指向?qū)W科核心素養(yǎng)的初中科學微項目化學習范式研究

趙萍 陳鋒

摘 ? 要：微項目化學習指向更有效地培養(yǎng)學生的學科核心素養(yǎng)，以真實情境為學習載體，以驅(qū)動性問題為學習導向，以科學知識為解決問題的基礎，以問題解決、探究性實踐等為認知策略，從而理解科學概念、形成專家思維、引發(fā)跨情境的遷移。

關鍵詞：學科核心素養(yǎng);微項目化學習;初中科學

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A ? ?文章編號：1003-6148（2022）4-0004-5

科學課程核心素養(yǎng)是指學生在學習科學課程的過程中，逐步形成的適合個人終身發(fā)展和社會發(fā)展需要的價值觀念、必備品格和關鍵能力，是學生通過科學課程學習后內(nèi)化的具有科學特性的品質(zhì)，主要包括科學觀念、科學思維、探究實踐和態(tài)度責任四個方面。項目化學習是一種很好的可以養(yǎng)成科學課程核心素養(yǎng)的課程樣態(tài)，但是需要多節(jié)課或需要延伸到課外的項目化學習并不完全符合現(xiàn)今的真實校園情況，要使項目化學習在現(xiàn)實學校里真實“發(fā)生”，讓盡可能多的學生心智自由地發(fā)展科學課程核心素養(yǎng)，項目化學習中的微項目化學習是一種較現(xiàn)實的課程樣態(tài)。

1 ? ?初中科學微項目化學習的范式

微項目化學習主要在45分鐘的課堂上進行，是指在課堂中為學生提供15～20分鐘長時段的探索性項目任務，或者在課外以類似實踐性作業(yè)的形式對某個內(nèi)容或主題進行小探索[1]。微項目化學習為學生提供探究性項目任務，擇取項目化學習中的真實情境、驅(qū)動性任務、探究性實踐、社會性實踐等若干要素，助力學生理解基于課程標準的關鍵概念，培養(yǎng)理性思維、批判質(zhì)疑和勇于探究的科學精神等。

嘗試給予學生更多心智自由的基于真實情境的微項目化學習范式，如圖1所示。

2 ? ?初中科學微項目化學習范式的實踐

“汽化與液化”是浙教版《科學》七年級上冊第4章第6節(jié)的內(nèi)容，該內(nèi)容屬于核心概念“物質(zhì)的變化與化學反應”中的學習內(nèi)容，即物質(zhì)的三態(tài)變化。本節(jié)課的重點知識是探究影響液體蒸發(fā)快慢的因素，要求學生熟練掌握科學實驗探究的基本步驟，學會用控制變量法設計實驗。在傳統(tǒng)的課堂上，往往是教師提供實驗器材和“藥方式”的探究方案，學生按部就班地進行實驗探究，最后得出結(jié)論。但是，學生在小學階段就學習過蒸發(fā)這個概念，也多次接觸過控制變量條件下的實驗探究，在這樣思維空間有限的探究過程中，學生思維能力的提升是有限的。

2.1 ? ?確定微項目的學習目標

根據(jù)泰勒的課程與教學原理可知，學習目標是課程的核心，有清晰、明確、可操作性的項目式學習目標，才能使學生更高效、更有指向性地完成項目式學習。指向科學課程核心素養(yǎng)的“汽化與蒸發(fā)”微項目學習的學習目標設定如圖2所示。

2.2 ? ?尋找復雜、適切的真實情境

在微項目化學習的情境創(chuàng)設上，要遵循真實性、復雜性和適切性原則，凸顯情境的功能性目的，促使學生把學科知識和技能運用到真實世界中，而不是僅僅在書本上掌握它們。

“汽化與蒸發(fā)”可以選擇如下情境：非洲窮小哥賣不用電的“土冰箱”逆襲成土豪。在非洲，很多地方還都是原始部落，沒有自來水，也沒有電。那么，在四季酷熱的非洲，食物怎么保存呢？他們發(fā)明了一種“土冰箱”，可以使放入其中的食物的溫度下降十幾攝氏度。

設計意圖：這個情境來源于真實生活，是現(xiàn)實世界成年人要面對并解決的問題，制作“土冰箱”時運用的原理屬于科學問題，提出的問題對學生是有意義的。真實問題，學生視角，學以致用，這樣的情境可以與學生的認知經(jīng)驗建立起聯(lián)系，從而激發(fā)學生的好奇心和探究興趣，有助于養(yǎng)成“勇于探究”和“樂學善學”的素養(yǎng)。

2.3 ? ?創(chuàng)設驅(qū)動性問題

驅(qū)動性問題是能夠組織和驅(qū)動師生開展學習和探究等課堂教學行為的、以實現(xiàn)教學目標及促進學生素養(yǎng)發(fā)展的、科學且有意義的問題。

