學(xué)習(xí)素養(yǎng)下的小學(xué)科學(xué)技術(shù)與工程項(xiàng)目式學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)

楊茜

［摘要］ 《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》對(duì)技術(shù)與工程項(xiàng)目式學(xué)習(xí)提出了新的要求。本文以蘇教版小學(xué)科學(xué)六年級(jí)上冊(cè)“蒸汽小船的設(shè)計(jì)與制作”為例，從學(xué)習(xí)素養(yǎng)的視角出發(fā)，分析技術(shù)與工程項(xiàng)目式學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)的思路和方法，旨在尋找技術(shù)與工程教學(xué)中的突破口和操作點(diǎn)，轉(zhuǎn)變學(xué)習(xí)方式，發(fā)展學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)。

［關(guān)鍵詞］ 學(xué)習(xí)素養(yǎng)；項(xiàng)目式學(xué)習(xí)；小學(xué)科學(xué)；技術(shù)與工程

《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》對(duì)技術(shù)與工程項(xiàng)目式學(xué)習(xí)提出了新的要求。對(duì)于技術(shù)與工程領(lǐng)域的學(xué)習(xí)而言，要促使學(xué)生綜合運(yùn)用科學(xué)知識(shí)，解決實(shí)際問(wèn)題，體驗(yàn)科學(xué)技術(shù)對(duì)日常生活與社會(huì)發(fā)展的影響，并在此基礎(chǔ)上引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)技術(shù)與工程的特點(diǎn)，發(fā)展學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)。該領(lǐng)域內(nèi)容反映了STEM教育的基本思想，倡導(dǎo)問(wèn)題驅(qū)動(dòng)下的跨學(xué)科整合學(xué)習(xí)。

一、基于學(xué)習(xí)素養(yǎng)視角的項(xiàng)目化學(xué)習(xí)

學(xué)習(xí)是學(xué)生獲得生長(zhǎng)性經(jīng)驗(yàn)，再進(jìn)行創(chuàng)造性運(yùn)用的過(guò)程。學(xué)習(xí)素養(yǎng)是指學(xué)生在不同情境轉(zhuǎn)換中靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，在具身體驗(yàn)問(wèn)題情境、遷移知識(shí)解決問(wèn)題的過(guò)程中表現(xiàn)出來(lái)的學(xué)習(xí)能力和品質(zhì)。

下面，就以蘇教版小學(xué)科學(xué)六年級(jí)上冊(cè)“像工程師那樣……”專項(xiàng)學(xué)習(xí)為例，教師設(shè)計(jì)“蒸汽小船出?！边@一活動(dòng)，要求學(xué)生自制一艘能在80厘米長(zhǎng)的航道上行駛到終點(diǎn)的蒸汽小船。學(xué)生查閱蒸汽船的工作原理等資料，嘗試設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)并改進(jìn)產(chǎn)品的一系列步驟和程序，最終完成作品。該活動(dòng)從表面上看是項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，有來(lái)自真實(shí)世界的驅(qū)動(dòng)性問(wèn)題，也有成果。但是，在這個(gè)項(xiàng)目式學(xué)習(xí)中，制作一艘蒸汽小船本身被當(dāng)成了目的。學(xué)生對(duì)問(wèn)題情境的分析和判斷，過(guò)早地被固定在“做蒸汽小船”這個(gè)結(jié)果上，他們?cè)诨顒?dòng)中探究的可能性被窄化。仔細(xì)分析學(xué)生在這個(gè)情境中的已有認(rèn)知，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)，其背后隱藏著小學(xué)科學(xué)中的重要概念——物體運(yùn)動(dòng)與相互作用，相較學(xué)生已經(jīng)學(xué)過(guò)的“力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因”，該活動(dòng)是促進(jìn)學(xué)生深刻理解物體運(yùn)動(dòng)與相互作用的契機(jī)。

