基于項(xiàng)目化學(xué)習(xí)的初中科學(xué)單元作業(yè)設(shè)計

黃愛弟

［摘 要］“雙減”政策的實(shí)施和《課標(biāo)》的推行，對初中科學(xué)單元作業(yè)設(shè)計的形式和質(zhì)量提出了更高的要求。教師應(yīng)基于《課標(biāo)》進(jìn)行單元作業(yè)設(shè)計，讓作業(yè)更好地為教學(xué)賦能。文章分享如何進(jìn)行初中科學(xué)項(xiàng)目化單元作業(yè)設(shè)計，主要以“建立知識網(wǎng)絡(luò)”“確定學(xué)習(xí)目標(biāo)”“設(shè)計單元作業(yè)”“聚焦探究實(shí)踐”為項(xiàng)目化單元作業(yè)的模式，在項(xiàng)目化單元作業(yè)設(shè)計的過程中深化學(xué)生對學(xué)科核心概念和跨學(xué)科概念的認(rèn)識與理解，深入知識內(nèi)核，實(shí)現(xiàn)從知識學(xué)習(xí)向素養(yǎng)生成進(jìn)階迭代，促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展。

［關(guān)鍵詞］初中科學(xué)；課標(biāo)；項(xiàng)目化；單元作業(yè)設(shè)計

［中圖分類號］? ? G632.4? ? ? ? ? ? ［文獻(xiàn)標(biāo)識碼］? ? A? ? ? ? ? ［文章編號］? ? 1674-6058（2024）03-0037-04

一、問題的提出

《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》（本文簡稱《課標(biāo)》）對作業(yè)的總體要求強(qiáng)調(diào)，科學(xué)作業(yè)設(shè)計與實(shí)施著力體現(xiàn)學(xué)科的綜合性、實(shí)踐性。具體要求：作業(yè)形式要體現(xiàn)多樣性。用于評價的作業(yè)可以釆取多種形式：書面作業(yè)；動手操作類作業(yè)有實(shí)驗(yàn)設(shè)計和探究、科學(xué)設(shè)計與制作等；主題學(xué)習(xí)的考查類作業(yè)；調(diào)查類作業(yè)。

項(xiàng)目化單元作業(yè)是將課程的部分作業(yè)轉(zhuǎn)化為探究實(shí)踐活動，以項(xiàng)目任務(wù)驅(qū)動學(xué)生動手實(shí)踐的作業(yè)。本文以“制作動力小船”項(xiàng)目化單元作業(yè)為例，探討如何進(jìn)行初中科學(xué)項(xiàng)目化單元作業(yè)的設(shè)計。

二、基于新課標(biāo)的項(xiàng)目化單元作業(yè)設(shè)計路徑

基于《課標(biāo)》和學(xué)情，根據(jù)科學(xué)學(xué)科特點(diǎn)，設(shè)計、實(shí)踐、整理和歸納出科學(xué)項(xiàng)目化作業(yè)設(shè)計的基本流程如圖1所示?！敖⒅R網(wǎng)絡(luò)”“確定學(xué)習(xí)目標(biāo)”“設(shè)計單元作業(yè)”“聚焦探究實(shí)踐”是設(shè)計項(xiàng)目化作業(yè)的主線，“研讀課標(biāo)”“分析教材和學(xué)情”“選取單元”“整理知識點(diǎn)”是教師在設(shè)計項(xiàng)目化作業(yè)前期進(jìn)行的必要準(zhǔn)備，這也是“制定教學(xué)目標(biāo)”“制定作業(yè)目標(biāo)”“制定項(xiàng)目化作業(yè)方案”及“評價作業(yè)分享優(yōu)化”的基礎(chǔ)。項(xiàng)目化單元作業(yè)的實(shí)施過程也是一個動態(tài)的過程，需要不斷調(diào)整與優(yōu)化。

（一）以核心概念為主線，建立知識網(wǎng)絡(luò)

掌握核心概念不僅能使學(xué)生掌握該單元的核心知識，而且能成為培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的途徑，使學(xué)生進(jìn)行更高層次的學(xué)習(xí)。但如果按教材編排的順序進(jìn)行單元教學(xué)，可能會出現(xiàn)單元內(nèi)容與核心概念之間不連貫的現(xiàn)象，因此，單元作業(yè)應(yīng)打破傳統(tǒng)的作業(yè)模式，以核心概念為基礎(chǔ)，用核心概念統(tǒng)領(lǐng)活動設(shè)計。

