導(dǎo)向深度學(xué)習(xí)的教學(xué)新探索
——七年級(jí)科學(xué)《改良沙化土壤的持水性》項(xiàng)目式學(xué)習(xí)案例

麻妍劼 上海市青浦區(qū)實(shí)驗(yàn)中學(xué)

一、項(xiàng)目概述

社會(huì)的發(fā)展使人類生活面臨越來(lái)越多的復(fù)雜問(wèn)題，也給當(dāng)前教育提出了新的要求——培養(yǎng)具有知識(shí)遷移和解決實(shí)際問(wèn)題能力的學(xué)習(xí)者。項(xiàng)目式學(xué)習(xí)作為一種指向問(wèn)題解決能力的新型學(xué)習(xí)方式，通過(guò)對(duì)蘊(yùn)含核心概念驅(qū)動(dòng)性問(wèn)題的持續(xù)研究，引發(fā)學(xué)生對(duì)真實(shí)問(wèn)題的思考與解決，形成可視化的成果，實(shí)現(xiàn)深度學(xué)習(xí)。初中科學(xué)課程以提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)為目的，以自然現(xiàn)象為研究對(duì)象，通過(guò)探究活動(dòng)提高學(xué)生解決科學(xué)問(wèn)題的能力，實(shí)現(xiàn)學(xué)生高階思維的發(fā)展。基于此，科學(xué)課程中的諸多活動(dòng)可以通過(guò)項(xiàng)目式學(xué)習(xí)活動(dòng)展開(kāi)，我們以《改良沙化土壤的持水性》這一專題為例，開(kāi)展科學(xué)項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的實(shí)踐探究。

《改良沙化土壤的持水性》是要讓學(xué)生針對(duì)校園菜園的土壤沙化問(wèn)題，提出合理治沙方法，改善土壤沙化環(huán)境，形成保護(hù)環(huán)境的責(zé)任意識(shí)和態(tài)度。在這個(gè)項(xiàng)目中，學(xué)生通過(guò)勞動(dòng)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)土壤存在沙化現(xiàn)象，影響莊稼生長(zhǎng)。為了改善土質(zhì)，防治水土流失，學(xué)生需要運(yùn)用科學(xué)知識(shí)和方法，經(jīng)歷樣品采集、方案策劃、實(shí)驗(yàn)探究、數(shù)據(jù)分析、交流反思等探究活動(dòng)，通過(guò)合作溝通形成治沙方案，學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)由此得到發(fā)展。

二、對(duì)應(yīng)課程內(nèi)容和標(biāo)準(zhǔn)

《改良沙化土壤的持水性》是牛津上海版《科學(xué)》七年級(jí)下冊(cè)第十三單元《地球、礦物與材料》中的項(xiàng)目，以“土壤”知識(shí)為核心，以“科學(xué)探究”為學(xué)習(xí)支點(diǎn)，提高解決真實(shí)問(wèn)題的能力。

本項(xiàng)目涉及《地球、礦物與材料》這一單元中的學(xué)習(xí)內(nèi)容有：土壤的成分、土壤種類、土地荒漠化與防治，這些內(nèi)容為本項(xiàng)目的學(xué)習(xí)提供了認(rèn)知基礎(chǔ)。作為環(huán)保性項(xiàng)目式學(xué)習(xí)活動(dòng)，本次學(xué)習(xí)也為十五單元《人與自然的協(xié)調(diào)發(fā)展》的學(xué)習(xí)提供了活動(dòng)經(jīng)驗(yàn)。

本項(xiàng)目學(xué)習(xí)貫穿“發(fā)現(xiàn)問(wèn)題—提出問(wèn)題—制定計(jì)劃—實(shí)驗(yàn)探究—數(shù)據(jù)分析—表達(dá)交流”這一科學(xué)探究過(guò)程?！疤骄俊笔强茖W(xué)學(xué)科的本質(zhì)核心，通過(guò)探究活動(dòng)使學(xué)生獲得思維和能力雙向提升。

本項(xiàng)目對(duì)應(yīng)的課程標(biāo)準(zhǔn)如下：

知識(shí)技能：1.知道土壤的成分、種類及作用；2.了解土地荒漠化（沙化）；3.知道土地荒漠化的防治方法。

過(guò)程與方法：初步具有解決問(wèn)題的能力和基本的科學(xué)方法，能夠與他人合作從事簡(jiǎn)單的探究活動(dòng)。

情感、態(tài)度、價(jià)值觀：1.能夠初步以科學(xué)態(tài)度對(duì)待自然、社會(huì)等方面的問(wèn)題，并敢于提出有科學(xué)依據(jù)的見(jiàn)解；2.具有求真求實(shí)的科學(xué)態(tài)度和精神。

