課程連理追求理解的科學(xué)課項(xiàng)目化學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)

莫宇紅

美國(guó)《K-12科學(xué)教育框架》指出：“學(xué)生應(yīng)該學(xué)習(xí)如何習(xí)得科學(xué)知識(shí)，以及如何探索科學(xué)解釋;學(xué)生應(yīng)該學(xué)習(xí)如何應(yīng)用科學(xué)，特別是借助于工程設(shè)計(jì)過程進(jìn)行學(xué)習(xí)?！惫P者立足于現(xiàn)行科學(xué)教材，將STEM項(xiàng)目化學(xué)習(xí)融入教學(xué)，通過課程連理，巧妙連接學(xué)校課程，連接內(nèi)容，連接需求，連接價(jià)值，讓學(xué)習(xí)充滿趣味和意義，點(diǎn)燃學(xué)生對(duì)科學(xué)學(xué)習(xí)的熱愛、執(zhí)著與信念，走向追求理解的深度學(xué)習(xí)。下面以蘇教版小學(xué)科學(xué)“形狀與結(jié)構(gòu)”單元的教學(xué)為例，簡(jiǎn)要交流幾點(diǎn)思考與實(shí)踐。

一、課程連理連接內(nèi)容，設(shè)置真實(shí)的問題情境

蘇教版小學(xué)科學(xué)教材主編、南師大郝京華教授指出：“學(xué)生原有的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)是他們建構(gòu)新知識(shí)的基礎(chǔ)，老師的任務(wù)應(yīng)是在與學(xué)生的互動(dòng)中幫助學(xué)生建構(gòu)知識(shí)，而不是把前人的知識(shí)宣講給學(xué)生?！钡拇_，科學(xué)不是一個(gè)個(gè)孤立的知識(shí)點(diǎn)，科學(xué)學(xué)習(xí)不僅需要學(xué)生深入理解所學(xué)的課程內(nèi)容，還要能夠?qū)⒅R(shí)運(yùn)用于更為廣泛的真實(shí)情境。通過應(yīng)用，進(jìn)一步理解新的知識(shí)，解決新的問題，在學(xué)以致用中，活化知識(shí)，真正了解知識(shí)的內(nèi)在意義。

現(xiàn)今，越來越多的科學(xué)老師在日常教學(xué)和社團(tuán)活動(dòng)中嘗試對(duì)國(guó)家課程的二次開發(fā)，探索國(guó)家課程校本化的實(shí)施路徑。筆者基于教材開展項(xiàng)目化學(xué)習(xí)，這樣的項(xiàng)目化學(xué)習(xí)，學(xué)生有較好的知識(shí)基礎(chǔ)，連接學(xué)校多元課程內(nèi)容，創(chuàng)設(shè)真實(shí)的問題情境，學(xué)生在熟悉的場(chǎng)景中主動(dòng)學(xué)習(xí)、全情投入。

設(shè)計(jì)《建橋梁》一課的項(xiàng)目化學(xué)習(xí)時(shí)，老師請(qǐng)學(xué)生介紹身邊的橋梁，交流橋梁的分類方法，認(rèn)識(shí)歸納橋梁的特點(diǎn)和結(jié)構(gòu)，從學(xué)?！靶凶叩乃颊n——不一樣的伯瀆河尋訪活動(dòng)”出發(fā)，創(chuàng)設(shè)問題情境，展示學(xué)生的調(diào)查發(fā)現(xiàn)：無錫的母親河伯瀆河，河水清澈，景觀優(yōu)美。為了便于兩岸通行，居民希望在泰伯公園段建一座橋，現(xiàn)橋梁規(guī)劃公司征集伯瀆河橋梁設(shè)計(jì)方案。此時(shí)，學(xué)生共同思考：設(shè)計(jì)建造橋梁是一個(gè)工程問題，為了解決這個(gè)工程問題，我們至少需要知道什么？面對(duì)近在咫尺的伯瀆河和親身參與的伯瀆河研學(xué)課程，學(xué)生充滿親切感，極為主動(dòng)地參與問題研討，一起深入了解前期“關(guān)于伯瀆河泰伯公園段建造橋梁的調(diào)查問卷”，一起深入分析設(shè)計(jì)建造一座符合條件的橋梁的關(guān)鍵要素，一起深度參與伯瀆河橋梁的方案設(shè)計(jì)。