本單元以“物質(zhì)與能量”為學(xué)習(xí)主題，圍繞“能量的轉(zhuǎn)化與守恒”和“物質(zhì)的運(yùn)動和相互作用”核心概念展開教學(xué)，落實(shí)《課標(biāo)》中的“能的形式、轉(zhuǎn)移與轉(zhuǎn)化”和“能源與持續(xù)發(fā)展”學(xué)習(xí)內(nèi)容要求。

本單元的學(xué)習(xí)將基于學(xué)生既有知識，以實(shí)際問題情境創(chuàng)設(shè)和單元整合的方式，將各種形式的能量轉(zhuǎn)化和物體運(yùn)動建立關(guān)聯(lián)，并以如何讓小船動起來為核心問題，構(gòu)建能量轉(zhuǎn)化與守恒知識網(wǎng)絡(luò)，如圖2所示。

（二）以核心素養(yǎng)為維度，確定學(xué)習(xí)目標(biāo)

1.科學(xué)觀念

（1）基于“能量的轉(zhuǎn)化與守恒”等科學(xué)原理，探討各種使小船動起來的方法并開展制作模型的實(shí)踐活動，確定驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。

（2）認(rèn)識創(chuàng)新是建立在已掌握知識和技術(shù)基礎(chǔ)之上的原理應(yīng)用、設(shè)計、物化與改進(jìn)。

2.科學(xué)思維

分析、比較材料和工具，基于“能量的轉(zhuǎn)化與守恒”等科學(xué)概念，通過發(fā)散思維，提出多種設(shè)計方案并進(jìn)行交流；篩選各種制作材料，提升思維的深刻性、創(chuàng)造性、批判性等。

3.探究實(shí)踐

初步掌握工程實(shí)踐的過程，具備初步使用工具、制作實(shí)物模型的能力。

4.態(tài)度責(zé)任

體會展示作品的成就感和喜悅，逐步形成尊重他人、傾聽他人、敢于發(fā)表自己觀點(diǎn)的能力；能以數(shù)據(jù)為依據(jù)做出理性的判斷，面對有說服力的資料，及時調(diào)整自己的行動。

（三）以真實(shí)問題為驅(qū)動，設(shè)計單元作業(yè)

基于項(xiàng)目化學(xué)習(xí)的基本特征，項(xiàng)目設(shè)置必須能解決現(xiàn)實(shí)生活中的真實(shí)問題、強(qiáng)調(diào)學(xué)生主體、公開展示成果以及重視評價與回顧。因此，在本單元作業(yè)的設(shè)計上，教師以“制作動力小船”為核心任務(wù)，同時設(shè)置進(jìn)階式問題推動每個環(huán)節(jié)。

本單元的作業(yè)問題驅(qū)動以四個任務(wù)來呈現(xiàn)，分別是問題“你了解交通工具的能量來源嗎？”，驅(qū)動任務(wù)“認(rèn)識各種交通工具的能量來源”；問題“你如何設(shè)計并制作動力小船”，驅(qū)動任務(wù)“設(shè)計并制作動力小船”；問題“誰制作的動力小船行駛得又快又穩(wěn)？”，驅(qū)動任務(wù)“檢驗(yàn)動力小船”；問題“你的動力小船的改進(jìn)方案是什么？”，驅(qū)動任務(wù)“發(fā)布成果”。前三個任務(wù)要求學(xué)生利用課余時間以小組的形式開展實(shí)踐，最后一個任務(wù)將匯報呈現(xiàn)成果，讓學(xué)生在小組實(shí)踐中建構(gòu)知識網(wǎng)絡(luò)，從運(yùn)用知識到知識的轉(zhuǎn)化和升華。

