基于項(xiàng)目化學(xué)習(xí)，重構(gòu)科學(xué)探究課堂
——以《模擬安裝照明電路》一課為例

□喻玉鳳

項(xiàng)目化學(xué)習(xí)作為一種重要的教學(xué)組織形式，正在教學(xué)領(lǐng)域獲得越來越多的關(guān)注。它強(qiáng)調(diào)以任務(wù)驅(qū)動(dòng)的方式推動(dòng)學(xué)生解決真實(shí)情境中的問題。教師要結(jié)合課程標(biāo)準(zhǔn)及學(xué)情，創(chuàng)新教學(xué)方式，用項(xiàng)目重構(gòu)探究課堂，幫助學(xué)生內(nèi)化學(xué)習(xí)成果。在項(xiàng)目化學(xué)習(xí)的過程中，學(xué)生將基于真實(shí)情境提出問題、思考問題、解決問題，在挑戰(zhàn)中不斷進(jìn)步，提升自主學(xué)習(xí)能力和科學(xué)學(xué)科素養(yǎng)。

一、任務(wù)驅(qū)動(dòng)：創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境，讓項(xiàng)目呼應(yīng)課標(biāo)

在項(xiàng)目化學(xué)習(xí)中，項(xiàng)目的設(shè)計(jì)必須符合《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》（以下簡(jiǎn)稱“2022年版課標(biāo)”）的要求，確保項(xiàng)目化學(xué)習(xí)是學(xué)習(xí)的“主菜”而不是餐后的“甜品”。

《模擬安裝照明電路》是教科版《科學(xué)》四年級(jí)下冊(cè)“電路”單元的最后一課，是典型的科學(xué)與工程實(shí)踐課，突出體現(xiàn)了2022年版課標(biāo)“技術(shù)與工程”領(lǐng)域中“工程的關(guān)鍵是設(shè)計(jì)”的要求。本課通過讓學(xué)生設(shè)計(jì)并安裝一個(gè)房間的照明電路，促使學(xué)生將學(xué)習(xí)到的電路知識(shí)應(yīng)用于實(shí)踐?！半娐贰眴卧膶W(xué)習(xí)從認(rèn)識(shí)電路、電流、開關(guān)、電路檢測(cè)器、導(dǎo)體和絕緣體入手，一系列的探究活動(dòng)最終指向電路的設(shè)計(jì)與應(yīng)用。以真實(shí)任務(wù)驅(qū)動(dòng)學(xué)生運(yùn)用電學(xué)知識(shí)開展工程設(shè)計(jì)活動(dòng)是本課的核心內(nèi)容與教學(xué)目標(biāo)。

本課中，教師先展示房間實(shí)景圖，引導(dǎo)學(xué)生觀察房間的布局情況，再創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境，讓學(xué)生為自己的新房間設(shè)計(jì)照明電路。這是一個(gè)具有挑戰(zhàn)性的工程實(shí)踐活動(dòng)，能激發(fā)學(xué)生參與項(xiàng)目的積極性，培養(yǎng)學(xué)生解決“技術(shù)與工程”領(lǐng)域中的問題的能力。具體任務(wù)如下。

同學(xué)們，剛剛接到一個(gè)任務(wù)：我校宿舍正在改造升級(jí)，現(xiàn)在需要安裝照明電路。如果聘請(qǐng)你們?yōu)樾‰姽?，你們?huì)怎么做？具體要求如下。

1.根據(jù)房間實(shí)景圖，明確書桌、床、窗戶的位置。

2.設(shè)計(jì)照明電路：需要設(shè)計(jì)并標(biāo)注兩盞電燈（閱讀燈、照明燈）、兩個(gè)開關(guān)的位置，且兩盞電燈需分別由兩個(gè)開關(guān)控制。