實(shí)際上，學(xué)習(xí)素養(yǎng)本質(zhì)上旨在充分促進(jìn)學(xué)生心智的發(fā)展，這樣的工程與技術(shù)項(xiàng)目式學(xué)習(xí)應(yīng)具有以下過(guò)程：判斷情境，準(zhǔn)確界定問(wèn)題——什么樣的蒸汽小船最有可能贏得比賽？怎樣讓小船漂浮在水面上？怎樣用蒸汽驅(qū)動(dòng)小船？小船的運(yùn)動(dòng)速度與哪些因素有關(guān)？創(chuàng)造性解決問(wèn)題——?jiǎng)邮謱?shí)踐，驗(yàn)證選擇的方案是否真正能夠達(dá)到預(yù)期效果。反思與遷移應(yīng)用——在這個(gè)過(guò)程中，我學(xué)到了什么？還可以用這種方法解決哪些類似問(wèn)題？按照這樣的標(biāo)準(zhǔn)衡量，很多STEM學(xué)習(xí)都不是學(xué)習(xí)素養(yǎng)視角下的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，因?yàn)槠渲械慕虒W(xué)過(guò)程只是告訴學(xué)生要做什么、怎么做而已。學(xué)習(xí)素養(yǎng)視角下的技術(shù)與工程項(xiàng)目式學(xué)習(xí)不是為了產(chǎn)生一個(gè)表現(xiàn)性成果，而是引導(dǎo)學(xué)生在一段時(shí)間內(nèi)調(diào)動(dòng)自身的知識(shí)、能力、品質(zhì)，對(duì)與技術(shù)工程相關(guān)的問(wèn)題進(jìn)行持續(xù)探究，在解決問(wèn)題、形成公開(kāi)成果的過(guò)程中，對(duì)核心知識(shí)和探究過(guò)程產(chǎn)生新的理解，并發(fā)生跨情境的遷移，最終促進(jìn)學(xué)生形成創(chuàng)造性思維、批判性思維，有效培養(yǎng)學(xué)習(xí)素養(yǎng)。

二、技術(shù)與工程項(xiàng)目式學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)要素

學(xué)習(xí)素養(yǎng)視角下的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)要素：一是真實(shí)的驅(qū)動(dòng)問(wèn)題。包含有價(jià)值的內(nèi)容，以真實(shí)世界中的情境作為錨點(diǎn)，讓整個(gè)項(xiàng)目活動(dòng)具有連貫性、一致性。二是以探究為核心的學(xué)習(xí)方式，并在過(guò)程中學(xué)習(xí)和應(yīng)用學(xué)科思想。其中，重要的是學(xué)習(xí)如何采集證據(jù)，并利用證據(jù)進(jìn)行推理和解釋。三是發(fā)展學(xué)生的合作能力，在實(shí)施過(guò)程中充分進(jìn)行集體交流與合作。四是創(chuàng)造作品與產(chǎn)生成果，學(xué)生在創(chuàng)造產(chǎn)品中重構(gòu)自身的理解，在此過(guò)程中，學(xué)生的理解力得到發(fā)展。五是以評(píng)價(jià)推動(dòng)學(xué)習(xí)的進(jìn)程與結(jié)果的產(chǎn)出，要明確評(píng)價(jià)工具或手段，如日志、筆記、思維導(dǎo)圖、項(xiàng)目學(xué)習(xí)檔案、作品范例等，并指向相應(yīng)的學(xué)習(xí)目標(biāo)，鼓勵(lì)學(xué)生開(kāi)展自評(píng)與互評(píng)，探索表現(xiàn)性評(píng)價(jià)的方法。

三、小學(xué)科學(xué)項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的案例

對(duì)于“蒸汽小船的設(shè)計(jì)與制作”項(xiàng)目式學(xué)習(xí)而言，本項(xiàng)目可以適當(dāng)改進(jìn)加工，融入其他元素，通過(guò)組織學(xué)生設(shè)計(jì)、制作一艘合格的“龍舟”，參加模擬“龍舟”競(jìng)賽，引導(dǎo)學(xué)生深入思考龍舟在水面上行駛既快又穩(wěn)的原因，探究“龍舟”行駛的秘密，讓學(xué)生在設(shè)計(jì)、制作、測(cè)試、評(píng)價(jià)與修正等過(guò)程中，深刻理解物體運(yùn)動(dòng)與相互作用的關(guān)系，理解結(jié)構(gòu)與功能、穩(wěn)定與變化、系統(tǒng)與模型等跨學(xué)科概念，并形成相應(yīng)的研究報(bào)告。具體探究過(guò)程如下：