“汽化與蒸發(fā)”微項目的驅(qū)動性問題是如何制作“土冰箱”，循序漸進的問題鏈設計如下：

（1）這支溫度計在空氣中的示數(shù)是15 ℃，給你燒杯、酒精、水和膠頭滴管等器材，你能讓溫度計的示數(shù)在最短的時間內(nèi)盡量降低嗎？請記錄操作方法、時間及最低的溫度。觀察并比較多組同學的實驗結(jié)果，你可以得出什么結(jié)論？

（2）給你一塊濕布，你能用最短的時間讓濕布變干嗎？請記錄操作方法、時間。觀察并比較多組同學的實驗結(jié)果，你可以得出什么結(jié)論？若要使實驗結(jié)論更嚴謹，你的實驗設計需要進行怎樣的修正？

（3）上兩個實驗中的酒精和水，由液態(tài)變成氣態(tài)，這種物態(tài)變化叫什么？請用微觀的分子運動論觀點解釋宏觀的汽化現(xiàn)象，并用圖示法呈現(xiàn)汽化現(xiàn)象的實質(zhì)。

（4）提供小陶罐、燒杯、剪刀、糖果、沙子、布、水、滴管、溫度計、小布塊等器材，請運用前面兩個實驗的結(jié)論制作降溫效果好的“土冰箱”，需要提供設計圖，說明選材、各部分的結(jié)構(gòu)和作用，說明制作“土冰箱”所依據(jù)的科學原理，呈現(xiàn)“土冰箱”模型。

（5）如果這是你們組的產(chǎn)品，請設計宣傳單介紹、宣傳你們的“土冰箱”。

（6）請你制訂評價量表，來評價其他小組的“土冰箱”，并說明評價的理由。

（7）請你嘗試繪制今天所學知識的思維導圖;根據(jù)對其他小組產(chǎn)品的體驗以及評價，對你們組的產(chǎn)品提出改進意見。

設計意圖：驅(qū)動性問題與課堂教學目標相匹配，具有科學性和真實性，能引發(fā)學生的高階思維活動，激發(fā)學生開展實踐性活動的興趣[2]。以上的問題鏈設計，考慮到了將復雜問題拆分成具有邏輯關系的多個問題，呈現(xiàn)的不是零散、獨立的問題，這樣的問題鏈為學生的思維搭建了良好的“腳手架”，但又是非良構(gòu)的問題，在給予學生較大的思維空間的前提下降低了思維難度，有助于學生循序漸進地在一節(jié)課內(nèi)解決問題[2]。在有限的課堂時間內(nèi)，既促使學生形成了基本的科學觀念，又訓練了運用基本的思維方法解決非良構(gòu)問題的能力。

2.4 ? ?明確設計方案、實驗、制作中的認知策略和學習實踐活動

要讓學生經(jīng)歷高質(zhì)量的項目化學習，需要設計指向概念性知識的高階認知策略，同時也包含與之相關的系列基礎知識的認知加工，并讓學生經(jīng)歷有意義的學習實踐歷程，而不是簡單地讓學生完成活動、做出成果?！捌c蒸發(fā)”微項目學習中的認知策略及學習實踐活動分析如表1所示。

設計意圖：通過以上分析可知，該微項目化學習的設計中，有多元的學習實踐活動，可以較好地滿足學生的多元需求。學生搜尋生活中有關蒸發(fā)的經(jīng)驗，在實驗中通過比較、分析、推理、抽象等得出有關蒸發(fā)的概念，并以此為基礎進行實驗、創(chuàng)見等高階認知策略，從而有效地養(yǎng)成相關的科學課程核心素養(yǎng)。

3 ? ?初中科學微項目化學習范式的應用策略

3.1 ? ?以真實情境激發(fā)學生的動機與思維

將解決真實情境中的問題作為撬動掌握知識和技能的杠桿，使學生發(fā)生高階思維，助力養(yǎng)成科學課程核心素養(yǎng)，以幫助學生應對紛繁復雜的現(xiàn)實世界。列舉浙教版初中《科學》中可以運用的一些真實情境，如表2所示。

在將真實情境引入微項目學習時，要切忌情境與知識的學習和運用被割裂成兩張皮，只是“為情境而教情境”，使真實情境起不到激發(fā)學生思維的作用。也要切忌呈現(xiàn)一個虛假的情境，比如在浙教版《科學》九年級上冊第三章第五節(jié)“內(nèi)能”這節(jié)的“熱機”一課中，老師呈現(xiàn)了“我是一個汽油機”這個情境，讓學生用肢體模擬汽油機工作的四個沖程，這些模擬無助于對本質(zhì)內(nèi)容的理解，熱鬧的課堂現(xiàn)象改變不了最后“講授 —接受—測驗反饋”傳統(tǒng)教學中的學生對于書本內(nèi)容熟稔于心，而面對現(xiàn)實問題時卻無所適從的現(xiàn)狀，也無法使他們獲得參與改變現(xiàn)實世界活動的機會。