在“認(rèn)識各種交通工具的能量來源”任務(wù)中，學(xué)生可建構(gòu)基礎(chǔ)知識網(wǎng)絡(luò)，知道動能和勢能可以相互轉(zhuǎn)化；知道常見的簡單機(jī)械的特點(diǎn)；能舉例說明化學(xué)能與內(nèi)能的轉(zhuǎn)化；知道內(nèi)能的利用在人類社會發(fā)展史上的重要意義等。“設(shè)計并制作動力小船”作為重要的任務(wù)，經(jīng)過知識連接抽象化，再次回到現(xiàn)實(shí)世界，實(shí)現(xiàn)遷移，通過批判性思考和模型進(jìn)行設(shè)計。學(xué)生通過對知識的歸納和整理、運(yùn)用和實(shí)踐，實(shí)現(xiàn)對知識的運(yùn)用和遷移。以“誰制作的動力小船行駛得又快又穩(wěn)”為問題，學(xué)生采用小組合作的方式進(jìn)行實(shí)踐，先用多種方案設(shè)計動力小船，如風(fēng)力動力小船、電力動力小船、蒸汽動力小船等，再選擇其中一種設(shè)計方案動手實(shí)踐，結(jié)合評價表制作小船，圖3為學(xué)生制作的各式動力小船。

作業(yè)的第三個任務(wù)是“檢驗(yàn)動力小船”，制作的過程相當(dāng)于產(chǎn)品生產(chǎn)過程，讓知識服務(wù)實(shí)踐，測試產(chǎn)品相當(dāng)于產(chǎn)品驗(yàn)收環(huán)節(jié)，真實(shí)的體驗(yàn)讓知識在實(shí)踐中得以運(yùn)用。教學(xué)重難點(diǎn)由此迎刃而解，因?yàn)檫@些教學(xué)重難點(diǎn)是學(xué)生用來解決實(shí)際問題的理論指導(dǎo)，學(xué)生在動手實(shí)踐中分析問題、解決問題時，知識得到鞏固和升華，實(shí)踐能力得到提升。

最后一個任務(wù)是“發(fā)布成果”，請學(xué)生分享作品，在制作完成后進(jìn)行集中展示，比如制作的小技巧以及如何把所學(xué)知識應(yīng)用到制作作品的過程中，解決加工制作中的選材、能耗及環(huán)保問題等。在分享過程中取其精華去其糟粕，反思個人及團(tuán)隊在項(xiàng)目作業(yè)中的問題和收獲，完成生生互評互促，提高傾聽交流和評價建議的能力。

（四）以評價量規(guī)為導(dǎo)向，促進(jìn)學(xué)生發(fā)展

《課標(biāo)》建議“以探究實(shí)踐為主要方式開展教學(xué)活動”，教師除了在課堂上開展探究實(shí)踐，還可以在課后拓展探究實(shí)踐活動。布置項(xiàng)目化的作業(yè)，就是拓展實(shí)踐活動的有效表現(xiàn)形式。為了落實(shí)單元學(xué)習(xí)目標(biāo)，推動項(xiàng)目化作業(yè)的進(jìn)程，教師在學(xué)生完成每個任務(wù)的過程中都設(shè)計了具體的評價量表，例如制作小船時，教師把評價標(biāo)準(zhǔn)前置讓學(xué)生在設(shè)計和制作之前確定目標(biāo)，明確衡量的標(biāo)準(zhǔn)，參照評價標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行自我監(jiān)控和自我評價，逐步養(yǎng)成自我管理和自我調(diào)節(jié)的良好習(xí)慣，多角度、全方位地實(shí)施評價，指引學(xué)生的學(xué)習(xí)方向，充分體現(xiàn)教學(xué)評一致性，從側(cè)面培養(yǎng)學(xué)生交流合作、信息共享等綜合能力。

（五）以科學(xué)、技術(shù)與工程融合為目的，聚焦探究實(shí)踐

項(xiàng)目單元作業(yè)以科學(xué)、技術(shù)與工程融合為目的，根據(jù)學(xué)生的知識水平和認(rèn)知經(jīng)驗(yàn)，基于知識模塊中的一個單元或者某個知識主題，有針對性地提出作業(yè)任務(wù)，著重從設(shè)計、制作、測試、評價及迭代改進(jìn)方面進(jìn)行實(shí)踐，運(yùn)用工程思維解決實(shí)際問題。