問(wèn)題識(shí)別，搭建階梯。（1）請(qǐng)學(xué)生整理關(guān)于龍舟的各種資料，了解龍舟的結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)及行駛原理，形成個(gè)人調(diào)查報(bào)告；6人一組，組成項(xiàng)目小組并討論、商定項(xiàng)目過(guò)程計(jì)劃表。（2）頭腦風(fēng)暴：什么樣的蒸汽“龍舟”最可能贏得比賽？怎樣讓“龍舟”漂浮在水面上？基于這些驅(qū)動(dòng)性問(wèn)題，讓學(xué)生探究“龍舟”保持平穩(wěn)的原因，并形成研究報(bào)告。

小組合作，設(shè)計(jì)方案。項(xiàng)目小組通過(guò)開(kāi)展合作，給出“龍舟”設(shè)計(jì)方案，畫(huà)出動(dòng)力裝置及船體設(shè)計(jì)草圖，標(biāo)出所需的制作材料，并說(shuō)明設(shè)計(jì)意圖和創(chuàng)意點(diǎn)，經(jīng)教師確認(rèn)，設(shè)計(jì)合理的小組可將設(shè)計(jì)變成現(xiàn)實(shí)，按照設(shè)計(jì)圖開(kāi)展制作，教師巡視并記錄整個(gè)制作過(guò)程。

實(shí)踐迭代，修改方案。以項(xiàng)目小組為單位，進(jìn)行“龍舟”下水測(cè)試，看看大家的龍舟能不能在水面上平穩(wěn)行駛。教師進(jìn)行組內(nèi)評(píng)價(jià)，提出修改意見(jiàn)。之后，組織班級(jí)“龍舟”積分賽，根據(jù)測(cè)試表現(xiàn)與優(yōu)化結(jié)果，每組選擇兩艘“龍舟”參賽，教師進(jìn)行活動(dòng)評(píng)價(jià)與表彰。

成果展示與結(jié)果評(píng)價(jià)。學(xué)生以小組為單位，帶著自己制作的“龍舟”及相關(guān)設(shè)計(jì)圖稿、研究報(bào)告、演示文稿等布置科學(xué)展覽，向參觀展臺(tái)的師生介紹項(xiàng)目并展示作品。本次活動(dòng)采取結(jié)果性和過(guò)程性兼具、多元主體參與的評(píng)價(jià)方法。評(píng)價(jià)結(jié)果以分?jǐn)?shù)的形式進(jìn)行表征，并制作出項(xiàng)目活動(dòng)的綜合評(píng)價(jià)量表。

工程與技術(shù)項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的成果偏重于設(shè)計(jì)方案、實(shí)際作品的形式，過(guò)程中會(huì)用到更多的程序性知識(shí)。為實(shí)現(xiàn)技能和程序化知識(shí)的遷移，將普通的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)變成學(xué)習(xí)素養(yǎng)視角下的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，首先要確定項(xiàng)目和程序背后的核心概念和本質(zhì)問(wèn)題。項(xiàng)目式學(xué)習(xí)指向核心概念的再構(gòu)建，缺少學(xué)科或跨學(xué)科的核心概念，會(huì)使得整個(gè)項(xiàng)目的設(shè)計(jì)較為零散、項(xiàng)目深度不夠。而核心概念要經(jīng)過(guò)問(wèn)題框架設(shè)計(jì)，以問(wèn)題的方式表現(xiàn)出來(lái)。所以，要對(duì)問(wèn)題框架進(jìn)行重點(diǎn)設(shè)計(jì)，聚焦學(xué)科核心概念。同時(shí)，成果設(shè)計(jì)也要指向核心概念，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的教、學(xué)、評(píng)一致性。

［參考文獻(xiàn)］

［1］胡衛(wèi)平.深入理解科學(xué)思維 有效實(shí)施課程標(biāo)準(zhǔn)[J].課程·教材·教法，2022（08）.

［2］管光海.美國(guó)新一代《技術(shù)與工程素養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)》：加強(qiáng)STEM教育中的T（技術(shù)）與E（工程）[J].上海教育，2022（24）.

［3］學(xué)習(xí)基礎(chǔ)素養(yǎng)項(xiàng)目組.素養(yǎng)何以在課堂中生長(zhǎng)[M].上海：華東師范大學(xué)出版社，2017.

［4］齊家新.深化實(shí)踐育人：義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)的主要特征與實(shí)施建議[J].中小學(xué)班主任，2022（16）.

［5］夏雪梅.項(xiàng)目化學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)：學(xué)習(xí)素養(yǎng)視角下的國(guó)際與本土實(shí)踐[M].北京：教育科學(xué)出版社，2018.