3.2 ? ?以適切的驅(qū)動性問題（鏈）促進學生深度學習

設計驅(qū)動性問題時，需要考慮驅(qū)動性問題的針對性、適切性，否則微項目化學習較難開展。例如，浙教版初中《科學》八年級上冊第四章復習課“歐姆定律的應用”，老師先呈現(xiàn)情境“電壓表可以直接測電壓，電流表可以直接測電流，你能制作出一個可以直接測電阻的歐姆表嗎？”直接提出讓學生制作歐姆表，學生較難有思路，他們的思維能力、知識儲備都難以支持該問題。如果將其拆解成問題鏈：（1）現(xiàn)在老師有電流表，你可以選擇對它進行改裝。（2）你還需要什么器材？或者給出實驗器材讓學生挑選。（3）請設計一個可以測電阻的電路。（4）檢查分析你設計的電路的可行性。（5）怎樣在電表上標注刻度？（6）改裝后的歐姆表的刻度均勻嗎？請推導證明。通過這樣的問題鏈，幫助學生鋪設了解決問題的臺階，使學生在合理的問題引導下，順利解決復雜問題。

驅(qū)動性問題不能太難，也不能太簡單，如果驅(qū)動性問題的思維容量太小，那么難以促進學生的深度學習，難以養(yǎng)成歸納、比較等理性思維。如“制作新型液體密度測量工具”這個微項目學習中以下這個教學片段：

師：請同學們仔細觀察我接下來的操作。將裝有等體積酒精和蔗糖溶液的小桶先后掛在彈簧上，并在側(cè)面做標記。

師：你們發(fā)現(xiàn)了什么？

生：兩次的彈簧伸長量不一樣。

師：產(chǎn)生這種區(qū)別的原因可能是什么？

生：小桶內(nèi)裝的液體密度不同。

師：那為什么液體密度不同，彈簧伸長量就不同呢？

生：體積相同時，液體密度越大，質(zhì)量越大，所受重力就越大，彈簧受到的拉力也就越大。

3.3 ? ?以高階認知策略和學習實踐促進養(yǎng)成核心素養(yǎng)

項目化學習要鍛煉和培育的是學生在復雜情境中的靈活的心智置換，是一種包含知識、行動和態(tài)度的“學習實踐”，而不是按部就班地完成探究的流程，即是一種動手動腦的學習實踐，既有“做”，又有“學”，是在對知識的深度理解基礎上的實踐，同時也是在實踐過程中探究知識的形成過程。例如，在浙教版七年級下冊《科學》第二章第五節(jié)“光的反射和折射”這節(jié)課中，以“太陽光進入大氣層的時候為什么會發(fā)生彎折”為真實情境，以“光在什么情況下會發(fā)生彎折”“同種介質(zhì)中會不會發(fā)生折射”“怎樣可以制作不均勻介質(zhì)模擬大氣層的大氣不均勻的現(xiàn)象進行實驗”等驅(qū)動性問題來驅(qū)動學生思考，學生嘗試用多種材料來模擬不均勻的介質(zhì)，如膠水、鹽水、油等，最后在老師的輔助下發(fā)現(xiàn)了溶解度大的“糖水”能模擬出來，然后學生思考怎樣可以制作出濃度差距大的糖水，怎樣操作可以讓糖水變成濃度漸變的狀態(tài)，一步步都是學生遇到問題后在老師的協(xié)助下逐步思考、探究、解決，以避免學生只根據(jù)老師提供的器材做實驗，而不知為什么要做這些實驗。

總之，微項目化學習選擇項目化學習中的某幾個要素運用于日常課堂教學中，從而使項目化學習的精華真正地被真實的校園所汲取，而不僅僅存在于論文或課題中，從而有效地發(fā)展學生的科學課程核心素養(yǎng)。本文提供一種微項目化學習的范式，并運用平板電腦等展示線上線下的融合教學，旨在改變目前項目化學習的研究“轟轟烈烈”，但課堂教學傳統(tǒng)模式“濤聲依舊”的現(xiàn)狀。

參考文獻：

[1]夏雪梅.項目化學習設計：學習素養(yǎng)視角下的國際與本土實踐[M].北京：教育科學出版社，2018：9.

[2]陳鋒.初中科學概念教學范式的創(chuàng)新研究[M].上海：上海教育出版社，2017：9.（欄目編輯 ? ?趙保鋼）