)，如設(shè)計(jì)制作太陽能滴灌裝置、凈水裝置、塔臺(tái)等。學(xué)生為完成工程產(chǎn)品，必須自主學(xué)習(xí)科學(xué)概念，完成實(shí)驗(yàn)探究，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。在活動(dòng)過程中思維通過產(chǎn)品這一媒介得以逐步創(chuàng)建和展示，用高階思維包裹低階程序性知識(shí)，以工程產(chǎn)品為載體創(chuàng)造科學(xué)思維。②生活物品類微項(xiàng)目。這一類微項(xiàng)目聯(lián)結(jié)生活實(shí)際，從學(xué)生熟悉的環(huán)境著手，凝練生活問題，以制作、改良或發(fā)明生活物品為驅(qū)動(dòng)任務(wù)，如設(shè)計(jì)制作防滑鞋、改良滅蚊燈、發(fā)明運(yùn)水神器等。學(xué)生用良構(gòu)環(huán)境下的實(shí)驗(yàn)結(jié)論鏈接生活實(shí)際，以解決生活中的問題，完成產(chǎn)品的制作。（2）創(chuàng)生聯(lián)結(jié)學(xué)習(xí)樣態(tài)①入項(xiàng)活動(dòng)：聯(lián)結(jié)現(xiàn)實(shí)性問題情境。現(xiàn)實(shí)性微項(xiàng)目與現(xiàn)實(shí)生活聯(lián)結(jié)，可以實(shí)現(xiàn)知識(shí)的學(xué)習(xí)、思維的創(chuàng)建。在入項(xiàng)前，密切聯(lián)系學(xué)生的實(shí)際生活，利用身邊的事物與現(xiàn)象作為科學(xué)探索的對(duì)象，了解學(xué)生已有的生活經(jīng)驗(yàn)和生活中感興趣的話題，梳理學(xué)生的關(guān)注點(diǎn)和興趣點(diǎn)，繼而轉(zhuǎn)化為微項(xiàng)目活動(dòng)的主題，設(shè)計(jì)各種探究活動(dòng)，不斷激活、提升學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)。如“雪天如何防滑”“非洲人民怎樣便捷運(yùn)水？”“車窗如何除霧？”等聯(lián)結(jié)摩擦力、水的三態(tài)變化等知識(shí)的現(xiàn)實(shí)性問題情境。②研項(xiàng)活動(dòng)：創(chuàng)造社會(huì)性產(chǎn)品主題。微項(xiàng)目學(xué)習(xí)與單一的勞動(dòng)制作最大的不同之處在于蘊(yùn)含有層級(jí)的、進(jìn)階的科學(xué)思維。在研項(xiàng)活動(dòng)中，學(xué)生常常會(huì)出現(xiàn)思維瓶頸，對(duì)此教師要利用有結(jié)構(gòu)的材料設(shè)計(jì)“步步為營”的思維支架幫助學(xué)生聚焦與突破。利用進(jìn)階式任務(wù)支架、錦囊式資料支架、多維度問題支架幫助學(xué)生完成探究，從而完成社會(huì)產(chǎn)品的創(chuàng)造。③出項(xiàng)活動(dòng)：現(xiàn)實(shí)性產(chǎn)品路演?，F(xiàn)實(shí)性微項(xiàng)目產(chǎn)品的展示，可以通過路演的形式，即在校園的科技廣場上向路過的同學(xué)展示、大聲地演說、互動(dòng)、答辯，針對(duì)老師、同學(xué)提出的意見再次進(jìn)行設(shè)計(jì)、制作與完善。通過這樣的方式，學(xué)生既完成了思維的輸出，又獲得了思維的碰撞，是展示亦是評(píng)價(jià)。2.迭代：體驗(yàn)性微項(xiàng)目遷移學(xué)習(xí)樣態(tài)體驗(yàn)性問題聚焦于現(xiàn)實(shí)生活中的一個(gè)點(diǎn)或幾個(gè)點(diǎn)進(jìn)行遷移性探究，是建立在真實(shí)世界中問題的凝練，凸顯了思維的可遷移性。遷移是知識(shí)的應(yīng)用，是“知識(shí)—真實(shí)世界”的遷移，是更高層次的思維發(fā)展。體驗(yàn)性微項(xiàng)目借助作品進(jìn)行科學(xué)實(shí)踐、探究，促進(jìn)思維的生長。（1）迭代體驗(yàn)性微項(xiàng)目①音樂排演類微項(xiàng)目。在“聲音”“身體結(jié)構(gòu)”等相關(guān)內(nèi)容的學(xué)習(xí)中，可實(shí)施音樂排演類微項(xiàng)目，以呈現(xiàn)一定要求的表演作為驅(qū)動(dòng)任務(wù)。在此過程中，學(xué)生完成如“聲音高低、強(qiáng)弱”“骨、關(guān)節(jié)、肌肉的協(xié)同運(yùn)動(dòng)”等相關(guān)內(nèi)容的探究，并將探究結(jié)果遷移運(yùn)用至“小演員”的體驗(yàn)活動(dòng)中，實(shí)現(xiàn)音樂與科學(xué)的融合。②天體模型類微項(xiàng)目。在“天體”“宇宙”一類的科學(xué)學(xué)習(xí)中，由于此類內(nèi)容遠(yuǎn)離學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)，因此較為抽象、枯燥。