學(xué)生知道，一座好的橋梁要根據(jù)需求有針對(duì)性地設(shè)計(jì)建造，做到牢固、承重力好、美觀實(shí)用、適應(yīng)周邊環(huán)境、有效控制成本等，其中牢固、承重力好是保障橋梁質(zhì)量極為重要的方面。為此，他們先后提出“不同形狀的橋梁哪個(gè)承重力好”“同等條件下如何提升橋梁承重力”等問題。在掌握所需知識(shí)的基礎(chǔ)上，再以小組為單位開啟項(xiàng)目任務(wù)，每組都制作出了滿足需求、富有個(gè)性的橋梁模型。

在整個(gè)項(xiàng)目化學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)中，老師打開視域，打破界限，連接課程內(nèi)容，設(shè)置真實(shí)的問題情境，以方案征集為載體，以問題解決為目標(biāo)，以項(xiàng)目學(xué)習(xí)為手段。學(xué)生步步深入，快速聚焦問題核心，環(huán)環(huán)相扣，主動(dòng)建構(gòu)知識(shí)體系，在熟悉的課程內(nèi)容和真實(shí)的問題情境中，積極思考、系統(tǒng)分析、科學(xué)設(shè)計(jì)，取得了意想不到的效果。

二、課程連理連接需求，推進(jìn)適切的設(shè)計(jì)思考

教育開始于生命，最好的教育并非塑造了“誰(shuí)”，而是點(diǎn)燃了“我”。老師需喚醒學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的內(nèi)生動(dòng)力，從而獲得有意義的學(xué)習(xí)經(jīng)歷。有意義學(xué)習(xí)，最初由美國(guó)心理學(xué)家奧蘇伯爾提出，需要滿足三個(gè)條件：學(xué)習(xí)者要有從事有意義學(xué)習(xí)的傾向（心向），即有較強(qiáng)的學(xué)習(xí)興趣和學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī);學(xué)習(xí)者必須能夠積極主動(dòng)地去實(shí)現(xiàn)新舊知識(shí)間的聯(lián)系;學(xué)習(xí)者應(yīng)具備學(xué)習(xí)新知識(shí)所需要的適當(dāng)?shù)呐f知識(shí)，以便形成聯(lián)系。學(xué)生通過“意義理解”來發(fā)現(xiàn)自身的內(nèi)在學(xué)習(xí)能力，喚起原有的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)，激發(fā)主動(dòng)參與的熱情。

筆者認(rèn)為，強(qiáng)烈的學(xué)習(xí)興趣、學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)是獲得有意義學(xué)習(xí)經(jīng)歷的前提與基礎(chǔ)。在項(xiàng)目化學(xué)習(xí)的設(shè)計(jì)過程中，為了激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，筆者整合課程，跨界連接，連接學(xué)生的內(nèi)在需求，推進(jìn)適切的設(shè)計(jì)思考，不斷優(yōu)化項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案。

設(shè)計(jì)《搭支架》一課的項(xiàng)目化學(xué)習(xí)時(shí)，學(xué)生在前一課《折形狀》的學(xué)習(xí)中，已經(jīng)知道形狀與承受力的關(guān)系，此時(shí)老師設(shè)置情境，請(qǐng)學(xué)生通過觀察折疊桌、折疊椅等野餐物品來認(rèn)識(shí)支架結(jié)構(gòu)。通過實(shí)驗(yàn)和動(dòng)手制作活動(dòng)，讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)：不同形狀的支架堅(jiān)固程度不同，三角形支架具有穩(wěn)定、堅(jiān)固、耗材少的特點(diǎn)。新舊知識(shí)的聯(lián)系，有效激發(fā)了學(xué)生研究形狀與力、結(jié)構(gòu)與穩(wěn)定性關(guān)系的興趣，以及選擇合適材料、運(yùn)用不同方法搭建不同結(jié)構(gòu)支架的強(qiáng)烈欲望。為了滿足學(xué)生的探索需求，解決電子閱讀課程中學(xué)生切實(shí)遇到的平板電腦缺少合適支架的問題，科學(xué)老師提出項(xiàng)目學(xué)習(xí)任務(wù)：用15根小木棒和胡蘿卜塊給學(xué)校平板電腦搭建橫、豎擺放均穩(wěn)固的支架模型。