三、問(wèn)題和任務(wù)框架

1.核心任務(wù)：改良校園菜地沙化土壤的持水性

2.驅(qū)動(dòng)問(wèn)題：校園菜地的土壤出現(xiàn)沙化現(xiàn)象，如何改良？

3.問(wèn)題鏈

子問(wèn)題1：生活中采用什么辦法提高砂土的持水性？

子問(wèn)題2：用以改善砂土持水性材料的科學(xué)配比是什么？

子問(wèn)題3：受到復(fù)雜環(huán)境影響，實(shí)驗(yàn)方案如何優(yōu)化？

四、學(xué)習(xí)目標(biāo)

1.通過(guò)小組討論，設(shè)計(jì)改良砂土持水性的科學(xué)配比方案并進(jìn)行探究，會(huì)用核磁共振技術(shù)建立模型驗(yàn)證探究結(jié)果，提高科學(xué)實(shí)驗(yàn)的方案設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)分析和建模能力，提升解決問(wèn)題的發(fā)散思維和動(dòng)手操作技能，感受小組合作的快樂(lè)。

2.通過(guò)課堂討論提出改良校園菜地沙化土壤持水性的方法，能綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。

五、項(xiàng)目過(guò)程

總體路徑和框架

圖1

時(shí)間：2021年11月12日～12月8日

（一）項(xiàng)目啟動(dòng)

1.了解項(xiàng)目緣由及任務(wù)

（1）交代項(xiàng)目開(kāi)展緣由

學(xué)校擁有18 畝勞動(dòng)教育基地“青植園”。“青植園”內(nèi)種植了大量農(nóng)作物，學(xué)生每周會(huì)在菜園內(nèi)澆水、施肥、除草，感受勞動(dòng)教育的意義。一次，我們?cè)趧趧?dòng)過(guò)程中偶然發(fā)現(xiàn)土壤出現(xiàn)了沙化跡象。根據(jù)科學(xué)課上學(xué)到的知識(shí)，學(xué)生立馬七嘴八舌爭(zhēng)議開(kāi)了：“這好像是砂土，不是壤土?！薄斑@些土壤容易造成水分流失?！薄澳乔嗖耸遣皇蔷烷L(zhǎng)不活了？有什么辦法嗎？”學(xué)生的爭(zhēng)議碰撞了科學(xué)課上關(guān)于土壤的認(rèn)知領(lǐng)域，于是，我們打算通過(guò)項(xiàng)目式學(xué)習(xí)將學(xué)生的理論知識(shí)與實(shí)際生活建立關(guān)聯(lián)，解決治沙問(wèn)題，達(dá)到學(xué)以致用的目的。

（2）明確項(xiàng)目任務(wù)

①組建團(tuán)隊(duì)

問(wèn)題提出后，組織學(xué)生成立“環(huán)保治沙小隊(duì)”，各組成員根據(jù)特長(zhǎng)確定小組組長(zhǎng)，明確分工職責(zé)。

②明晰學(xué)習(xí)目標(biāo)

活動(dòng)開(kāi)展前，確立本項(xiàng)目學(xué)習(xí)目標(biāo)：拓展認(rèn)知視野；學(xué)會(huì)使用磁共振等新型科學(xué)工具，并利用新型工具開(kāi)展創(chuàng)新、探究學(xué)習(xí)；能應(yīng)用所學(xué)知識(shí)去發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，分析、解決實(shí)際問(wèn)題；能積極參與團(tuán)隊(duì)協(xié)作，與隊(duì)友進(jìn)行有效溝通，展示自己的特長(zhǎng)。

③明晰學(xué)習(xí)內(nèi)容

活動(dòng)開(kāi)展前，厘清本項(xiàng)目學(xué)習(xí)內(nèi)容：提出治沙方案的假設(shè)，通過(guò)磁共振檢測(cè)評(píng)估假設(shè)方案的可行性和合理性。

④項(xiàng)目成果

活動(dòng)結(jié)束后，小組形成合理完善的治沙方案。

在開(kāi)展項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的過(guò)程中，學(xué)生是學(xué)習(xí)的主體，教師是學(xué)生學(xué)習(xí)的引導(dǎo)者、輔助者，學(xué)生以合作探究的方式接受任務(wù)并完成挑戰(zhàn)，小組成員在項(xiàng)目實(shí)施前需要了解學(xué)習(xí)目標(biāo)和任務(wù)以及各自角色的功能及職責(zé)，從而做到心中有數(shù)。