3.討論并畫出設(shè)計(jì)圖。

4.組裝電路模型。

學(xué)生基于生活實(shí)際，對(duì)設(shè)計(jì)房間照明電路的興趣十分濃厚。在明確任務(wù)后，學(xué)生非常投入，積極地將電學(xué)知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際項(xiàng)目中，很快便完成了圖紙?jiān)O(shè)計(jì)的任務(wù)。教師鼓勵(lì)學(xué)生根據(jù)真實(shí)情境進(jìn)行思考、交流和嘗試，把課堂還給學(xué)生，最大限度地激發(fā)學(xué)生的自主探究能力和思維能力。這樣的項(xiàng)目化學(xué)習(xí)深受學(xué)生喜歡。由于個(gè)體差異，部分學(xué)生設(shè)計(jì)的電路存在一些不合理之處。教師標(biāo)記和記錄這部分學(xué)生的問題并提出相關(guān)建議，鼓勵(lì)他們改進(jìn)方案。

二、探索設(shè)計(jì)：搭建學(xué)習(xí)支架，讓探究貼近學(xué)情

在項(xiàng)目化學(xué)習(xí)中，搭建學(xué)習(xí)支架能為學(xué)生的項(xiàng)目探究提供必要的支持。這樣，無論起點(diǎn)在哪，每一個(gè)學(xué)生都能夠踮起腳尖，夠到自己的學(xué)習(xí)目標(biāo)，獲得成長(zhǎng)。在此之前，教師可以利用“問題解決中的心理機(jī)制”，引導(dǎo)學(xué)生明確如下問題。

1.想實(shí)現(xiàn)什么？

2.在實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的過程中是否有限制或障礙？

3.突破限制和障礙的措施有哪些？

4.將嘗試使用哪一種措施？

5.嘗試是否成功？是否應(yīng)該嘗試其他的措施？

教師在課堂中要牢牢把握學(xué)生的具體需求和學(xué)習(xí)目標(biāo)，設(shè)計(jì)多種教學(xué)策略，在關(guān)鍵之處搭建學(xué)習(xí)支架。以《模擬安裝照明電路》一課為例，教師設(shè)計(jì)了關(guān)于“設(shè)計(jì)安裝電路模型”KWH表，如表1。

表1 關(guān)于“設(shè)計(jì)安裝電路模型”KWH表

在設(shè)計(jì)房間的照明電路的過程中，讓學(xué)生直接利用電器元件符號(hào)畫出電路設(shè)計(jì)圖是存在一定困難的。教師可以引導(dǎo)學(xué)生先在實(shí)景圖上擺一擺照明燈、閱讀燈和開關(guān)的位置并說明這樣擺放的理由，再讓學(xué)生分別用串聯(lián)和并聯(lián)的方式設(shè)計(jì)電路圖，嘗試用開關(guān)分別控制兩盞燈。學(xué)生逐漸明白采用并聯(lián)電路進(jìn)行連接能形成一條通路，還能說出電流在電路中的流動(dòng)方向，如圖1所示。

圖1

整個(gè)過程中，教師并未簡(jiǎn)化電路圖的設(shè)計(jì)、繪制和安裝過程，而是有計(jì)劃地搭建學(xué)習(xí)支架，降低項(xiàng)目的學(xué)習(xí)難度，幫助學(xué)生分步完成挑戰(zhàn)任務(wù)。學(xué)生通過動(dòng)手實(shí)踐，體驗(yàn)到了成功的快樂，也產(chǎn)生了繼續(xù)探究項(xiàng)目的熱情和積極性。

三、研討修改：促進(jìn)對(duì)話交流，讓設(shè)計(jì)趨于完善

課堂實(shí)踐過程中，師生之間的對(duì)話交流是實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)目標(biāo)的重要途徑，而教師的追問能讓學(xué)生進(jìn)行深層次的思考，促進(jìn)學(xué)生的思維發(fā)展。在設(shè)計(jì)和改進(jìn)房間的電路圖時(shí)，師生對(duì)話如下。