面對(duì)任務(wù)，學(xué)生從日常平板電腦的使用出發(fā)，平板電腦的重量、長(zhǎng)度、寬度與厚度分別是多少，閱讀時(shí)最佳的擺放角度是多少，支架上窄下寬、重心下移怎么做到……一系列問題被學(xué)生提出來，他們?cè)谛〗M內(nèi)熱烈討論，像建筑師一樣設(shè)計(jì)思考，有序推進(jìn)項(xiàng)目學(xué)習(xí)。

設(shè)計(jì)。畫出心目中平板支架的樣子，形成設(shè)計(jì)草圖，預(yù)先測(cè)量木棒的長(zhǎng)度，規(guī)劃好使用的材料和連接的方式，在設(shè)計(jì)圖上標(biāo)出來。

搭建。根據(jù)設(shè)計(jì)圖搭建支架。如果在搭建過程中遇到問題，及時(shí)調(diào)整設(shè)計(jì)圖和制作過程。

測(cè)試。測(cè)量支架的穩(wěn)定性，以及平板電腦擺放角度是否合適。

改進(jìn)。根據(jù)不足改進(jìn)設(shè)計(jì)和制作，優(yōu)化方案與流程。如果遇到新問題，就重啟新一輪設(shè)計(jì)搭建流程。學(xué)生在項(xiàng)目化學(xué)習(xí)的過程中，充分經(jīng)歷，每個(gè)人都積極參與實(shí)踐，體驗(yàn)設(shè)計(jì)、思考、制作的樂趣，在“變一處而動(dòng)全身”的項(xiàng)目任務(wù)解決中，思考問題更有廣度、深度，項(xiàng)目方案日趨優(yōu)化。

一位好老師，好似建材超市的經(jīng)理，把學(xué)生帶入超市，為學(xué)生提供優(yōu)選的建材，然后讓學(xué)生根據(jù)需求，自己深入思考、設(shè)計(jì)、動(dòng)手建造自己的房子或產(chǎn)品。其間，學(xué)生主動(dòng)習(xí)得，對(duì)形狀與結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)把握得更加準(zhǔn)確，對(duì)新舊知識(shí)間的聯(lián)系理解得更加透徹，真切地感受到他們深入學(xué)習(xí)、融入團(tuán)隊(duì)的快樂與無限創(chuàng)造力。

三、課程連理連接價(jià)值，實(shí)施迭代的建模改進(jìn)

《江蘇省基礎(chǔ)教育STEM課程指導(dǎo)綱要（試行）》指出：“STEM課程以提高每個(gè)學(xué)生的STEM素養(yǎng)為總目標(biāo)。通過課程學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠?qū)TEM領(lǐng)域產(chǎn)生學(xué)習(xí)興趣，親歷STEM實(shí)踐活動(dòng)過程，逐步形成正確的價(jià)值觀念、必備品格和STEM關(guān)鍵能力。具體來說，STEM素養(yǎng)包括知識(shí)融通與應(yīng)用、系統(tǒng)設(shè)計(jì)與創(chuàng)新、物化實(shí)踐與表達(dá)、文化體驗(yàn)與認(rèn)同、科學(xué)態(tài)度與責(zé)任擔(dān)當(dāng)?shù)葍?nèi)容。”學(xué)校當(dāng)以文化立校、課程育人，以項(xiàng)目化學(xué)習(xí)為主要學(xué)習(xí)方式的STEM課程，重在發(fā)展每一位學(xué)生的STEM素養(yǎng)，是以培養(yǎng)人為核心的跨學(xué)科整合性課程，其迭代性、創(chuàng)造性讓課程的價(jià)值流光溢彩。