（二）項(xiàng)目實(shí)施

根據(jù)問(wèn)題驅(qū)動(dòng)，本項(xiàng)目形成3 個(gè)子問(wèn)題：生活中采用什么辦法提高砂土的持水性？用以改善砂土持水性材料的科學(xué)配比是什么？受到復(fù)雜環(huán)境影響，實(shí)驗(yàn)方案如何優(yōu)化？并開(kāi)展一系列探究活動(dòng)，以下是問(wèn)題解決的實(shí)施路徑。

子問(wèn)題1：生活中采用什么辦法提高砂土的持水性？

（1）提出假設(shè)（小組討論）

我們首先就菜園看到的現(xiàn)象展開(kāi)小組討論。

師：菜地砂土的持水性為什么很差？

生：因?yàn)樯匙犹郑目障短?，留不住水分?/p>

師：那我們可以怎么做來(lái)減小孔隙呢？

生：我們可以把爛泥混進(jìn)去。

生：我看到我爺爺在種田時(shí)會(huì)添加草木灰，據(jù)說(shuō)這個(gè)有用。

…………

學(xué)生的假設(shè)基于生活觀察和經(jīng)驗(yàn)，符合學(xué)生認(rèn)知特點(diǎn)。假設(shè)是否可靠，需要通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

（2）樣品采集

從生活實(shí)際出發(fā)，我們利用課余時(shí)間來(lái)到菜園，采集砂土；走近河塘，采集淤泥；學(xué)生也從鄉(xiāng)下老家?guī)Я诵┎菽净?，這些工作為接下來(lái)的探究實(shí)驗(yàn)“改良沙化土壤的持水性”做好了材料準(zhǔn)備，“就地取材”凸顯了項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的真實(shí)性特點(diǎn)。

圖2

圖3

子問(wèn)題2：用以改善砂土持水性材料的科學(xué)配比是什么？

（1）制定方案

通過(guò)實(shí)驗(yàn)找到合理的治沙方案是本項(xiàng)目的關(guān)鍵所在。根據(jù)生活經(jīng)驗(yàn)，學(xué)生們認(rèn)為將淤泥、草木灰等材料與砂土混合，能起到改善作用，但添加的比例分別是多少，引起了不小的爭(zhēng)議。對(duì)此，我們?cè)俅握归_(kāi)討論，制定配比方案并給出制定依據(jù)。在方案交流中，不同小組對(duì)他人實(shí)驗(yàn)方法的嚴(yán)謹(jǐn)性和實(shí)驗(yàn)操作的可行性不斷質(zhì)疑，直至達(dá)成共識(shí)。而教師在肯定各組方案的同時(shí)，又提出了新的看法：“剛才我們都是用兩種物質(zhì)混合來(lái)改變土壤的孔隙大小，達(dá)到改善持水性的效果。那么如果添加第三種物質(zhì)，即多種物質(zhì)相混合，你們覺(jué)得可行嗎？實(shí)驗(yàn)中需要注意些什么？”問(wèn)題的拋出形成學(xué)生思維沖突，意識(shí)到設(shè)計(jì)方案的思維局限性，通過(guò)頭腦風(fēng)暴式的交流討論不斷突破。

（2）實(shí)驗(yàn)研究，數(shù)據(jù)分析

確定方案后，學(xué)生按照計(jì)劃展開(kāi)實(shí)驗(yàn)探究，利用核磁共振儀采集不同配比土樣的持水性數(shù)據(jù)，建立圖像模型，并對(duì)數(shù)據(jù)加以分析，評(píng)估配比的科學(xué)性與方案的可行性。

科學(xué)實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生經(jīng)歷做計(jì)劃、獲取證據(jù)和描述分析證據(jù)的科學(xué)探究過(guò)程，這是一個(gè)持續(xù)性的學(xué)習(xí)階段，學(xué)習(xí)過(guò)程中學(xué)生通過(guò)質(zhì)疑、反思對(duì)問(wèn)題形成多角度看法，完善科學(xué)思維的嚴(yán)密性，提升科學(xué)思維創(chuàng)造力；學(xué)生通過(guò)解釋圖像模型提高對(duì)問(wèn)題分析的判斷力。

圖4

圖5

（三）成果展示

本項(xiàng)目的初步成果（治沙方案）通過(guò)學(xué)生匯報(bào)的形式展現(xiàn)，重點(diǎn)突出實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程、圖像模型的合理分析與解釋、評(píng)估方案的可行性，最終在諸多方案中選出最完美的一項(xiàng)。學(xué)生除闡述成果外，也可對(duì)其他小組的結(jié)果提出評(píng)價(jià)。