師：如何使兩個(gè)開關(guān)分別控制照明燈和閱讀燈？

生1：一個(gè)開關(guān)設(shè)在門口，控制照明燈，另一個(gè)開關(guān)設(shè)在床頭，控制閱讀燈。

生2：照明燈開關(guān)設(shè)在床頭，閱讀燈開關(guān)設(shè)在書桌旁。

師：如果只提供一個(gè)電源，該如何連接導(dǎo)線，使電路成為通路？

生1：我覺得電流應(yīng)從電池的正極出發(fā)，經(jīng)過導(dǎo)線、開關(guān)1、照明燈、開關(guān)2、閱讀燈，回到電池的負(fù)極。這樣燈泡就亮了。

生2：這樣的連接方式是不對(duì)的，因?yàn)槿绻婚]合一個(gè)開關(guān)，燈泡不能被點(diǎn)亮。

生3：剛才的連接方式是串聯(lián)，不能實(shí)現(xiàn)分別控制兩盞燈的目標(biāo)，我覺得應(yīng)該采用并聯(lián)的連接方式。

師：你能說說并聯(lián)電路中的電流是怎么流動(dòng)的嗎？

生3：電流從正極出發(fā)后“兵分兩路”，一路經(jīng)過照明燈、開關(guān)1，另一路經(jīng)過開關(guān)2、閱讀燈，再會(huì)合，回到電源的負(fù)極。

師：原來你是這樣設(shè)計(jì)的。那么，其他同學(xué)認(rèn)為該采用哪種連接方式呢？

學(xué)生在交流設(shè)計(jì)時(shí)，重點(diǎn)思考電源與開關(guān)、燈之間的聯(lián)系。教師追問：如果只提供一個(gè)電源，該如何連接導(dǎo)線使電路形成通路？讓學(xué)生說說電流是怎么流動(dòng)的，引導(dǎo)學(xué)生在腦海中構(gòu)建電路連接的框架，為后續(xù)繪制簡(jiǎn)易電路圖打好基礎(chǔ)。

四、制作模型：優(yōu)化實(shí)驗(yàn)材料，讓實(shí)驗(yàn)效率更高

實(shí)驗(yàn)材料是實(shí)驗(yàn)探究的基礎(chǔ)。為了建構(gòu)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，教師須?yōu)化實(shí)驗(yàn)材料，提高實(shí)驗(yàn)效率。

（一）巧用KT板立體模型，助力立體概念建構(gòu)

學(xué)生在平面圖上很難建構(gòu)房間的模型，對(duì)此，教師可以改進(jìn)學(xué)習(xí)材料的呈現(xiàn)順序，先提供材料，再讓學(xué)生在KT板立體模型中擺放燈和開關(guān)，接著畫出電路圖，最后安裝電路。教師邊展示材料，邊引發(fā)學(xué)生思考：如何讓一個(gè)開關(guān)控制一盞燈？利用KT板立體模型，學(xué)生能更快地建構(gòu)房間的立體概念。而后，教師再引入電源和導(dǎo)線，引導(dǎo)學(xué)生思考通路的連接方法。這樣的做法不僅符合四年級(jí)學(xué)生的學(xué)情，也能夠提高學(xué)生的探究興趣和效率。

（二）提供多元材料，驅(qū)動(dòng)學(xué)生深度探究

在項(xiàng)目化學(xué)習(xí)中，單一的實(shí)驗(yàn)材料會(huì)限制學(xué)生的探究積極性。學(xué)生在設(shè)計(jì)交流中發(fā)現(xiàn)：實(shí)際生活中存在著多個(gè)開關(guān)同時(shí)控制照明燈的現(xiàn)象?；诂F(xiàn)實(shí)情況，教師可提供多元化的單刀雙擲開關(guān)（如圖2）、雙刀雙擲開關(guān)（如圖3），讓學(xué)有余力的學(xué)生進(jìn)行進(jìn)一步的探究，以真實(shí)問題驅(qū)動(dòng)學(xué)生思考。