筆者認(rèn)為，育人是個(gè)系統(tǒng)工程，項(xiàng)目化學(xué)習(xí)等優(yōu)質(zhì)課程好似一顆顆散落的珍珠，如何連珠成串，發(fā)揮“1+1>2”的效能？老師必須回歸育人本源，叩問“培養(yǎng)什么樣的人、怎樣培養(yǎng)人、為誰(shuí)培養(yǎng)人”的根本問題，課程連理連接價(jià)值，堅(jiān)守“立德樹人”的本真追求，潤(rùn)品立德，鑄就學(xué)生人生底色。

設(shè)計(jì)《造房子》一課的項(xiàng)目化學(xué)習(xí)時(shí)，老師以“營(yíng)造濃郁的書香氛圍，學(xué)校準(zhǔn)備開發(fā)校園樓梯角作為書屋，邀請(qǐng)同學(xué)們共同來設(shè)計(jì)建造‘校園悅讀書屋”為項(xiàng)目任務(wù)，明確建造地點(diǎn)——校園樓梯角，使用建造材料——舊報(bào)紙、牙簽、膠帶、尺子，學(xué)習(xí)房屋、物品“從大到小”縮比例畫圖和建模的方法。學(xué)生同樣經(jīng)歷畫圖評(píng)估、搭建模型、測(cè)試檢驗(yàn)、改進(jìn)完善的學(xué)習(xí)流程。畫圖前，學(xué)生根據(jù)閱讀者需求，確定書屋的大小、形狀、結(jié)構(gòu)，按比例畫框架圖;畫圖后，學(xué)生初步評(píng)估并修改，估算出材料的數(shù)量，將估算數(shù)據(jù)填寫在項(xiàng)目設(shè)計(jì)單中;評(píng)估后，學(xué)生根據(jù)設(shè)計(jì)圖，按比例搭建書屋模型，由下而上搭建框架;搭建完成后，學(xué)生對(duì)照任務(wù)要求，調(diào)試改進(jìn)，直到符合要求為止。整個(gè)過程，學(xué)生參與熱情高，學(xué)習(xí)興趣濃，團(tuán)結(jié)協(xié)作佳，遇到問題也能主動(dòng)地找尋方法改進(jìn)，始終堅(jiān)持不懈地追根究底，屢敗屢試地完善優(yōu)化，直至問題解決，充分發(fā)揚(yáng)小小工程師實(shí)現(xiàn)自我、超越自我的個(gè)人價(jià)值和大國(guó)工匠持之以恒、精益求精的職業(yè)精神。

一次次經(jīng)歷為了完成項(xiàng)目任務(wù)的反復(fù)嘗試與調(diào)整，學(xué)生清醒地認(rèn)識(shí)到：設(shè)計(jì)無止境，沒有最好，只有更好。隨著認(rèn)識(shí)的提升，課程價(jià)值的凸顯，學(xué)生的設(shè)計(jì)迭代改進(jìn)，創(chuàng)新的意識(shí)和實(shí)踐的能力向上生長(zhǎng)，在“知不足而后勇”的內(nèi)生動(dòng)力驅(qū)使下一路向前。這樣的科學(xué)課堂無疑讓學(xué)生充滿興趣、深深愛上。中國(guó)科技飛速發(fā)展，學(xué)生在項(xiàng)目化學(xué)習(xí)中更多地了解祖國(guó)的重要科技成果，課堂成為最好的愛國(guó)主義教育陣地，家國(guó)情懷根植于每一個(gè)學(xué)生的心中。

課程連理，打開了課程的邊界，連接內(nèi)容、連接需求、連接價(jià)值，延展了項(xiàng)目化學(xué)習(xí)的“場(chǎng)”。在這“場(chǎng)”里，多元輻射，動(dòng)態(tài)發(fā)展，師生雙邊賦能，成為項(xiàng)目化學(xué)習(xí)的積極參與者、研究者和受益者，激發(fā)了學(xué)習(xí)的熱情，生成了學(xué)習(xí)的智慧，提升了自我的價(jià)值，走向追求理解的深度學(xué)習(xí)。