項(xiàng)目式學(xué)習(xí)不僅要求學(xué)生能呈現(xiàn)某個(gè)復(fù)雜的解決與論證過(guò)程的方案，還要能對(duì)他人的見(jiàn)解做出合理的評(píng)價(jià)，并能根據(jù)具體情況選擇最優(yōu)方案，具備一定的科學(xué)決策能力。

圖6

圖7

（四）成果修訂

子問(wèn)題3：受到復(fù)雜環(huán)境影響，實(shí)驗(yàn)方案如何優(yōu)化？

學(xué)生雖然制定出了“治沙方案”，但這是一個(gè)理想方案，研究成果僅適用于實(shí)驗(yàn)室理想環(huán)境。學(xué)校菜園建于室外，占地面積廣，環(huán)境復(fù)雜，受到氣候、地質(zhì)等諸多因素影響，土壤成分和特征會(huì)發(fā)生改變，實(shí)驗(yàn)室的治理方案有待改進(jìn)。對(duì)此，學(xué)生在初步方案建立的基礎(chǔ)上，再一次走向菜園，作進(jìn)一步實(shí)地考察，如監(jiān)測(cè)菜園氣象環(huán)境，對(duì)菜地進(jìn)行區(qū)域劃分，抽樣采集不同區(qū)域土樣進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，找出差異對(duì)比分析，提出更完善的治理計(jì)劃。

理想方案與實(shí)際生活結(jié)合，探索解決問(wèn)題的有效方法，提升學(xué)生靈活運(yùn)用科學(xué)方法解決現(xiàn)實(shí)問(wèn)題的能力，感受項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的真實(shí)意義。

（五）項(xiàng)目評(píng)價(jià)

評(píng)價(jià)是項(xiàng)目式學(xué)習(xí)中不可或缺的一部分，項(xiàng)目評(píng)價(jià)包括過(guò)程性評(píng)價(jià)和結(jié)果性評(píng)價(jià)兩方面，過(guò)程性評(píng)價(jià)在項(xiàng)目中成為學(xué)生自主學(xué)習(xí)和合作學(xué)習(xí)的“路標(biāo)”，是完成任務(wù)的“方向盤(pán)”，教師借用活動(dòng)評(píng)價(jià)表對(duì)每個(gè)階段學(xué)生的學(xué)習(xí)情況做評(píng)價(jià)，既要評(píng)價(jià)學(xué)生探究問(wèn)題、解決問(wèn)題和合作交流等能力，又要評(píng)價(jià)他們的科學(xué)態(tài)度和團(tuán)結(jié)合作精神等。本項(xiàng)目的活動(dòng)評(píng)價(jià)表如表1所示：

表1 活動(dòng)評(píng)價(jià)表

（六）項(xiàng)目結(jié)項(xiàng)

活動(dòng)結(jié)束后，各小組回顧整個(gè)項(xiàng)目過(guò)程，進(jìn)行總結(jié)。

1.準(zhǔn)備：提出假設(shè)，樣品采集。

2.探究：制定方案、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析。

3.交流：成果展示。

4.優(yōu)化：考慮現(xiàn)實(shí)環(huán)境。

結(jié)項(xiàng)活動(dòng)是對(duì)整個(gè)項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的反思和復(fù)盤(pán)，學(xué)生重新回顧開(kāi)展項(xiàng)目學(xué)習(xí)的整個(gè)流程，交流活動(dòng)感受。有學(xué)生提出：“項(xiàng)目式活動(dòng)讓我感受到了學(xué)習(xí)的快樂(lè)，這和平時(shí)的課堂不太一樣?！币灿袑W(xué)生談道：“一直認(rèn)為治沙問(wèn)題是科學(xué)家所要考慮的，現(xiàn)在看來(lái)，原來(lái)我們都有成為科學(xué)家的發(fā)展?jié)摿?。”每個(gè)學(xué)生在結(jié)項(xiàng)活動(dòng)中都有著自己的收獲和喜悅。