對(duì)此，教師可以設(shè)置天體模型類微項(xiàng)目，借助詳實(shí)的數(shù)據(jù)信息，使學(xué)生經(jīng)歷“數(shù)據(jù)處理—模型設(shè)計(jì)—模型制作—模型展示”的過程，從而促進(jìn)他們對(duì)宇宙等宏大世界的思維感知。同時(shí)，多元的模型呈現(xiàn)還可以實(shí)現(xiàn)美術(shù)與科學(xué)的融合。（2）創(chuàng)設(shè)遷移學(xué)習(xí)樣態(tài)①入項(xiàng)活動(dòng)：遷移體驗(yàn)性問題情境。蘇霍姆林斯基曾說：“兒童就其天性來講，是富有探索精神的探索者，是世界的發(fā)現(xiàn)者。”在科學(xué)學(xué)習(xí)中，很多內(nèi)容學(xué)生無法獲得具身的經(jīng)驗(yàn)，但是可以從學(xué)生感興趣的問題出發(fā)，用類似的體驗(yàn)激發(fā)學(xué)生的探究心理。如舉辦“班級(jí)演唱會(huì)”“個(gè)人模型展”等體驗(yàn)性活動(dòng)，幫助學(xué)生卷入情境。②研項(xiàng)活動(dòng)：創(chuàng)作藝術(shù)性作品主題。在微項(xiàng)目任務(wù)的驅(qū)動(dòng)下，學(xué)生經(jīng)歷“科學(xué)探究—小組合作—?jiǎng)?chuàng)意發(fā)揮”等研項(xiàng)過程，通過與現(xiàn)實(shí)情境相似的體驗(yàn)性活動(dòng)，將實(shí)驗(yàn)結(jié)論進(jìn)行遷移運(yùn)用，最終通過藝術(shù)作品的呈現(xiàn)，運(yùn)用跨學(xué)科思維，將科學(xué)與藝術(shù)融合起來。③出項(xiàng)活動(dòng)：藝術(shù)性作品展演。根據(jù)微項(xiàng)目情境，設(shè)置相應(yīng)的藝術(shù)作品展演。如各小組利用發(fā)聲材料演奏以“強(qiáng)—強(qiáng)—弱”為基調(diào)的樂曲、展出地球海陸分布模型等作品。學(xué)科融合作品的展示是學(xué)生綜合素養(yǎng)的體現(xiàn)。3.創(chuàng)生：虛擬性微項(xiàng)目演繹學(xué)習(xí)樣態(tài)虛擬性問題情境適用條件為受多種條件限制，學(xué)生無法在實(shí)景中進(jìn)行實(shí)踐探究，因而創(chuàng)設(shè)虛擬情境，促使學(xué)生的角色代入，學(xué)生角色的“卷入”即思維方式的沉入。（1）創(chuàng)生虛擬性微項(xiàng)目①設(shè)計(jì)投標(biāo)類微項(xiàng)目。在“小小工程師”等工程設(shè)計(jì)類單元的學(xué)習(xí)中，可以召開模擬“投標(biāo)會(huì)”，創(chuàng)設(shè)“甲方”和“乙方”等虛擬情境。在設(shè)計(jì)階段，學(xué)生代入的角色為“工程師”，用的是“乙方思維”解決問題；而在展示評(píng)價(jià)階段，臺(tái)下的學(xué)生又代入“老板”的角色，用“甲方思維”給臺(tái)上的“工程師”提出問題和需求。這樣的角色切換，大大提升情境的代入感，使學(xué)生“卷入”角色，更為全面地考慮問題，真正感受工程的復(fù)雜性和系統(tǒng)性。②角色扮演類微項(xiàng)目。在“食物營養(yǎng)”“人體神經(jīng)傳遞機(jī)制”等課程的學(xué)習(xí)中，可以設(shè)置角色扮演類微項(xiàng)目。學(xué)生通過扮演“專家”“某一人體器官”等角色，將較為隱性的知識(shí)內(nèi)化，并以顯性、直觀的方式演繹出來。（2）創(chuàng)建演繹學(xué)習(xí)樣態(tài)①入項(xiàng)活動(dòng)：演繹虛擬性問題情境。兒童的學(xué)習(xí)是以直接經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)，在游戲和日?；顒?dòng)中進(jìn)行的。在進(jìn)行抽象內(nèi)容的學(xué)習(xí)時(shí)，可以轉(zhuǎn)化成學(xué)生更易接受、更形象的角色演繹來顯示思維過程。虛擬性問題情境多為促進(jìn)學(xué)生的角色代入、角色互換，角色的“卷入”即思維方式的沉入。②研項(xiàng)活動(dòng)：角色卷入項(xiàng)目主題。將學(xué)生代入“專家”“老板”“營養(yǎng)師”等角色，學(xué)生為匹配該角色，必須經(jīng)歷對(duì)此項(xiàng)目的深入探究，卷入式的研項(xiàng)活動(dòng)培養(yǎng)學(xué)生的專家思維，演繹的呈現(xiàn)方式又將思維轉(zhuǎn)化為顯性呈現(xiàn)。③出項(xiàng)活動(dòng)：虛擬性角色表演。在工程類項(xiàng)目中，學(xué)生可演繹甲乙雙方思維的博弈；在食物營養(yǎng)類項(xiàng)目中，學(xué)生可演繹專業(yè)的營養(yǎng)學(xué)家給大眾答疑解惑；在神經(jīng)的傳遞項(xiàng)目中，小組學(xué)生可以共同演繹神經(jīng)系統(tǒng)之間的協(xié)同配合工作機(jī)理。將隱性的知識(shí)內(nèi)化，并將思維成果轉(zhuǎn)化為顯性的表達(dá)。工程