該項(xiàng)目化單元作業(yè)讓學(xué)生自主設(shè)計并制作各種動力小船，指導(dǎo)學(xué)生把該章節(jié)的知識轉(zhuǎn)化為具體的實(shí)踐行動，讓學(xué)生嘗試設(shè)計和制作實(shí)物模型（勢能小船、風(fēng)力動力小船、蒸汽動力小船、電力動力小船等），經(jīng)歷科學(xué)知識和原理轉(zhuǎn)化為實(shí)用技術(shù)，深刻地體會技術(shù)與工程對社會發(fā)展的重要性，了解處理實(shí)際問題的模式和方法，在完成項(xiàng)目化作業(yè)時逐步把知識轉(zhuǎn)化為解決實(shí)際問題的能力，以更好地適應(yīng)未來社會發(fā)展的需求。

學(xué)生在制作蒸汽動力小船（噗噗船）的過程中發(fā)現(xiàn)，船總是往一個方向行駛的，船身總是往一個方向偏斜，于是他們運(yùn)用科學(xué)知識進(jìn)行技術(shù)與工程方面的改進(jìn)，比如給船裝上“翼”，當(dāng)船撞到岸邊的時候可以利用力的作用把船撞回去，讓船重新回到原來的路徑。他們還利用二力平衡的知識進(jìn)行改進(jìn)，利用船舵調(diào)整船的行駛方向。

學(xué)生用科學(xué)原理不斷改進(jìn)作品，根據(jù)實(shí)踐結(jié)果反饋繼續(xù)完善。學(xué)生在實(shí)踐中運(yùn)用科學(xué)原理的同時，能更好地理解科學(xué)原理，使科學(xué)、技術(shù)、工程緊密融合成一個整體。學(xué)生在完成項(xiàng)目化作業(yè)的基礎(chǔ)上，提出一個大膽的設(shè)想，蒸汽可以推動船前行，是否也可以推動發(fā)電機(jī)發(fā)電。于是他們設(shè)計了蒸汽動力發(fā)電機(jī)模型，如圖4，先利用凸透鏡的會聚光學(xué)原理把鍋爐加熱，產(chǎn)生蒸汽推動汽輪轉(zhuǎn)動，然后切割磁感線，產(chǎn)生感應(yīng)電流，把太陽的能量轉(zhuǎn)化成電能，從而實(shí)現(xiàn)知識的鞏固和升華。

三、實(shí)踐反思

教師備課中除了備上課教學(xué)的內(nèi)容，還要備作業(yè)的內(nèi)容和形式，需要精心設(shè)計，實(shí)現(xiàn)作業(yè)的精簡與高效，整理出哪些知識和能力需要書面作業(yè)鞏固，哪些需要動手操作提升，哪些需要采用考查形式拓展等。因此，教師需要從大單元的視角去統(tǒng)籌和設(shè)計，每個學(xué)期需要設(shè)計兩三個項(xiàng)目化作業(yè)。項(xiàng)目化作業(yè)以探究實(shí)踐為主要方式，經(jīng)歷工程設(shè)計與物化，引領(lǐng)學(xué)生像工程師那樣經(jīng)歷創(chuàng)意設(shè)計、搭建模型、展示評價模型的過程，提升了學(xué)生的綜合能力和核心素養(yǎng)。

總之，實(shí)施項(xiàng)目化作業(yè)后，教師有幾個如下調(diào)整：在七年級下冊學(xué)習(xí)“力是改變物體運(yùn)動狀態(tài)的原因”的時候設(shè)置項(xiàng)目化作業(yè)——制作氣球動力小車，初步達(dá)成“工程設(shè)計與物化”的有關(guān)目標(biāo)，也為后續(xù)項(xiàng)目化作業(yè)的開展奠定基礎(chǔ)?？績?nèi)能行駛的小船——“噗噗船”的制作比較耗費(fèi)學(xué)生時間，會不斷經(jīng)歷失敗和再失敗，因?yàn)椤班坂鄞钡腻仩t制作對工程技術(shù)要求高，所以教師需要及時點(diǎn)撥，激發(fā)學(xué)生在探究和實(shí)踐中的思維。教師要隨時關(guān)注學(xué)生的思維狀況，滲透思維方法，避免程式化、表面化的說教，啟發(fā)學(xué)生既重視動手操作，又注重動腦思考，實(shí)現(xiàn)知識網(wǎng)絡(luò)的自我建構(gòu)，發(fā)展學(xué)生的思維能力。

［? ?參? ?考? ?文? ?獻(xiàn)? ?］

［1］? 中華人民共和國教育部.義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)：2022年版［M］.北京：北京師范大學(xué)出版社， 2022.