六、項(xiàng)目成效與反思

（一）真實(shí)情境+實(shí)踐體驗(yàn)，讓科學(xué)學(xué)習(xí)變得更精彩

科學(xué)課程以自然為起點(diǎn)，幫助學(xué)生從親近自然走向親近科學(xué)，傳統(tǒng)課堂以“教室、實(shí)驗(yàn)室”兩點(diǎn)一線為中心，學(xué)習(xí)環(huán)境似乎與真實(shí)生活存在著一些隔閡。項(xiàng)目式學(xué)習(xí)帶領(lǐng)學(xué)生在真實(shí)情境中認(rèn)識(shí)自然，聆聽(tīng)大自然的聲音，感受大自然的奧妙，激發(fā)學(xué)生對(duì)自然探究的主動(dòng)性和積極性，建立探索科學(xué)的興趣。在本項(xiàng)目采集實(shí)驗(yàn)樣品時(shí)，那些平時(shí)上課偷懶的學(xué)生卻表現(xiàn)得十分積極，不僅主動(dòng)承擔(dān)了小組內(nèi)河塘淤泥開(kāi)采的艱巨任務(wù)，還幫助其他小組一起完成?；顒?dòng)結(jié)束后，教師對(duì)學(xué)生做了訪談，有學(xué)生表示：“我一直以為上海這個(gè)地方?jīng)]有砂土，課本上的土地荒漠化離我們很遙遠(yuǎn)。今天實(shí)地考察后才發(fā)現(xiàn)并不是這樣，項(xiàng)目式學(xué)習(xí)讓我感受了學(xué)科學(xué)的意義?！边€有學(xué)生感覺(jué)到“這樣上課很開(kāi)心，可以走進(jìn)大自然，暢所欲言，沒(méi)有學(xué)習(xí)壓力、學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)”。

（二）小組合作+角色定位，發(fā)掘同伴身上的閃光點(diǎn)

項(xiàng)目式學(xué)習(xí)是以小組為單位的合作交流活動(dòng)，每個(gè)學(xué)生在學(xué)習(xí)期間扮演不同的角色，而角色的分工是根據(jù)學(xué)生的興趣和特長(zhǎng)所決定的，這就給學(xué)生創(chuàng)造了發(fā)揮個(gè)性、表現(xiàn)自己的機(jī)會(huì)，幫助學(xué)生建立起學(xué)習(xí)自信和成就感，促使學(xué)習(xí)成效的正向發(fā)展。本次項(xiàng)目式學(xué)習(xí)中，A學(xué)生不善于表達(dá)，喜歡單人作戰(zhàn)。在小組中，教師考慮到了A 學(xué)生的性格，讓他擔(dān)任記錄員的角色。A 學(xué)生雋秀的字跡和負(fù)責(zé)的態(tài)度及撰寫(xiě)完整的實(shí)驗(yàn)報(bào)告得到組員們一致的認(rèn)可，平時(shí)默默無(wú)聞的A學(xué)生因此贏得了大家的好感，他感受到了組員們的熱情，也表現(xiàn)出愿意和大家交流的想法。

（三）框架問(wèn)題+探究活動(dòng)，促使學(xué)生高階思維發(fā)展

框架問(wèn)題驅(qū)動(dòng)學(xué)生沿著問(wèn)題解決之路前進(jìn)，激發(fā)學(xué)生參與項(xiàng)目，圍繞科學(xué)核心素養(yǎng)，運(yùn)用高階思維展開(kāi)學(xué)習(xí)，推動(dòng)項(xiàng)目不斷引向深入。本項(xiàng)目中，教師建立了“校園菜地土壤出現(xiàn)土壤沙化現(xiàn)象，如何改良？”這一驅(qū)動(dòng)問(wèn)題，圍繞這一問(wèn)題，設(shè)計(jì)了“生活中采用什么辦法提高砂土的持水性？“改善砂土持水性材料的科學(xué)配比是什么？”受到復(fù)雜環(huán)境影響，實(shí)驗(yàn)方案如何優(yōu)化？”三個(gè)子問(wèn)題，這些問(wèn)題引導(dǎo)學(xué)生思維由封閉固定向開(kāi)放（分析、評(píng)估、創(chuàng)造）發(fā)展，循序漸進(jìn)，學(xué)生深層思維得到訓(xùn)練。

（四）評(píng)價(jià)導(dǎo)引+組間交流，提升學(xué)生思辨能力

項(xiàng)目式學(xué)習(xí)離不開(kāi)評(píng)價(jià)，學(xué)生通過(guò)溝通對(duì)成果進(jìn)行闡述總結(jié)或接受他人的質(zhì)疑，這對(duì)個(gè)人思辨能力的發(fā)展產(chǎn)生巨大的影響，達(dá)到深度學(xué)習(xí)的效果。本項(xiàng)目中，學(xué)生在方案設(shè)計(jì)交流環(huán)節(jié)和最終成果展示階段引發(fā)爭(zhēng)論，通過(guò)相互間批判、反駁或追問(wèn)碰撞智慧火花，這給學(xué)生提供了利用科學(xué)知識(shí)來(lái)評(píng)價(jià)他人和辨別他人弱點(diǎn)的機(jī)會(huì)，使學(xué)生思辨能力的發(fā)展邁向更深層次。