圖2

圖3

五、項(xiàng)目展評(píng)：有效評(píng)價(jià)反饋，讓學(xué)生全面發(fā)展

在項(xiàng)目化教學(xué)中，形成性評(píng)價(jià)和總結(jié)性評(píng)價(jià)給學(xué)生提供了多方面的反饋，能幫助學(xué)生在項(xiàng)目化學(xué)習(xí)中實(shí)現(xiàn)深度學(xué)習(xí)，產(chǎn)出高質(zhì)量的作品。教師要確定學(xué)生是否達(dá)到了項(xiàng)目最初設(shè)定的學(xué)習(xí)目標(biāo)，以鼓勵(lì)的眼光看待學(xué)生的收獲與發(fā)展。

（一）表現(xiàn)性評(píng)價(jià)前置，凸顯評(píng)價(jià)的指導(dǎo)性

在探究過程中，學(xué)生僅“動(dòng)手做”是不夠的，“動(dòng)手做”之前和之后的表達(dá)交流是探究活動(dòng)不可缺少的組成部分。表達(dá)和交流過程中最重要的一環(huán)就是學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)。教師要引導(dǎo)學(xué)生在表現(xiàn)性評(píng)價(jià)中學(xué)會(huì)認(rèn)識(shí)自己、尊重他人，不斷提高自己的思維水平。教師圍繞設(shè)計(jì)、安裝照明電路的探究過程，從設(shè)計(jì)布局、電路設(shè)計(jì)、模擬組裝、課堂表現(xiàn)四個(gè)方面設(shè)置表現(xiàn)性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，以打星的方式進(jìn)行小組評(píng)價(jià)，如表2。學(xué)生可以根據(jù)完成情況分別“打星”，教師巡視，最后全班交流評(píng)價(jià)。

表2 《模擬安裝照明電路》表現(xiàn)性評(píng)價(jià)表

（二）學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)多元化，促進(jìn)學(xué)生改進(jìn)自我

在活動(dòng)評(píng)價(jià)中，自評(píng)和互評(píng)以學(xué)生為主體，教師輔助點(diǎn)評(píng)，保證學(xué)生評(píng)價(jià)的公平性和公正性。教師可以根據(jù)每一項(xiàng)活動(dòng)的完成情況分別“打星”，以加分項(xiàng)的形式將“打星”結(jié)果計(jì)入最終成績(jī)。多元化的評(píng)價(jià)能讓學(xué)生更清楚自己的真實(shí)情況，反思存在的問題，向同伴學(xué)習(xí)改進(jìn)的方法，彌補(bǔ)自己的不足，進(jìn)一步達(dá)成學(xué)習(xí)目標(biāo)。

六、反思遷移：改進(jìn)設(shè)計(jì)方案，讓項(xiàng)目為生活服務(wù)

學(xué)生基于真實(shí)問題，經(jīng)歷了“小組討論—電路設(shè)計(jì)—交流分析—改進(jìn)設(shè)計(jì)—模擬安裝—展示評(píng)價(jià)”等環(huán)節(jié)，基本完成了項(xiàng)目化學(xué)習(xí)的全過程。他們的思維能力和解決問題的能力得到了顯著的提升。在此基礎(chǔ)上，教師根據(jù)真實(shí)情境、真實(shí)問題，提出“模擬安裝照明電路2.0”（加入電扇、燈座等電器元件）的任務(wù)，讓項(xiàng)目化學(xué)習(xí)更貼近學(xué)生的生活實(shí)際。當(dāng)然，探究活動(dòng)還可以延伸為模擬安裝科學(xué)實(shí)驗(yàn)室的照明電路或廚房的照明電路，使學(xué)生課堂中獲得的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)在課外得到應(yīng)用。

《模擬安裝照明電路》是基于項(xiàng)目化學(xué)習(xí)的實(shí)踐探究課。教師創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境，注重設(shè)計(jì)、實(shí)施、改進(jìn)與完善的過程，以任務(wù)驅(qū)動(dòng)的方式培養(yǎng)學(xué)生解決問題的能力，幫助學(xué)生在項(xiàng)目化學(xué)習(xí)中實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)目標(biāo)，提升科學(xué)素養(yǎng)。